一种有机-无机复合型农林保水剂及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种有机‑无机复合型农林保水剂及其制备方法，涉及保水剂领域，由以下重量份数的原料制备而成：秸秆纤维素30‑40份、改性蛭石10‑20份、腐殖酸5‑8份、质量浓度5‑10％氢氧化钾溶液80‑100份、N,N'‑亚甲基双丙烯酰胺3‑6份、过硫酸钾1‑2份、质量浓度3‑6％氢氧化钠溶液50‑60份、质量浓度1‑3％尿素溶液100‑120份、中和度为80％的丙烯酸溶液60‑80份、γ‑聚谷氨酸5‑10份、质量浓度2‑5％碳化二亚胺溶液20‑30份、1,4‑丁二胺10‑12份、缓冲剂0.1‑1份、去离子水60‑80份，本发明专利技术复合型农林保水剂具有相当高的吸水倍率，用于土壤中除了保水、提肥，还能有效缓解土壤板结。

An organic-inorganic compound water retaining agent for agriculture and forestry and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种有机-无机复合型农林保水剂及其制备方法
本专利技术涉及保水剂领域，具体涉及一种有机-无机复合型农林保水剂及其制备方法。
技术介绍
土壤水分与养分条件是影响作物生长和作物产量的两大因素。保水剂亦称吸水剂、持水剂、保湿剂、吸水性聚合物、高吸水性树脂等，是一种高分子聚合物。它能迅速吸收和保持自身质量数百倍的去离子水、数十倍至近百倍的含盐水分，而且具有反复吸水和释水能力。因此农业上人们把它比喻为"微型水库"。同时，它还能吸收肥料、农药、并缓慢释放，增加肥效、药效。高吸水性树脂广泛用于农业、林业、园艺、建筑材料；在工业方面可广泛应用于石油化工、电缆、造纸、传感器、灭火器具、纤维制品、化妆品、食品保鲜、膨胀玩具等。保水剂不溶于水，但能吸收相当自身重量成百倍的水，保水剂可有效抑制水分蒸发，土壤中渗入保水剂后，在很大程度上抑制了水分蒸发，提高了土壤饱和含水量，降低了土壤的饱和导水率，从而减缓了土壤释放水的速度，减少了土壤水分的渗透和流失，达到保水的目的，还可以刺激作物根系生长和发育，使根的长度增加、条数增多，在干旱条件下保持较好长势，在农林领域有极重要的应用前景。单一使用保水剂不能同时满足作物对水分和养分的需求，而将保水剂和肥料混合施用能充分发挥保水剂在吸水、持水和释水的同时缓慢溶出肥料中的养分的作用，所以近年来能同时发挥保水与缓释作用的缓释保水剂在农林上的应用受到关注，但保水材料的选择限制其在农林的应用。目前，中国超过80％的吸水树脂保水剂仍靠进口才能满足，限制原因主要是国内吸水树脂保水剂的制备成本太高，随着对树脂材料保水剂成本问题的关注，采用低成本、环境友好的材料制备高吸水树脂保水剂已成为农林缓释吸水剂研究的一个新方向。中国专利CN109430023A公开了一种生物质保水剂及制备方法和应用，属于蔬菜种植
该专利技术提供的生物质保水剂包括以下原料：高粱秸秆，丙烯酸，丙烯酰胺，坡缕石黏土，N,N′-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸钾，其中各原料的质量比为：丙烯酸：高粱秸秆＝10:1～1.5，丙烯酸:丙烯酰胺＝7～9:3，丙烯酸:N,N′-亚甲基双丙烯酰胺＝0.2％，丙烯酸:过硫酸钾＝1.4％，丙烯酸：坡缕石黏土＝10:1～1.2。该专利技术所述生物质保水剂的原料无毒无害，且所述保水剂可吸收自身重量几百倍的水，因而用量省，可降低栽培成本；还具有较好的节水保水以及储存养分的能力，而这些水分和养分可以根据蔬菜的需求进行释放，保障蔬菜种子萌发和菜苗生长。
技术实现思路
(一)解决的技术问题针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种有机-无机复合型农林保水剂及其制备方法。(二)技术方案为实现以上目的，本专利技术通过以下技术方案予以实现：一种有机-无机复合型农林保水剂，由以下重量份数的原料制备而成：秸秆纤维素30-40份、改性蛭石10-20份、腐殖酸5-8份、质量浓度5-10％氢氧化钾溶液80-100份、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺3-6份、过硫酸钾1-2份、质量浓度3-6％氢氧化钠溶液50-60份、质量浓度1-3％尿素溶液100-120份、中和度为80％的丙烯酸溶液60-80份、γ-聚谷氨酸5-10份、质量浓度2-5％碳化二亚胺溶液20-30份、1,4-丁二胺10-12份、缓冲剂0.1-1份、去离子水60-80份。进一步地，由以下重量份数的原料制备而成：秸秆纤维素32份、改性蛭石16份、腐殖酸8份、质量浓度5-10％氢氧化钾溶液90份、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺5份、过硫酸钾2份、质量浓度3-6％氢氧化钠溶液60份、质量浓度1-3％尿素溶液110份、中和度为80％的丙烯酸溶液60份、γ-聚谷氨酸5份、质量浓度2-5％碳化二亚胺溶液25份、1,4-丁二胺10份、缓冲剂0.5份、去离子水80份。进一步地，由以下重量份数的原料制备而成：秸秆纤维素40份、改性蛭石10份、腐殖酸5份、质量浓度5-10％氢氧化钾溶液100份、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺4份、过硫酸钾1份、质量浓度3-6％氢氧化钠溶液60份、质量浓度1-3％尿素溶液120份、中和度为80％的丙烯酸溶液80份、γ-聚谷氨酸6份、质量浓度2-5％碳化二亚胺溶液25份、1,4-丁二胺12份、缓冲剂0.5份、去离子水80份。进一步地，所述秸秆纤维素的制备方法如下：将玉米秸秆切断加入到水中煮沸2-5h后烘干，粉碎机粉碎，加入到稀硝酸中，升温至60-80℃处理60-80min，过滤后用一定量碱液调节体系pH至12-13，保温处理50-80min，过滤，滤饼水洗至中性后40-50℃低温烘干。进一步地，稀硝酸的质量分数为15-18％。进一步地，所述改性蛭石的制备方法如下：将蛭石加入到稀盐酸中，升温至60-80℃处理2-5h，水洗至中性后烘干，再置于碳管炉中350-400℃焙烧1-2h即可。进一步地，稀盐酸的质量分数为4-8％。进一步地，蛭石和稀盐酸的质量比例为1：10-20。进一步地，所述缓冲剂由柠檬酸、柠檬酸三钠按质量比1:1组成。上述有机-无机复合型农林保水剂的制备方法，具体如下：(1)将腐殖酸加入到质量浓度5-10％氢氧化钾溶液中超声震荡处理10-30min后通入氮气活化5-15min，得到反应基液；(2)将N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸钾加入到去离子水中得到促进液，将促进液的1/4滴加进入反应基液中，滴毕后升温至70-80℃搅拌反应10-20min后，同时将剩余的促进液、中和度为80％的丙烯酸溶液滴加进入反应3-5h，得到混合液A；(3)将秸秆纤维素加入到质量浓度1-3％尿素溶液，再将质量浓度3-6％氢氧化钠溶液滴加进入后，微波400W功率糊化3-5min，再将改性蛭石、缓冲剂加入搅拌1-3h得到混合液B；(4)将γ-聚谷氨酸、1,4-丁二胺加入到质量浓度2-5％碳化二亚胺溶液中，搅拌反应1-2h得到混合液C；(5)将混合液A、混合液B、混合液C混合后机械搅拌均匀，减压下低温蒸干，得到的固体放入粉碎机粉碎即可得到保水剂成品。(三)有益效果本专利技术提供了一种有机-无机复合型农林保水剂及其制备方法，具有以下有益效果：本专利技术中秸秆纤维素具有一定得孔洞和皱裙结构，能够发挥其毛细管作用，增强复合吸水材料的吸水倍率，改性后蛭石出现较多沟壑状的粒子空隙，比表面积较大，颗粒质感疏松，较大的比表面积能提供与水溶液充分大的接触面，大量的孔隙能提供较大的水容量，秸秆纤维素与改性蛭石形成了表面粗糙、有凹凸层次和大量褶皱、疏松多孔、比表面积较大的复合材料，这些特点都是构成吸水材料良好吸水性能的结构内因，腐殖酸含有多种亲水基团，腐殖酸的加入提高了产物亲水基的数量与种类，提高了吸水能力，但腐殖酸过量后，它充当树脂网络的填充物去影响其网络舒展及内部空间，降低了网络内外压差，从而降低其吸水倍率，γ-聚谷氨酸与碳化二亚胺、1,4-丁二胺合成得到的凝胶材料在水中能持续溶胀并保持大量水分而不溶解，这些成分复合得到的有机-无机复合型本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机-无机复合型农林保水剂，其特征在于，由以下重量份数的原料制备而成：/n秸秆纤维素30-40份、改性蛭石10-20份、腐殖酸5-8份、质量浓度5-10％氢氧化钾溶液80-100份、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺3-6份、过硫酸钾1-2份、质量浓度3-6％氢氧化钠溶液50-60份、质量浓度1-3％尿素溶液100-120份、中和度为80％的丙烯酸溶液60-80份、γ-聚谷氨酸5-10份、质量浓度2-5％碳化二亚胺溶液20-30份、1,4-丁二胺10-12份、缓冲剂0.1-1份、去离子水60-80份。/n

【技术特征摘要】
1.一种有机-无机复合型农林保水剂，其特征在于，由以下重量份数的原料制备而成：
秸秆纤维素30-40份、改性蛭石10-20份、腐殖酸5-8份、质量浓度5-10％氢氧化钾溶液80-100份、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺3-6份、过硫酸钾1-2份、质量浓度3-6％氢氧化钠溶液50-60份、质量浓度1-3％尿素溶液100-120份、中和度为80％的丙烯酸溶液60-80份、γ-聚谷氨酸5-10份、质量浓度2-5％碳化二亚胺溶液20-30份、1,4-丁二胺10-12份、缓冲剂0.1-1份、去离子水60-80份。


2.如权利要求1所述的有机-无机复合型农林保水剂，其特征在于，由以下重量份数的原料制备而成：
秸秆纤维素32份、改性蛭石16份、腐殖酸8份、质量浓度5-10％氢氧化钾溶液90份、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺5份、过硫酸钾2份、质量浓度3-6％氢氧化钠溶液60份、质量浓度1-3％尿素溶液110份、中和度为80％的丙烯酸溶液60份、γ-聚谷氨酸5份、质量浓度2-5％碳化二亚胺溶液25份、1,4-丁二胺10份、缓冲剂0.5份、去离子水80份。


3.如权利要求1所述的有机-无机复合型农林保水剂，其特征在于，由以下重量份数的原料制备而成：
秸秆纤维素40份、改性蛭石10份、腐殖酸5份、质量浓度5-10％氢氧化钾溶液100份、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺4份、过硫酸钾1份、质量浓度3-6％氢氧化钠溶液60份、质量浓度1-3％尿素溶液120份、中和度为80％的丙烯酸溶液80份、γ-聚谷氨酸6份、质量浓度2-5％碳化二亚胺溶液25份、1,4-丁二胺12份、缓冲剂0.5份、去离子水80份。


4.如权利要求1所述的有机-无机复合型农林保水剂，其特征在于，所述秸秆纤维素的制备方法如下：
将玉米秸秆切断加入到水中煮沸2-5h后烘干，粉碎机粉碎，加入到稀硝酸中，升温至60-80℃处理60-80min，过滤后用一定量碱液调节体系pH至12-13...

【专利技术属性】
技术研发人员：张淼，
申请(专利权)人：安徽云之数科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34