一种用于盐碱地的环保型保水剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于盐碱地的环保型保水剂及其制备方法，在丙烯酸的分子主链上引入磺酸基、醚基、羟基及酰胺基团，制得环保型保水剂。本发明专利技术保水剂作为高分子电解质，其分子结构中含有大量的亲水基团，特殊的三维空间网状结构使得水分子可以自由进入保水剂分子内部。结构使得水分子可以自由进入保水剂分子内部。结构使得水分子可以自由进入保水剂分子内部。

【技术实现步骤摘要】
一种用于盐碱地的环保型保水剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及保水剂
，具体涉及一种用于盐碱地的环保型保水剂及其制备方法。

技术介绍

[0002]盐碱土也称盐渍土，广义上作为盐土和碱土的统称是指土壤中含盐量达到0.1％
‑
0.2％以上，或是由于土壤中的交换性钠被土壤胶体吸附，导致土壤碱化度升至15％
‑
20％以上，进而导致植物生长受到危害的土壤。狭义上是指土壤既受到盐化危害又受到碱化危害。土地盐渍化本质上是指可溶性盐在土壤中发生重新排布，土壤盐分在表层大量累积致使其含量超过正常值。
[0003]造成土壤中盐分累积的原因主要有自然因素和人为因素，其中作为内因的自然因素主要包括：气候、地形、土壤植被和土壤水分变化等；作为外因的人为因素，对土壤盐渍化的影响非常严重，特别是次生盐渍化现象。土壤盐碱危害已逐渐发展成为影响世界旱作农区的严重生态环境问题。统计发现，世界上约有100多个国家的部分土地存在不同程度的盐碱化，受盐碱危害的土地面积接近10亿hm2。因此，如何科学有效的进行盐碱地改良在现阶段显得尤为重要。
[0004]发展节水农业、提高水分利用率，是保障旱区农业发展的有效措施之一。保水剂是近年来发展较快的一种化学节水、高科技抗旱产品。保水剂具有快速吸收和缓慢释放水分的特性，可减少栽培基质表面积水和基质水分蒸发量。保水剂可将植物不能持续利用的重力水储存起来，有效增加基质持水量，以提高水分利用率。由于盐碱土的有机质含量少，理化性状差，蓄水保肥能力低，盐碱地生态植被修复时加入保水剂可完成保水蓄墒、促进土壤团粒结构形成和降低水蒸发量，防止次生盐碱化的作用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种盐碱地的环保型保水剂及其制备方法。
[0006]本专利技术解决其技术问题所采取的技术方案是：
[0007]一种用于盐碱地的环保型保水剂的制备方法，在丙烯酸的分子主链上引入磺酸基、醚基、羟基及酰胺基团，制得环保型保水剂。
[0008]本专利技术的保水剂以丙烯酸盐为主单体,在分子链上引入酰胺基、磺酸基、羟基、醚基等亲水基团，并实现非离子基团与离子基团合理搭配，当聚合物遇到水时，其亲水基团与水分子作用使高分子网络伸展，由于网内外离子浓度差在网络结构内外形成渗透压，水分子在渗透压作用下向网络结构中渗透。而非离子基团的引入，提高了保水剂的耐盐碱能力，使其在盐碱含量高的环境下也可以实现对水分的吸收。
[0009]优选的是：采用的原料按照重量份数，包括丙烯酸80
‑
120份；N,N
′‑
亚甲基双丙烯酰胺0.01
‑
0.05份；甲基烯丙基聚氧乙烯醚10
‑
20份；2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸20
‑
40份；过硫酸铵0.2
‑
0.6份；氢氧化钠30
‑
60份；亚硫酸氢钠0.1
‑
0.4份。
[0010]优选的是：称取丙烯酸于冷水浴中，用氢氧化钠溶液进行中和，将2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸及甲基烯丙基聚氧乙烯醚加入中和之后的丙烯酸/丙烯酸钠溶液中，并加入去离子水，搅拌下通N2驱氧0.5h；随后加入提前配置好的过硫酸铵溶液及N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺溶液，搅拌下升温至60
‑
65℃，预热2min之后，滴加亚硫酸氢钠溶液，滴速为4
‑
5s一滴，滴加完成后，将所得溶液移入塑料管中，恒温静置3h后得到凝胶；将上述所得凝胶浸泡在去离子水中，每隔6h换水，浸泡2天，洗去未反应的反应物，然后用无水乙醇浸泡，除去表面水分，最后在烘箱中烘干粉碎得到最终产物。
[0011]优选的是：氢氧化钠溶液浓度20％
‑
45％。
[0012]优选的是：过硫酸铵溶液浓度10％
‑
30％。
[0013]优选的是：N，N
’‑
亚甲基双丙烯酰胺溶液浓度8
‑
15％。
[0014]优选的是：亚硫酸氢钠溶液浓度10％
‑
30％。
[0015]优选的是：反应方程式如下：
[0016]S2O
82
‑
→
2SO4‑
.
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0017][0018]一种用于盐碱地的环保型保水剂，结构式如下：
[0019][0020]优选的是：吸水倍率：900
‑
1400g/g；吸盐水倍率(0.9％的氯化钠溶液)：95
‑
125g/g；反复吸水次数：18
‑
25次；可降解。
[0021]与海绵、脱脂棉、纸浆等传统吸水材料的物理吸水机理不同，本专利技术保水剂作为高分子电解质，其分子结构中含有大量的亲水基团，特殊的三维空间网状结构使得水分子可以自由进入保水剂分子内部。
[0022]正是因为保水剂分子的化学结构和物理结构特点决定了其具有较高的水分吸持能力。从物理结构上看，保水剂分子能够通过物理吸附的作用将水分子吸入其分子网状结构的网眼内。从化学结构上看，保水剂分子上的大量亲水基团能够在电离后与水分子结合，通过化学吸附的作用吸持大量的水分子。通过物理吸附作用吸收的水分子具有较高的自由度，属于被储存自由水，通过化学吸附作用吸收的水分子属于结合水。
[0023]通常情况下，保水剂分子中吸收的水分绝大部分属于自由水。同时，保水剂分子的线性和体型两种结构导致保水剂分子的吸水膨胀程度有一定的限度，不会无限膨胀，只要在吸水过程中其线性和空间结构不被破环，保水剂分子的吸水能力就不会完全丧失，保水剂就可循环使用。保水剂分子与水分接触时，其离子网状结构如图1所示。
[0024]加入到水中的保水剂分子，与水接触时其分子中的离子型亲水基团发生电离，离子间的静电斥力使得保水剂分子网络结构发生扩张。同时为维持电中性，分子内游离的离子不能扩散至外部溶剂中，网络内外的质量分数差逐渐增大，水分子在渗透压作用下渗入保水剂内部。在保水剂分子网络扩张的同时其分子弹性收缩力也在增加，分子间的静电斥力被逐渐消除，最终达到吸水平衡。
附图说明
[0025]图1为本专利技术实施例1保水剂的生物降解程度趋势图。
具体实施方式
[0026]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是
本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]实施例1
[0028]采用的原料按照重量份数，包括丙烯酸105份；N,N
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于盐碱地的环保型保水剂的制备方法，其特征在于：在丙烯酸的分子主链上引入磺酸基、醚基、羟基及酰胺基团，制得环保型保水剂。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：采用的原料按照重量份数，包括丙烯酸80
‑
120份；N，N
′‑
亚甲基双丙烯酰胺0.01
‑
0.05份；甲基烯丙基聚氧乙烯醚10
‑
20份；2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸20
‑
40份；过硫酸铵0.2
‑
0.6份；氢氧化钠30
‑
60份；亚硫酸氢钠0.1
‑
0.4份。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：称取丙烯酸于冷水浴中，用氢氧化钠溶液进行中和，将2
‑
丙烯酰胺
‑2‑
甲基丙磺酸及甲基烯丙基聚氧乙烯醚加入中和之后的丙烯酸/丙烯酸钠溶液中，并加入去离子水，搅拌下通N2驱氧0.5h；随后加入提前配置好的过硫酸铵溶液及N，N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺溶液，搅拌下升温至60
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65℃，预热2min之后，滴加亚硫酸氢钠溶液，滴速为4
‑
5s一滴，滴加完成后，将所...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐亚芹，李燕，
申请(专利权)人：青岛首科新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：