一种营养型复合保水剂及其制备方法技术

本发明专利技术属于一种具有营养型复合保水剂及其制备方法，属于复合材料领域，本发明专利技术将尿素、膨润土、淀粉、丙烯酸一起作为主要原料，采用水溶液聚合法来制备具有营养型的复合保水剂，本发明专利技术产品吸水、保水性能良好，养料溶出率较低，在农业保水和缓释肥料方面具有很好的应用前景，本发明专利技术使用淀粉做原料，使得本发明专利技术产品兼具生物可降解性、成本低廉、绿色环保的特点，另外，本发明专利技术复合保水剂的制备工艺简单，操作简便，有利于工业化推广。

【技术实现步骤摘要】
一种营养型复合保水剂及其制备方法
本专利技术属于复合材料
，涉及保水剂的制备，尤其涉及一种营养型复合保水剂及其制备方法。
技术介绍
本世纪以来环境恶化、土体沙漠化日益严重，水资源日益紧缺，面对这些问题，很多科研人员开始研究具有良好保水性能的保水剂。20世纪50年代之前，人们主要以原生态物质制作保水材料。20世纪中期后，美国研发出了以聚丙烯酸为原料的保水材料。60年代初世界上又开发了具有巨大吸水功效的吸水性树脂的生产技术，制得的产品在保水、吸附、优化土壤等方面都有很大的作用。自此，保水剂迅速发展，20世纪80年代出现了复合吸水性材料，它不仅可以改变吸取溶液之后的强度还可以改变抗盐性，由于其性能良好而广泛应用于各方面。但是由于其降解性能比较差，若应用在土地中容易造成土壤板结，而且生产成本比较高。近年来有以膨润土、沸石、淀粉等为原料研制单一性的吸水保水剂，由于其资源丰富、性能良好、应用广泛而成为研究吸水保水材料的新宠。膨润土是天然高分子矿物，它的大部分组分是蒙脱石，蒙脱石晶胞层有一些阳离子。因此膨润土在遇到水时会产生阳离子交换使得膨润土遇水膨胀。膨润土遇水会膨胀的另一个原因是由于其晶层间距较大，将其放到水中时，水分子可以进入空隙，使得其体积变大。淀粉是天然高分子物质，来源广泛，具有可生物降解性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种营养型复合保水剂及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是，一种营养性复合保水剂，它是由尿素和膨润土、淀粉、丙烯酸一起作为主要原料，采用水溶液聚合法来制备。所述营养性复合保水剂的制备方法包括以下步骤：将糊化后淀粉加入被一定程度中和后的丙烯酸中，然后依次将一定比例的膨润土、引发剂、交联剂、尿素加入上述混合物中，搅拌均匀。置于水浴锅中，控制反应温度80℃-90℃，在不断搅拌下使其充分发生聚合反应，直到从浑浊液变成具有一定硬度的凝胶后，取出将其剪成小块，100℃下烘干即得产品。优选的，所述糊化淀粉按以下步骤制备：称取适量淀粉放在蒸发皿中，加少量水搅匀放在在恒温水浴锅上于85℃下糊化。优选的，所述被一定程度中和的丙烯酸按以下步骤制备：准确称取合适量的丙烯酸置于烧杯中，用配制好的浓度为20％的氢氧化钠溶液滴定中和丙烯酸，控制丙烯酸的中和度为80％。优选的，所述引发剂为过二硫酸钾。优选的，所述交联剂为N--N亚甲基双丙烯酰胺。优选的，所述控制温度为85℃。优选的，所述淀粉、膨润土、引发剂、交联剂、尿素与丙烯酸单体的质量比为：0.5％～5％∶10％～25％∶0.4％～1.6％∶0.02％～0.06％∶5％～25％∶1。优选的，所述淀粉、膨润土、引发剂、交联剂、尿素与丙烯酸单体质量的最优比为：2％∶18％∶0.8％∶0.04％∶10％∶1。所述营养型复合保水剂的吸水倍率可达369.07g/g，36h养分的溶出率为0.96％。本专利技术相对于现有技术产生的有益效果是：本专利技术将尿素和膨润土、淀粉、丙烯酸一起作为主要原料，采用水溶液聚合法来制备具有营养型的复合保水剂，本专利技术产品吸水、保水性能良好，养料溶出率较低，在农业保水和缓释肥料方面具有很好的应用前景，本专利技术使用淀粉做原料，使得本专利技术产品兼具生物可降解性、成本低廉、绿色环保的特点，另外，本专利技术复合保水剂的制备工艺简单，操作简便，有利于工业化推广。附图说明图1为本专利技术产品的红外光谱图；图2为本专利技术产品的吸水率随时间变化曲线；图3为本专利技术产品的保水性能测试曲线；图4为本专利技术产品的缓释性能测试曲线具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步说明，但本专利技术的保护范围不限于此。实施例11)称取0.1g淀粉放在蒸发皿中，加少量水搅匀放在在恒温水浴锅上于85℃下糊化。2)准确称取5.000g的丙烯酸置于烧杯中，用浓度为20％的氢氧化钠溶液滴定中和丙烯酸，滴定过程中注意反应均匀，滴定速度要慢，温度保持在室温，控制丙烯酸的中和度为80％。3)将糊化后淀粉加入中和后的丙烯酸中，然后依次将0.9g膨润土、0.04g引发剂(过二硫酸钾)、0.002g交联剂(N--N亚甲基双丙烯酰胺)、0.5g尿素加入，搅拌均匀。置于水浴锅中，控制反应温度85℃，在不断搅拌下使其充分发生聚合反应，直到从浑浊液变成具有一定硬度的凝胶后，取出将其剪成小块，100℃下烘干备用。制备的营养型复合保水剂的红外表征结果见图1，从图1可以看出，在营养型保水剂的谱线中，520cm-1、580cm-1、785cm-1附近出现了尿素分子的变形振动吸收峰，1160cm-1、1400cm-1、1460cm-1附近为C-N、C-C、N-H的特征峰峰，1550cm-1为N-H的弯曲振动和C-N伸缩振动的组合吸收峰，1660cm-1附近为伯酰胺的酰胺带。1090cm-1和1040cm-1两处出现了膨润土的Si-O-Si强吸收峰，468cm-1附近出现了Si-O-Si的弯曲振动峰，520cm-1处出现了Si-O-Al的弯曲振动峰，3434cm-1处的宽峰包含了淀粉分子间氢键O-H的振动吸收峰、-OH的特征峰和尿素分子N-H键的伸缩振动峰，2940cm-1处出现了甲基C-H的伸缩振动吸收峰。复合保水剂的红外光谱中出现了所用原料的特征吸收峰，表明尿素、膨润土、淀粉与丙烯酸交联聚合存在于复合保水剂中。4)上述实施例制备的营养型复合保水剂吸水倍率的测定准确0.5g上述实施例制备的干燥的营养型复合保水剂于烧杯中，加入充足的自来水，25℃下放置24h后，用筛网过滤放置10分钟左右后，称量产品吸水后的质量。保水剂的吸水倍率按照下式计算，吸水倍率＝样品吸水的质量/干燥样品的质量。用此方法分别测定样品吸水2h、4h、6h、8h、12h、16h、20h、24h、28h的吸水倍率，该营养型复合保水剂的吸水倍率与时间的关系图见图2。5)上述实施例制备的营养型复合保水剂保水性能的测定分别称取两份1.0g上述实施例制备的营养型复合保水剂，置于足量自来水中充分吸水，然后把饱和吸水凝胶分别放在室温下和60℃水浴锅下蒸发，每隔1h称重1次。凝胶的水分减少率(％)＝(饱和吸水凝胶的质量-失水后凝胶的质量)/饱和吸水凝胶的吸水量。实验测试结果如图3所示。由图3可知，在60℃的水浴锅中，营养型保水剂的水分蒸发速度较快，9h后水分减少率已达100％。而在常温下水分蒸发速度比较缓慢，放置10h水分减少率只有4.68％。可见，在常温下营养型保水剂的保水性能良好，可长久保持水分不被蒸发散失。6)上述实施例制备的营养型复合保水剂缓释性能的测定(1)试样中氨氮含量按《水质氨氮的测定，纳氏试剂分光光度法》(HJ535-2009)测定。(2)氨氮标准曲线的绘制用移液管分别吸取0、5、10、20、30、和45mL氨氮标准液(10mg/L)于50mL比色管中，加水至标线。加1.0mL酒石酸钾钠溶液，混匀。加1.0mL纳氏试剂，混匀。放置10min后，以水作参比溶液，用纳氏试剂分光光度法(HJ535-2009)，在波长420nm处测定其吸光度，以氨氮浓度(C)为横坐标，吸光度(A)为纵坐标作图，得标线的直线回归方程：A＝0.0344C+0.0041，相关系数R2＝0.9965。(3)缓释性能测定：称取0.5g保水剂样品放入盛有500mL自来水的烧杯中，室温下静本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种营养型复合保水剂，其特征在于，它是由尿素和膨润土、淀粉、丙烯酸一起作为主要原料，采用水溶液聚合法来制备。

【技术特征摘要】
1.一种营养型复合保水剂，其特征在于，它是由尿素和膨润土、淀粉、丙烯酸一起作为主要原料，采用水溶液聚合法来制备。2.一种如权利要求1所述的营养型复合保水剂，其特征在于，该保水剂的制备方法包括如下步骤：将糊化后淀粉加入被一定程度中和后的丙烯酸中，然后依次将一定比例的膨润土、引发剂、交联剂、尿素加入上述混合物中，搅拌均匀。置于水浴锅中，控制反应温度80℃-90℃，在不断搅拌下使其充分发生聚合反应，直到从浑浊液变成具有一定硬度的凝胶后，取出将其剪成小块，100℃下烘干即得产品。3.如权利要求2所述的一种营养型复合保水剂的制备方法，其特征在于，所述糊化淀粉按以下步骤制备：称取适量淀粉放在蒸发皿中，加少量水搅匀放在在恒温水浴锅上于85℃下糊化。4.如权利要求2所述的一种营养型复合保水剂的制备方法，其特征在于，所述被一定程度中和的丙烯酸按以下步骤制备：准确称取合适量的丙烯酸置于烧杯中，用浓度为20％的氢氧化钠溶液滴定中和丙烯酸，控制丙烯酸的中和度为8...

【专利技术属性】
技术研发人员：张秀兰，曹俊涛，栗印环，
申请(专利权)人：信阳师范学院，
类型：发明
国别省市：河南,41