一种可降解型保水剂及其制备方法技术

一种可降解型保水剂及其制备方法，涉及农业节水领域。一种可降解型保水剂的制备方法，其包括混料步骤和反应步骤，混料步骤：将原料和水搅拌均匀；按重量份数计，原料包括：秸秆5‑32份、聚丙烯酰胺20‑50份、丙烯醇10‑30份和添加剂0.001‑0.01份，添加剂为质量比为5‑10:1的交联剂和引发剂的混合物。反应步骤：进行微波加热3‑40min，微波加热功率为1800‑3000W。其制备方法简单，成本低，能制备得到自良好的可降解型保水剂。一种可降解型保水剂，由上述的制备方法制备得到，其能够迅速吸收并保住水，可降低水的渗漏或者挥发；其含有氮磷钾等营养组分，可为植物提供充足的营养，且其可生物降解。

Degradable water retaining agent and preparation method thereof

The invention relates to a degradable water retaining agent and a preparation method thereof, relating to the field of agricultural water saving. A preparation method of degradable superabsorbent polymer, which comprises steps of mixing and reaction steps, mixing steps: raw material and water for mixing; by weight of raw materials including: straw 5 32 copies, 50 copies, 20 polyacrylamide allyl alcohol 10 30 and 0.001 0.01 additive a mass ratio of 5 additives for 10:1 crosslinking agent and initiator mixture. The reaction steps: 3 40min microwave heating, microwave heating power of 1800 3000W. The preparation method is simple and the cost is low, and a good biodegradable water retaining agent can be prepared. A kind of biodegradable sap, the preparation method, it can quickly absorb and retain water, can reduce water leakage or evaporation; containing nitrogen and phosphorus potassium and other nutrients, can provide adequate nutrition for plants, and its biodegradability.

【技术实现步骤摘要】
一种可降解型保水剂及其制备方法
本专利技术涉及一种农业节水领域，且特别涉及一种可降解型保水剂及其制备方法。
技术介绍
人类生产活动对土壤沙化的产生和防止有很大影响。由于不合理的放牧和开垦，严重破坏了原有沙地的自然植被，可导致土壤沙化趋于严重，加速沙化过程。大量研究表明，土壤中加入一定浓度的高吸水树脂能加强土壤对水的吸收能力并能抑制土壤水分的蒸发而且可以保持土壤结构的稳定性。高吸水树脂的种类很多，如聚丙烯酸树脂、聚丙烯酸盐-乙烯醇树脂等。上述树脂具有一定的土壤改良能力，但是成本高、吸水保水能力不足且难于生物降解。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可降解型保水剂的制备方法，其制备方法简单，能制备得到质量好的可降解型保水剂。本专利技术的另一目的在于提供一种可降解型保水剂，其能够迅速吸收并保住水，可降低水的渗漏或者挥发；其含有微量氮磷等营养组分，可用于土地荒漠化治理或耕种、农作物种植、园林绿化等领域。且因其可生物降解，对环境不会造成污染。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。一种可降解型保水剂的制备方法，其包括以下步骤：混料步骤：将原料和水搅拌均匀；按重量份数计，原料包括：秸秆5-32份、聚丙烯酰胺20-50份、丙烯醇10-30份和添加剂0.001-0.01份，添加剂为质量比为5-10:1的交联剂和引发剂的混合物。反应步骤：进行微波加热3-40min，微波加热功率为1800-3000W。一种可降解型保水剂，其由要求上述的可降解型保水剂的制备方法制备得到。本专利技术实施例的一种可降解型保水剂及其制备方法的有益效果是：上述比例的丙烯醇、聚丙烯酰胺在上述比例的交联剂和引发剂与水混合，在微波加热功率为1800-3000W的作用下发生接枝共聚反应形成分子交联网状结构，微波加热时间为3-40min，保证了接枝共聚反应能充分地进行，同时能达到合适的交联度。当水分子与聚合物网状链相接触时，其分子含有的羧基、羟基和酰胺基等强亲水性官能团通过三维网状结构及分子内外侧电解质离子浓度差产生的渗透压，对水分子产生缔合存储作用。秸秆一方面具有较强亲水性和吸附性，能够增加产品的吸水保水性能，另一方面其能够为农作物提供丰富的氮、磷、钾、钙等养分。且聚丙烯酰胺和丙烯醇的共聚物为可降解的，最终降解产物为氨、二氧化碳、水和钾离子，对环境没有污染，这些缓慢释放出来的营养物质还能为植物提供营养，具有促进植物生长和增产的作用。用微波进行加热，可以为接枝共聚反应提供足够的能量，能够制备得到的抗旱保水增产剂质量更好，且微波加热方式操作简单，成本低。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的可降解型保水剂及其制备方法进行具体说明。一种可降解型保水剂的制备方法，其包括以下步骤：混料步骤：将原料和水搅拌均匀。按重量份数计，原料包括：秸秆5-32份、聚丙烯酰胺20-50份、丙烯醇10-30份和添加剂0.001-0.01份，添加剂为质量比为5-10:1的交联剂和引发剂的混合物。聚丙烯酰胺，英文名为Polyacrylamide，英文简称为PAM。聚丙烯酰胺是由丙烯酰胺单体经自由基引发聚合而成的水溶性线性高分子聚合物，具有良好的絮凝性，可以降低液体之间的摩擦阻力。在一定的低浓度下，聚丙烯酰胺溶液可视为网状结构，链间机械的缠结和氢键共同形成网状节点。浓度较高时，由于溶液含有许多链一链接触点，使得PAM溶液呈凝胶状。PAM水溶液与许多能和水互溶的有机物有很好的相容性，对电解质有很好的相容性。丙烯醇，英文名为Allylalcohol，CAS号为107-18-6，为具有刺激性芥子气味的无色液体。秸秆，是成熟农作物茎叶(穗)部分的总称。本专利技术的实施例中，秸秆可以是大豆秸秆、玉米秸秆、小麦秸秆或是稻草秸秆等。农作物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中，秸秆富含氮、磷、钾、钙、镁和有机质，作为保水剂的原料，其能够为农作物提供丰富的养分，促进植物生长。且秸秆中含有丰富的木质素、纤维素，纤维素分子内含有大量的亲水性羟基，且多孔，比表面积大，故具有较强亲水性和吸附性，同时若通过化学改性还可以得到亲水性更强的衍生物。其衍生物在水中可以溶胀并形成粘稠的溶胀液，该溶胀液可以实现对其他原料助悬，可以使其均匀稳定地分散在水溶液中。同时由于其衍生物固有的吸附作用，可以将其他原料包裹于其中，形成吸附能力强的微包膜或微环境，从而保证了营养不易被流失，缓慢向土壤中释放营养元素的目的。且合适粒度的秸秆能够促进接枝共聚反应，使得共聚物的网状交联度处于一个合适的范围，既能保持较高的吸水率又能提高其保水的能力。另一方面，秸秆过细会增加成本。因此优选地，秸秆的粒度为40-200目。交联剂，是一种能在线型分子间起架桥作用，从而使多个线性分子相互键合交联成网状结构的物质，促进或者调解聚合物分子链间共价键或离子键形成的物质。进一步地，交联剂为N-N亚甲基双丙烯酰胺。N-N亚甲基双丙烯酰胺，英文名为Methylene-Bis-Acrylamide，CAS号为110-26-9。引发剂，指容易受热分解成自由基(即初级自由基)的化合物，可用于引发烯类、双烯类单体的自由基聚合和共聚合反应，也可用于不饱和聚酯的交联固化和高分子交联反应。进一步地，引发剂为十二烷基磺酸铵、过硫酸铵或硝酸铈铵。十二烷基磺酸铵，英文名为SodiumDodecylSulfonate，CAS号为2386-53-0。且十二烷基磺酸铵能够提高水在土壤中的渗透能力。过硫酸铵，英文名为Ammoniumpersulphate，英文简称为APS，CAS号为7727-54-0，为白色结晶或粉末。硝酸铈铵，英文名为Cericammoniumnitrate，CAS号为16774-21-3，为桔红色颗粒状结晶。上述比例的聚丙烯酰胺、丙烯醇和上述比例的交联剂、引发剂与水混合在一定条件可发生接枝共聚反应形成分子交联网状结构，因其具有较高的交联度，当水分子与聚合物网状链相接触时，其分子含有的羧基、羟基和酰胺基等强亲水性官能团通过三维网状结构及分子内外侧电解质离子浓度差产生的渗透压，对水分子产生缔合存储作用。由于分子交联结构，分子网络所吸水分是不能用一般的物理方法挤出的，从而起到保水的作用。在土壤中能将雨水或浇灌水迅速吸收并保住，避免了水分蒸发或者渗入地下而造成植物缺水，同时能改善土壤的板结与贫瘠。且接枝共聚的的聚合物为可降解的，最终降解产物为氨、二氧化碳、水和钾离子，对环境没有污染，这些缓慢释放出来的营养物质还能为植物提供营养，具有促进植物生长和增产的作用。优选地，按重量份数计，原料包括：秸秆8-30份、聚丙烯酰胺23-45份、丙烯醇12-25份和添加剂0.002-0.008份。进一步地，水与聚丙烯酰胺的质量比为2-6:1。加水的多少会影响原料的浓度，进而影响接枝共聚反应的反应速率。因此，优选地，水与聚丙烯酰胺的质量比为2-6:1。进一步地，按重量份数计，原料还包括膨润土5-30份、沸石5-20份和二氧化钛0.01-1份。膨润土，也叫斑脱岩、皂土或膨土岩，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可降解型保水剂的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：混料步骤：将原料和水搅拌均匀；按重量份数计，所述原料包括：秸秆5‑32份、聚丙烯酰胺20‑50份、丙烯醇10‑30份和添加剂0.001‑0.01份，所述添加剂为质量比为5‑10:1的交联剂和引发剂的混合物；反应步骤：进行微波加热3‑40min，所述微波加热功率为1800‑3000W。

【技术特征摘要】
1.一种可降解型保水剂的制备方法，其特征在于，其包括以下步骤：混料步骤：将原料和水搅拌均匀；按重量份数计，所述原料包括：秸秆5-32份、聚丙烯酰胺20-50份、丙烯醇10-30份和添加剂0.001-0.01份，所述添加剂为质量比为5-10:1的交联剂和引发剂的混合物；反应步骤：进行微波加热3-40min，所述微波加热功率为1800-3000W。2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述水与所述聚丙烯酰胺的质量比为2-6:1。3.根据权利要求2所述的可降解型保水剂的制备方法，其特征在于，所述微波加热功率为2000-2800W，所述微波加热时间为10-40min。4.根据权利要求1所述的可降解型保水剂的制备方法，其特征在于，按重量份数计，所述原料包括：所述秸秆8-30份、所述聚丙烯酰胺23-45份、所述丙烯醇12-25份和...

【专利技术属性】
技术研发人员：屈建军，王彦奎，肖建华，
申请(专利权)人：中国科学院寒区旱区环境与工程研究所，
类型：发明
国别省市：甘肃,62