一种防止水土流失的土壤保水剂及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种防止水土流失的土壤保水剂及其制备方法，属于土壤治理技术领域。本发明专利技术首先由竹纤维经爆破处理后，再和双氧水、硫酸亚铁、甲醛溶液、亚硫酸钠氧化磺化反应，最终经柠檬酸高压蒸煮后制得改性竹纤维，再由甲醛和水以及氢氧化钾、尿素混合反应后制得自制改性剂，接着通过丙烯酸经氢氧化钾中和后，再和聚乙烯醇、过硫酸钾聚合反应后制得保水剂预制体，最终将原料共混改性制得土壤保水剂，吸水释水性能极佳，应用前景广阔。应用前景广阔。

【技术实现步骤摘要】
一种防止水土流失的土壤保水剂及其制备方法


[0001]本专利技术涉及一种防止水土流失的土壤保水剂及其制备方法，属于土壤治理


技术介绍

[0002]目前，水土流失是指土壤在水的浸润和冲击作用下，其结构发生破碎和松散，坡度集中、多暴雨、地表土质疏松、植被稀少等是水土流失的自然原因，随着经济社会的发展，毁林开荒、陡坡顺坡开垦、超载过牧、盲目扩大耕地、滥砍滥伐、开发建设等不当行为是造成水土流失的人为原因。水土流失会造成土壤肥力下降，引起环境质量下降和生态平衡失调，因此，加大对水土流失的治理迫在眉睫。
[0003]作为防止水土流失材料的一种，土壤保水剂又称高吸水性树脂，分子间为交联聚合而成的网状结构，含有很强的亲水性基团，它可以通过水合作用迅速吸收自身质量十倍、百倍甚至千倍的水分，形成凝胶，并且可以反复吸水。保水剂能够稳定土壤结构，降低土壤容重，提高土壤毛管持水量、增加水分入渗，控制土壤水分的蒸发，降低干旱胁迫，促进植物生长发育。
[0004]但是常见的防止水土流失的保水剂大多是常规的高吸水树脂，其吸水后体积发生膨胀后容易造成结构破损，无法长期吸附持水，并且这些吸水树脂无法和土壤颗粒结合，只是单独的吸水，此外吸水后释水速度也很快，同样无法做到长期持水缓释，因此对水土流失的防治效果并不明显。
[0005]有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种防止水土流失的土壤保水剂及其制备方法，使其更具有产业上的利用价值。

技术实现思路

[0006]为解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种防止水土流失的土壤保水剂及其制备方法。
[0007]本专利技术的一种防止水土流失的土壤保水剂，按重量份数计，包括以下原料：
[0008]90～100份改性竹纤维；
[0009]50～60份N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺；
[0010]50～60份磷酸二氢钾；
[0011]900～1000份水；
[0012]100～110份保水剂预制体；
[0013]所述改性竹纤维是由竹纤维经爆破处理后，再和双氧水、硫酸亚铁、甲醛溶液、亚硫酸钠氧化磺化反应，最终经柠檬酸高压蒸煮后制得的；
[0014]所述保水剂预制体是由丙烯酸经氢氧化钾中和后，再和聚乙烯醇、过硫酸钾聚合反应后制得。
[0015]进一步的，还包括：
[0016]15～20份自制改性剂；
[0017]所述自制改性剂是由甲醛和水以及氢氧化钾、尿素混合反应后制得的。
[0018]一种防止水土流失的土壤保水剂，按重量份数计，包括以下原料：
[0019]95份改性竹纤维；
[0020]55份N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺；
[0021]55份磷酸二氢钾；
[0022]950份水；
[0023]105份保水剂预制体；
[0024]18份自制改性剂。
[0025]一种防止水土流失的土壤保水剂的制备方法，具体制备步骤为：
[0026]按重量份数计，称取90～100份改性竹纤维、50～60份N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺、50～60份磷酸二氢钾、900～1000份水混合得到混合液，再向混合液中加入100～110份保水剂预制体和15～20份自制改性剂，放入反应釜中，在50～60℃下搅拌反应20～30min后得到土壤保水剂。
[0027]进一步的，所述改性竹纤维的制备步骤为：
[0028](1)将竹纤维放入爆破罐中，在0.9～1.0Mpa的条件下保压1～2min后开爆破罐的排气阀，使爆破罐内压力瞬间降低至常压，出料，得到爆破竹纤维，将爆破竹纤维和水按质量比为1:10混合得到爆破竹纤维悬浮液；
[0029](2)将上述爆破竹纤维悬浮液加热至50～70℃后，加入爆破竹纤维悬浮液质量10％的质量分数为30％的双氧水和爆破竹纤维悬浮液质量5％的硫酸亚铁，搅拌氧化处理1～2h得到氧化反应液；
[0030](3)再向氧化反应液中加入氧化反应液质量5％的质量分数为20％的甲醛溶液，在70～80℃下反应45～60min，反应结束后再加入氧化反应液质量5％的亚硫酸钠，加热升温至125～145℃，磺化反应2～3h后得到预改性纤维悬浮液；
[0031](4)将上述预改性纤维悬浮液和质量分数为5％的柠檬酸溶液按质量比为10:1混合后装入高压蒸煮罐中，在1.5～1.8MPa下加热升温至200～220℃，高温蒸煮3～5h，高温蒸煮结束后过滤分离得到蒸煮滤渣，即为改性竹纤维。
[0032]进一步的，所述保水剂预制体的制备步骤为：
[0033]将质量分数为5％的氢氧化钾溶液按质量比为3:2滴入丙烯酸中中和，再将中和丙烯酸和质量分数为16.7％的聚乙烯醇溶液按等质量比混合后，加入中和丙烯酸质量0.5％的过硫酸钾，在氮气氛围下，于50～60℃的水浴中反应3～5h，得到保水剂预制体。
[0034]进一步的，所述自制改性剂的制备方法为：
[0035]将甲醛和水按质量比为8:5混合后，用质量分数为5％的氢氧化钾溶液调节pH至8～9，再加入甲醛等质量的尿素，在35～45℃的水浴条件下充分反应2～3h得到自制改性剂。
[0036]借由上述方案，本专利技术至少具有以下优点：
[0037](1)本专利技术通过蒸汽爆破在保持竹纤维本身物理力学性及外观完整的条件下，在加压和瞬间释压过程中木浆纤维内部产生压力差，使得苎麻纤维内部形成由内向外冲击的高压气流，在该高压气流的作用下，苎麻纤维细胞壁和纹孔膜等薄弱组织被破坏，实现初步解纤，暴露出其中的木质素和纤维素成分；分别通过氧化和磺化，将爆破竹纤维中的木质素
和纤维素成分进行磺化处理，得到含有木质素磺酸钠的预处理纤维；接着通过高温蒸煮使预改性竹纤维吸收热能，其分子链发生较强的活动，使纤维初步软化，之后在水热作用下水解，而柠檬汁中的有机羧酸可以进一步促使纤维素水解，水解可促使高聚糖降解为低聚糖，水解导致糠醛产生，产生的糠醛又能自行发生缩合和缩聚，使得纤维发生树脂化反应，提高纤维韧性，用其掺入吸水树脂保水剂中，提高保水剂吸水溶胀后的结构完整性，延长保湿有效时间，另外在纤维高压蒸煮的过程中，纤维表面会增加大量的活性基团，这些活性基团的增加，使得改性竹纤维可以在后续作为填料时，提高和吸水树脂之间的化学键合力，增加了两者之间的相容性，可以更加充分的发挥竹纤维的增韧功能；
[0038]此外改性竹纤维中还含有木质素磺酸钠，其作为阴离子表面活性剂，掺入保水剂的接枝聚合过程中，能够起到发泡效果，从而扩大了保水剂的孔径，保水剂的网孔结构的大比表面积有利于水分在凝胶表面进行吸附且扩散到内部的孔洞中，从而达到更高的吸水储水量，提高了土壤保水剂的吸水倍率和释水性；
[0039](2)本专利技术通过过硫酸钾分解产生硫酸根阴离子自由基(SO4
‑
)，这些自由基从聚乙烯醇骨架的
‑
OH中夺取氢原子，在聚乙烯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种防止水土流失的土壤保水剂，其特征在于：按重量份数计，包括以下原料：90～100份改性竹纤维；50～60份N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺；50～60份磷酸二氢钾；900～1000份水；100～110份保水剂预制体；所述改性竹纤维是由竹纤维经爆破处理后，再和双氧水、硫酸亚铁、甲醛溶液、亚硫酸钠氧化磺化反应，最终经柠檬酸高压蒸煮后制得的；所述保水剂预制体是由丙烯酸经氢氧化钾中和后，再和聚乙烯醇、过硫酸钾聚合反应后制得。2.根据权利要求1所述的一种防止水土流失的土壤保水剂，其特征在于：按重量份数计，还包括：15～20份自制改性剂；所述自制改性剂是由甲醛和水以及氢氧化钾、尿素混合反应后制得的。3.一种防止水土流失的土壤保水剂，其特征在于：按重量份数计，包括以下原料：95份改性竹纤维；55份N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺；55份磷酸二氢钾；950份水；105份保水剂预制体；18份自制改性剂。4.一种防止水土流失的土壤保水剂的制备方法，其特征在于具体制备步骤为：按重量份数计，称取90～100份改性竹纤维、50～60份N,N'
‑
亚甲基双丙烯酰胺、50～60份磷酸二氢钾、900～1000份水混合得到混合液，再向混合液中加入100～110份保水剂预制体和15～20份自制改性剂，放入反应釜中，在50～60℃下搅拌反应20～30min后得到土壤保水剂。5.根据权利要求4所述的一种防止水土流失的土壤保水剂的制备方法，其特征在于：所述改性竹纤维的制备步骤为：(1)将竹纤维放入爆破罐中，在0.9～1.0Mpa的条件下保压1～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙峰，王强，马天鸣，刘林，杨新，陈春伟，
申请(专利权)人：常州市水利规划设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：