一种多层复合保水材料及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种多层复合保水材料及其制备方法与应用，所述多层复合保水材料以肥料作为核心，由内到外依次包覆海藻酸钙和聚丙烯酸钠复配非金属矿物材料。制备原材料包括：丙烯酸25～35份、丙烯酰胺7～15份、碱8～20份、海藻胶5～10份、氯化钙2～5份、非金属矿物材料5～20份、交联剂0.1～0.3份、引发剂0.2～0.6份及肥料，所述肥料大于零且小于或等于25份。所述制备方法，包括以下步骤：S1、制备海藻酸钙复合肥凝胶；S2、制备得到丙烯酸与丙烯酰胺混合溶液；S3、向混合溶液中加入凝胶并制备聚合液；S4、反应完成后，烘干。本发明专利技术方案保水、耐盐性能好且能实现保水保肥的双重效果。

A Multilayer Composite Water-retaining Material and Its Preparation Method and Application

The invention discloses a multi-layer composite water-retaining material and its preparation method and application. The multi-layer composite water-retaining material takes fertilizer as the core, and then coats calcium alginate and sodium polyacrylate composite non-metallic mineral material from inside to outside. The raw materials for preparation include 25-35 acrylic acid, 7-15 acrylamide, 8-20 alkali, 5-10 alginate, 2-5 calcium chloride, 5-20 non-metallic mineral materials, 0.1-0.3 cross-linking agent, 0.2-0.6 initiator and fertilizer. The fertilizer is more than zero and less than or equal to 25 parts. The preparation method comprises the following steps: S1, preparing calcium alginate compound fertilizer gel, S2, preparing a mixed solution of acrylic acid and acrylamide, S3, adding gel into the mixed solution and preparing the polymerization solution; and drying the S4 after completion of the reaction. The scheme of the invention has good water and salt resistance and can achieve double effects of water and fertilizer conservation.

【技术实现步骤摘要】
一种多层复合保水材料及其制备方法与应用
本专利技术涉及农业
，具体涉及一种多层复合保水材料及其制备方法与应用。
技术介绍
干旱缺水是制约我国农业持续发展的重要因素，目前我国45％的地区年均降水量不足400mm，灌溉农田缺水300多亿立方米。尤其是近几年来，随着全球气候变暖，干旱加剧，干旱面积不断扩大。此外，据调查，我国西北半干旱地区降雨在农田的分配中，土壤表面蒸发浪费水分最大，多则占作物总耗水量的一半，占年降水量的55％-65％。再者，水土流失和土地沙漠化，多年来也一直是令我国政府较为棘手的问题。目前，全国水土流失面积达300万平方公里左右，约占国土面积的30％；我国北方地区的沙漠和沙漠化土地总面积达149万平方公里，其中，耕地沙漠化面积达20万平方公里，且沙漠化土地面积每年仍以速度扩展。这不仅会加剧我国地少人多引起的问题，还会对我国部分地区生态环境造成一定影响。因此，抗旱节水和保持水土、治理沙漠己成为我国农业面向未来持续发展的选择。高吸水保水材料在农业中常称为保水剂，是一种具有极高吸水保水能力的高分子聚合物，能迅速吸收比自身重数百倍的水份，吸水后的水凝胶可缓慢释放水分供作物利用。同时，高吸水保水材料能增强土壤保水性，改良土壤结构，减少土壤水分养分流失，抑制土壤水分蒸发，提高水肥利用率，在农业生产等诸多方面均具有较广泛的应用发展前景。目前，我国生产单一的高吸水保水材料技术虽然较为成熟，但原料选择范围小，多为丙烯酸或淀粉，造成生产成本较大，产品价格偏高且推广应用缓慢。此外，聚丙烯酸盐类高吸水保水材料受土壤等介质中的钙、镁等金属离子影响明显，降低了高吸水保水材料的吸水、保水倍数及应用效果。此外，保水材料一直埋藏在土壤中若能同时具备肥效，将能更好的发挥保水材料的作用。基于此，对现有技术中的保水材料进行进一步改进使其吸水、保水倍数得到提高同时具备肥效将具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种多层复合且吸水、保水倍数高且具有肥效的保水材料及其制备方法与应用。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种多层复合保水材料，所述多层复合保水材料以肥料作为核心，由内到外依次包覆海藻酸钙和聚丙烯酸钠复配非金属矿物材料。进一步地，所述多层复合保水材料由以下重量份的原料制备而成：丙烯酸25～35份、丙烯酰胺7～15份、碱8～20份、海藻胶5～10份、氯化钙2～5份、非金属矿物材料5～20份、交联剂0.1～0.3份、引发剂0.2～0.6份及肥料，所述肥料的质量份数大于零且小于或等于25份。进一步地，所述非金属矿物材料包括膨润土、沸石、粉煤灰、伊利石、蛭石、硅藻土、黏土、凹凸棒土、多孔硅酸盐和/或硅酸铝。进一步地，所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺；所述引发剂为过硫酸钾。进一步地，所述肥料包括尿素和/或腐殖酸。本专利技术还包括一种多层复合保水材料的制备方法，包括以下步骤：S1、向海藻胶加入水加热使海藻胶溶解，制得海藻胶溶液，在海藻胶溶液中加入肥料，搅拌至肥料溶解得到海藻胶与肥料混合溶液；向上述操作制得的海藻胶与肥料混合溶液中加入氯化钙溶液，搅拌制备海藻酸钙复合肥凝胶；S2、向丙烯酸溶液中加入碱液使所述丙烯酸溶液被中和后，加入丙烯酰胺，搅拌使丙烯酰胺溶解得到丙烯酸与丙烯酰胺混合溶液；S3、向所述丙烯酸与丙烯酰胺混合溶液中加入海藻酸钙复合肥凝胶，搅拌至海藻酸钙复合肥凝胶分散溶解后，依次加入交联剂和引发剂，搅拌溶解后，加入非金属矿物材料，充分混合搅拌得到聚合液；S4、待所述聚合液聚合反应完成后，烘干得到所述多层复合保水材料；其中，所述步骤S1和S2的顺序可以互换。进一步地，所述步骤S1中所述加热操作为加热至70℃。进一步地，所述步骤S2中所述中和操作处理后，溶液的中和度为65％～80％；优选地，所述中和度为70％。进一步地，所述步骤S4的聚合反应为恒温反应4～6h；优选地，恒温反应5h。进一步地，所述步骤S4的聚合反应温度在80℃以下；优选地，温度为72～78℃；优选地，所述温度为75℃。本专利技术还包括上述多层复合保水材料在高原种植地保水处理中的应用。本专利技术的有益效果在于：本专利技术方案将农用保水和包膜肥料相结合起来，能够促进包膜肥料养分根据作物生长所需养分而进行肥料的缓释控释，提高肥料的利用率，同时附加化学节水、提高作物成活率、土壤调理等多项功能，结构上外层为聚丙烯酸钠基保水层，该层较疏松；内层为海藻酸钙包膜层，较致密；内核为肥料，肥料由内向外缓控释。本专利技术方案采用的海藻酸钙和聚丙烯酸钠复配非金属矿物材料，均为环境友好型材料，对土壤不会产生污染。本专利技术方案的多层复合保水材料添加有非金属矿物材料，不仅使得多层复合保水材料的机械强度更高，而且多层复合保水材料的吸水倍率也有所增强，吸盐水倍率和保水性能都显著增强；此外，由于本专利技术方案的非金属矿物资源丰富能够降低多层复合保水材料的成本，使得多层复合保水材料的应用范围更为广泛；本专利技术方案的多层复合保水材料不仅能应用于普通抗旱保水保肥和农林土壤的保水，还能应用于高原种植地；本专利技术方案的多层复合保水材料中添加有肥料，使得多层复合保水材料具有保水保肥双重功效；肥料在丙烯酸和丙烯酰胺聚合前添加，外层依次包覆海藻酸钙和聚丙烯酸钠复配非金属矿物材料，进入土壤后再缓慢渗入土壤中，更利于保持土壤肥力的长久有效，减少了种植过程中的施肥量，且相比于额外施加同量肥料，种植得到的作物长势更佳。附图说明图1为本专利技术实施例1-2的多层复合保水材料的制备方法的操作流程图。具体实施方式为详细说明本专利技术的
技术实现思路
、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。一种多层复合保水材料，所述多层复合保水材料以肥料作为核心，由内到外依次包覆海藻酸钙和聚丙烯酸钠复配非金属矿物材料。从上述描述可知，本专利技术的有益效果在于：本专利技术方案将农用保水和包膜肥料相结合起来，能够促进包膜肥料养分根据作物生长所需养分而进行肥料的缓释控释，提高肥料的利用率，同时附加化学节水、提高作物成活率、土壤调理等多项功能，结构上外层为聚丙烯酸钠基保水层，该层较疏松；内层为海藻酸钙包膜层，较致密；内核为肥料，肥料由内向外缓控释。本专利技术方案采用的海藻酸钙和聚丙烯酸钠复配非金属矿物材料，均为环境友好型材料，对土壤不会产生污染。进一步地，所述多层复合保水材料由以下重量份的原料制备而成：丙烯酸25～35份、丙烯酰胺7～15份、碱8～20份、海藻胶5～10份、氯化钙2～5份、非金属矿物材料5～20份、交联剂0.1～0.3份、引发剂0.2～0.6份及肥料，所述肥料的质量份数大于零且小于或等于25份。从上述描述可知，本专利技术的有益效果在于：本专利技术方案多层复合保水材料添加有非金属矿物材料，不仅使得多层复合保水材料的机械强度更高，而且多层复合保水材料的吸水倍率也有所增强，吸盐水倍率和保水性能都显著增强；此外，由于本专利技术方案的非金属矿物资源丰富能够降低多层复合保水材料的成本，使得多层复合保水材料的应用范围更为广泛；本专利技术方案多层复合保水材料不仅能应用于普通抗旱保水保肥和农林土壤的保水，还能应用于高原种植地；本专利技术方案的多层复合保水材料中添加有肥料，使得多层复合保水材料具有保水保肥双重功效；由于本专利技术方案的非金属矿物资源丰富能够降低多层复合保水材料的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多层复合保水材料，其特征在于：所述多层复合保水材料以肥料作为核心，由内到外依次包覆海藻酸钙和聚丙烯酸钠复配非金属矿物材料。

【技术特征摘要】
1.一种多层复合保水材料，其特征在于：所述多层复合保水材料以肥料作为核心，由内到外依次包覆海藻酸钙和聚丙烯酸钠复配非金属矿物材料。2.根据权利要求1所述的多层复合保水材料，其特征在于：所述多层复合保水材料由以下重量份的原料制备而成：丙烯酸25～35份、丙烯酰胺7～15份、碱8～20份、海藻胶5～10份、氯化钙2～5份、非金属矿物材料5～20份、交联剂0.1～0.3份、引发剂0.2～0.6份及肥料，所述肥料的质量份数大于零且小于或等于25份。3.根据权利要求2所述的多层复合保水材料，其特征在于：所述非金属矿物材料包括膨润土、沸石、粉煤灰、伊利石、蛭石、硅藻土、黏土、凹凸棒土、多孔硅酸盐和/或硅酸铝。4.根据权利要求2所述的多层复合保水材料，其特征在于：所述交联剂为N,N-亚甲基双丙烯酰胺；所述引发剂为过硫酸钾。5.根据权利要求1所述的多层复合保水材料，其特征在于：所述肥料包括尿素和/或腐殖酸。6.一种多层复合保水材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、向海藻胶加入水加热使海藻胶溶解，制得海藻胶溶液，在海藻胶溶液中加入肥料，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王海波，王中元，王卫星，
申请(专利权)人：珠海国佳新材股份有限公司，珠海国佳凝胶研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44