一种可降解保湿聚合物固体水的制备及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种可降解保湿聚合物固体水的制备及其应用；所述可降解保湿聚合物中含有天然可降解性多糖、粘土材料和强亲水性聚合单体，具有一定的交联度。能够吸收达自身总量几百倍至几千倍的水，吸水速率快，吸水后成为高度溶胀的透明凝胶。本发明专利技术提供的高分子吸水材料具有较高的吸水性能、良好的重复吸水性能和天然可降解性能，制备成本低，无毒，是一种环境友好型材料，在实际应用中具有极好的吸水、保肥等效应。其次，本申请在体系中，继续加入了木质素磺酸钙，木质素磺酸钙首先会加强固体的吸水、保水以及耐盐能力，提高土壤渗透性，减少蒸发。蒸发。

【技术实现步骤摘要】
一种可降解保湿聚合物固体水的制备及其应用


[0001]本专利技术涉及农业
，具体为一种可降解保湿聚合物固体水的制备及其应用。

技术介绍

[0002]全球气候变暖，生态恶化和干旱缺水情况日趋严重，由于干旱带来的土地荒漠化已成为全球性生态问题。中国水资源相对匮乏，年降水量相对较低，而土地的沙化主要发生在干旱、半干旱地区，土地沙化不仅降低了土壤中的有机物质，同时也降低了土壤肥力和保水能力，造成水土流失。因此，开发具有高效保水性能的高分子材料是解决土地沙化和水土流失的最佳途径之一。目前，聚丙烯酰胺/丙烯酸盐类吸水树脂是保水性吸水树脂的主要产品，主要应用于农业领域，具有增加土壤通透性，减小土壤的温差、促进植物根系生长和促进农作物增产等优点，适合于拌土。在水土治理方面，聚丙烯酰胺/丙烯酸盐类吸水树脂具有防止扬尘、固土、防止土壤沙漠化和减少沙尘暴的形成等优点。但目前能实际应用于农林领域的材料大多制备成本高，不可降解，长期使用会造成环境污染。CN112745458A中公布了一种增强抗逆能力的保水剂，但这种保水剂对药物芸苔素的控制释放并不理想，无生物降解性，吸水能力较低。CN108383945A中公布了一种提升氯化钙和氯化镁的盐溶液吸收效率的农用保水剂的制备方法，但存在制备技术繁琐，反应温度高等问题。CN106478886A中公布了一种荞麦淀粉保水剂的制备方法，但这种方法制备过程时间长，反应温度高，操作过程繁琐且制备成本高，这些因素限制了材料的进一步应用。
[0003]因此，需要开发一种成本低、耐盐碱性好、受压下保水率高、无毒、可完全降解的新型高分子吸水树脂——固体水。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种可降解保湿聚合物固体水的制备及其应用，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种可降解保湿聚合物固体水的制备方法，包括以下步骤：
[0007]S1：将天然多糖与去离子水混合，搅拌30
‑
60s，加入丙烯酸溶液，反应直至天然多糖全部溶解，通入氮气，加入马来酸酐溶液，反应0.5
‑
1h，即为天然可降解多糖；
[0008]S2：将天然可降解多糖与强亲水性聚合单体混合均匀后，加入中和剂，控制中和度，混合均匀后与粘土材料混合均匀，再加入引发剂，搅拌1
‑
5s，室温下反应30
‑
60min，即为凝胶体；
[0009]S3：将步骤S2制备到的凝胶体材料切碎后干燥、研磨、筛分，即为可降解保湿聚合物固体水。
[0010]较为优化的方案，所述固体水所需材料包括，以质量分数计：天然可降解多糖2
‑
8％、粘土材料3
‑
8％、强亲水性聚合单体20
‑
30％、中和剂10
‑
17％、引发剂0.3
‑
0.7％，其余
为去离子水。
[0011]较为优化的方案，所述天然多糖为壳聚糖、纤维素、海藻酸中的一种或多种；所述粘土材料为钠基蒙脱土、海泡石、凹凸棒土中的一种或多种；所述强亲水性聚合单体为丙烯酸、丙烯酰胺、衣康酸中的一种或多种；所述中和剂为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种；所述引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠，过硫酸铵的浓度为强亲水性聚合单体质量的0.2
‑
0.5％，亚硫酸氢钠的浓度为强亲水性聚合单体质量的0.1
‑
0.2％。
[0012]较为优化的方案，步骤S2中，中和度为50
‑
70％。
[0013]较为优化的方案，当粘土材料为钠基蒙脱土时，应对钠基蒙脱土进行处理，制备方法为：将三氯化铝缓慢加入至氢氧化钠溶液中，老化90
‑
100h后，与钠基蒙脱土搅拌反应1
‑
3h，升温至50
‑
70℃，陈化反应20
‑
25h，离心、洗涤、干燥。
[0014]较为优化的方案，当天然多糖为纤维素时，一种可降解保湿聚合物固体水的制备方法为：
[0015]A：将纤维素与海藻酸钠溶于尿素溶液中，混合均匀后，离心，加入液体石蜡和司盘80的混合物，搅拌均匀，升温至60
‑
70℃，继续反应2
‑
3h，调节溶液pH后，加入木质素磺酸钙的水溶液，反应1
‑
2h后，调节pH至9，缓慢加入戊二醛溶液，反应10
‑
20min后，即为天然可降解多糖；
[0016]B：将天然可降解多糖与强亲水性聚合单体、羧基纳米纤维素混合均匀后，加入中和剂，控制中和度，混合均匀后与粘土材料混合均匀，再加入引发剂，搅拌1
‑
5s，室温下反应30
‑
60min，即为凝胶体；
[0017]C：将步骤B制备到的凝胶体材料切碎后干燥、研磨、筛分，即为可降解保湿聚合物固体水。
[0018]较为优化的方案，步骤B中，羧基纳米纤维素的制备方法为：在纤维素粉末中加入2,2,6,6
‑
四甲基哌啶
‑1‑
氧基自由基、溴化钠的水溶液，缓慢加入次氯酸钠溶液，调节溶液pH值为10后，超声反应10
‑
20min，离心、洗涤，即为羧基纳米纤维素。
[0019]较为优化的方案，步骤A中，溶液pH值为4
‑
7。
[0020]较为优化的方案，步骤S1
‑
S3的制备过程中均需要通入氮气。
[0021]较为优化的方案，所述固体水可用于土壤保护、水土治理。
[0022]当天然多糖为纤维素时，本申请将纤维素和海藻酸钠复配制成复合微球，可以提高固体水的吸水能力以及吸附能力，同时将制备好的羧基纳米纤维素作为填料加入体系中，可以提高固体水的溶胀率、机械性能以及热稳定性能，羧基纳米纤维素与复合微球具有良好的生物相容性，同时羧基纳米纤维素的加入可以使凝胶体表面有多个孔洞，结构疏松，减少了交联点，使液体可以快速的进入至凝胶内部，提高了固体水的超吸水性。而且羧基纳米纤维素表面的亲水基团提高了凝胶体的静电斥力，加强了渗透压，提高了液体的吸收速度，提高固体水的溶胀率，减少了液体到达吸附平衡的时间。固体水机械强度的加强可以使凝胶体表面的孔洞不会发生剧烈收缩，避免液体的流出，进一步加强了固体水的保水能力。
[0023]其次，本申请在体系中，继续加入了木质素磺酸钙，木质素磺酸钙首先会加强固体水的吸水、保水以及耐盐能力，提高土壤渗透性，减少蒸发。木质素表面的亲水基团会和聚丙烯酰胺、丙烯酸中的碳链发生作用，提高了凝胶体与液体之间的亲和性。其次，木质素磺酸钙会与海藻酸钠发生交联，进一步提高固体水的溶胀率，同时可以吸附液体中的金属离
子，避免金属离子对土壤的破坏。
[0024]本申请对粘土材料蒙脱土进行了处理，扩大了蒙脱土的层间距，层间的聚羟基铝离子起到了支撑作用，形成的网络结本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可降解保湿聚合物固体水的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：将天然多糖与去离子水混合，搅拌30
‑
60s，加入丙烯酸溶液，反应直至天然多糖全部溶解，通入氮气，加入马来酸酐溶液，反应0.5
‑
1h，即为天然可降解多糖；S2：将天然可降解多糖与强亲水性聚合单体混合均匀后，加入中和剂，控制中和度，混合均匀后与粘土材料混合均匀，再加入引发剂，搅拌1
‑
5s，室温下反应30
‑
60min，即为凝胶体；S3：将步骤S2制备到的凝胶体材料切碎后干燥、研磨、筛分，即为可降解保湿聚合物固体水。2.根据权利要求1所述的一种可降解保湿聚合物固体水的制备方法，其特征在于：所述固体水所需材料包括，以质量分数计：天然可降解多糖2
‑
8％、粘土材料3
‑
8％、强亲水性聚合单体20
‑
30％、中和剂10
‑
17％、引发剂0.3
‑
0.7％，其余为去离子水。3.根据权利要求1所述的一种可降解保湿聚合物固体水的制备方法，其特征在于：所述天然多糖为壳聚糖、纤维素、海藻酸中的一种或多种；所述粘土材料为钠基蒙脱土、海泡石、凹凸棒土中的一种或多种；所述强亲水性聚合单体为丙烯酸、丙烯酰胺、衣康酸中的一种或多种；所述中和剂为氢氧化钠、氢氧化钾中的一种或多种；所述引发剂为过硫酸铵和亚硫酸氢钠，过硫酸铵的浓度为强亲水性聚合单体质量的0.2
‑
0.5％，亚硫酸氢钠的浓度为强亲水性聚合单体质量的0.1
‑
0.2％。4.根据权利要求1所述的一种可降解保湿聚合物固体水的制备方法，其特征在于：步骤S2中，中和度为50
‑
70％。5.根据权利要求3所述的一种可降解保湿聚合物固体水的制备方法，其特征在于：当粘土材料为钠基蒙脱土时，应对钠基蒙脱土进行处理，制备方法为：将三氯化铝缓慢加入至氢氧化钠溶液中，老化90
‑
100h后，与钠基蒙脱土搅...

【专利技术属性】
技术研发人员：于跃芹，武玉民，陈阳，杨晓磊，
申请(专利权)人：江苏青科牧程新材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：