卡波姆凝胶物理特性（卡波姆的溶胀性能与交联剂之间的关系）

卡波姆的水溶胀性主要取决于聚合物的交联密度，如果交联密度过高，会导致水分子无法顺利地扩散进入聚合物颗粒的内部，卡波姆无法完全溶胀，不能均匀地分散在水中，甚至产生分层；如果交联密度过低，虽然其水溶胀性极佳，但却降低了其凝胶强度，致使增稠效果下降。此外，卡波姆的透光率也与其水溶胀性密切相关，一般其水溶胀性越好，透光率越高。对于交联密度的高低，一般通过测定卡波姆的吸水率来进行衡量。一般吸水率越高，交联密度越低。

（图1）交联剂用量对卡波姆水溶胀性的影响

[if !supportLists]1. [endif]交联剂用量对卡波姆水溶胀性影响的宏观表现

从图1可以看出，随着交联剂用量的增加，润湿时间逐渐增加，透光率逐渐下降，吸水率逐渐下降，卡波姆在水中的分散性下降。这主要是由于随着交联剂用量的增加，使得聚合物的交联密度逐渐增大，凝胶网络变得紧密。尤其是当交联剂用量增加到2.0%时，润湿时间明显增加，透光率大幅下降，吸水率明显降低，并且无法在水中完全溶胀，产生沉淀。这是由于分子链间交联密度的增加，使得聚合物分子链的运动受到的束缚性增加，无法在水分子的作用下舒展开，并且形成一个壁垒，阻碍水分子扩散进入颗粒内部。

（图2）不同交联剂用量下卡波姆在水中溶胀后的图：（a）0. 8 % （b）1. 2% （c）2. 0%

[if !supportLists]2. [endif]交联剂用量对卡波姆水溶胀性影响的微观表现

为了进一步佐证上述结果，本实验首先将样品在水中溶胀，然后将样品溶液冻干，保持其在水中的形态，然后通过扫描电镜观察其微观结构，结果如图2所示。

通过SEM图可以清晰直观地看到，随着交联剂用量的增加，卡波姆聚合物的交联密度逐渐增加。当交联剂用量为0.8%时，只是形成了近似一维的网络结构，因此其很容易在水分子的作用下溶胀分散；当交联剂用量增加到1.2%时，形成了体型的凝胶网络，水分子要想扩散到颗粒内部，需要更多的时间，但是其凝胶网络仍处于疏松状，因此在水中具有很好的溶胀性；当交联剂用量增加到2.0%时，由于交联密度的增加，使得聚合物分子链过于靠近，致使聚合物内部交联成一体，形成了一层膜，它严重地阻碍了水分子扩散进入颗粒内部，导致颗粒无法溶胀，最后形成沉淀。

随着交联剂用量的增加，卡波姆水凝胶的交联密度逐渐增加，当交联剂用量达到2. 0%时，卡波姆水凝胶无法在水中完全溶胀，产生沉淀。因此，要使卡波姆有较短的润湿时间、较高的吸水率，必须控制交联剂的用量，从而控制卡波姆的交联密度。