一种农用保水剂的制备方法技术

提供一种农用保水剂的制备方法，属于保水剂制备技术领域。该保水剂主要由交联剂、引发剂、原料三部分组成；制备交联剂；引发剂选用过硫酸铵或采用电子束辐射处理；原料采用淀粉或纤维素或淀粉和纤维素的共混物；将三种组份共混搅拌进行反应；待反应完全，不断冲洗保水剂胶体，再置于50℃烘箱中48h，用破碎机将烘干的保水剂胶体破碎为2

【技术实现步骤摘要】
一种农用保水剂的制备方法


[0001]本专利技术属于保水剂制备
，具体涉及一种农用保水剂的制备方法。

技术介绍

[0002]干旱缺水是限制农业持续发展的主要障碍。作物的根系吸收水分不足，则无法满足作物蒸腾作用的需求量，会严重影响作物的光合作用，使得作物萎蔫、焦枯、日灼，导致产品品质降低、减产甚至绝收。我国干旱半干旱地区总面积约为455hm2，占国土面积的47％，人均水资源量不足世界的1/4。特别是在中国西北地区，水资源量和耕地面积分别占全国的17％和64％。由于干旱，水资源也未能得到有效的利用，大部分水分被土壤表面蒸发损失。例如，我国西北半干旱地区土壤表面蒸发水量占作物总耗水量的1/4
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1/2，占全年降水量的55
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65％；而在可吸收的部分降水中被植物无效蒸腾的又占植物利用水分的95％以上，导致作物的生长受到严重制约，农业生产产量降低。
[0003]如何降低土壤表面蒸发，减少作物无效蒸腾是提高农田水资源利用率的关键。保水剂具有高吸水性，吸收的水分能很好的储存在其中。因此，对于水资源缺乏的地区，保水剂的施用在农业生产提质提量中具有重要的意义。现有的保水剂根据合成材料不同，主要分为人工合成类(聚丙烯酸类、聚乙烯醇类、共聚类)、淀粉类、纤维素类等，这三类物质都含有强吸水性基团。根据现有的合成工艺，所制备的聚丙烯酸类保水剂内分子结构高度交联，网络致密，吸水速率低，吸水倍率低，且分子网络所吸水分不能经过一般的物理挤压释放，作物根系不能直接利用其中储存的水分。而现有淀粉类保水剂交联度低，交联过程缓慢，可控，所得的保水剂吸水倍率和吸水速率等性状较好，但其稳定性和凝胶强度较低，使得寿命短。纤维素类保水剂力学性能良好，凝胶强度较高，使用寿命长，但其吸水能力有限。综上，纤维素和淀粉类保水剂兼具吸水和释水的能力，是较理想的保水剂。而针对现有技术存在的不足，提供一种吸水释水和力学性能均衡的淀粉/纤维素类凝胶保水剂的制备方法，是本领域需要解决的技术难题之一。
[0004]此外，秸秆是纤维素的重要来源，我国每年产生的农业秸秆废物约为9亿吨。然而，由于技术受限，秸秆资源化综合利用率不足80％，其中纤维素成分的利用率仅为3％。秸秆中主要成分为纤维素，纤维素是凝胶保水剂制备的原料之一。玉米秸秆在碱处理后纤维素平均含量高达82.63％，远高于其他作物。因此玉米秸秆为保水剂的制备提供了良好的原材料选择，如能从秸秆中提取纤维素用于保水剂的制备，则有望实现秸秆资源化的生态效益与经济效益。
[0005]基于上述原因，因而提出本技术方案。

技术实现思路

[0006]本专利技术解决的技术问题：提供一种农用保水剂的制备方法，本专利技术目的在于提高保水剂的持水保水能力，降低制备反应温度和冷却时间，减少生产能耗，提高生产效率。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案：
[0008]一种农用保水剂的制备方法，该保水剂主要由交联剂、引发剂、原料三部分组成；
[0009]具体包括以下步骤：
[0010]步骤1)：各组份的准备：制备交联剂；引发剂选用过硫酸铵或采用电子束辐射处理；原料采用淀粉或纤维素或淀粉和纤维素的共混物；
[0011]步骤2)：当引发剂选用过硫酸铵时，原料、交联剂、引发剂的质量比为60：1：1～100：2：3；将原料逐渐加入引发剂和交联剂形成的溶液中，以100r/min不断搅拌，置于70℃的水浴锅中加热进行反应，反应温度为70～80℃，反应时间为4～6h；
[0012]当引发剂选用电子束辐射处理时，原料和交联剂的质量比为500：3～600：3，电子束辐射处理剂量为1～20kGy，电子束为0.1～10MeV；将原料逐渐加入到交联剂中，以100r/min不断搅拌形成均匀混合溶液后，置于电子束下辐照处理，进行反应。
[0013]步骤3)待反应完全，不断冲洗保水剂胶体，再置于50℃烘箱中48h，用破碎机将烘干的保水剂胶体破碎为2
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5mm的颗粒，即可得到保水剂。
[0014]上述步骤1)中，所述交联剂的制备：在氢氧化钠溶液中加入丙烯酸，得到丙烯酸溶液，向其中加入N,N
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亚甲基双丙烯酰胺混合后形成的溶液作为交联剂备用；所述丙烯酸溶液的中和度为75％
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80％；所述原料与N,N
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亚甲基双丙烯酰胺的质量比为100：1～200：1。
[0015]上述步骤1)中，所述纤维素是从玉米秸秆中碱溶提取的纤维素。
[0016]上述步骤3)中，所述冲洗保水剂胶体采用无水乙醇或蒸馏水。
[0017]上述步骤3)中，所制备得到的保水剂的吸水倍率因原料、交联剂、引发剂或电子束辐射剂量的不同在100～450g/g之间变动。
[0018]本专利技术与现有技术相比的优点：
[0019]1、本方案的农用保水剂，大大提高了保水剂的持水保水能力，在最优条件下吸水倍率达到350g/g～450g/g，具有环境友好、可生物降解、不污染土壤等优点；
[0020]2、本方案通过采用电子束辐射处理的方式，降低了反应温度和冷却时间，减少了生产能耗，提高了生产效率；
[0021]3、本方案将玉米秸秆中碱溶提取的纤维素作为原料或部分原料，实现了秸秆类废弃物变废为宝，降低成本，绿色环保。
具体实施方式
[0022]下面将结合本专利技术实施例，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，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，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。
[0023]需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0024]以下详述本专利技术的实施例。
[0025]实施例一：
[0026]一种农用保水剂的制备方法，通过如下步骤制备得到：
[0027]步骤1)：各组份的准备：
[0028]称取15.20gNaOH固体，溶解于49.80g的蒸馏水中。称取35g丙烯酸单体，在通风橱中缓慢滴入NaOH溶液中，得到中和度为75％的丙烯酸溶液。
[0029]在丙烯酸溶液中加入0.03gN,N
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亚甲基双丙烯酰胺作为交联剂，加入0.045g过硫酸铵作为引发剂，得到丙烯酸单体溶液。
[0030]称取3g玉米淀粉于250mL烧杯中，加入15mL2％的NaOH溶液搅拌均匀。置于90℃的水浴锅中以100r/min不断搅拌30min。冷却至70℃。
[0031]步骤2)：本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种农用保水剂的制备方法，其特征在于：该保水剂主要由交联剂、引发剂、原料三部分组成；具体包括以下步骤：步骤1)：各组份的准备：制备交联剂；引发剂选用过硫酸铵或采用电子束辐射处理；原料采用淀粉或纤维素或淀粉和纤维素的共混物；步骤2)：当引发剂选用过硫酸铵时，原料、交联剂、引发剂的质量比为60：1：1～100：2：3；将原料逐渐加入引发剂和交联剂形成的溶液中，以100r/min不断搅拌，置于70℃的水浴锅中加热进行反应，反应温度为70～80℃，反应时间为4～6h；当引发剂选用电子束辐射处理时，原料和交联剂的质量比为500：3～600：3，电子束辐射处理剂量为1～20kGy，电子束为0.1～10MeV；将原料逐渐加入到交联剂中，以100r/min不断搅拌形成均匀混合溶液后，置于电子束下辐照处理，进行反应。步骤3)待反应完全，不断冲洗保水剂胶体，再置于50℃烘箱中48h，用破碎机将烘干的保水剂胶体破碎为2
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5mm的颗...

【专利技术属性】
技术研发人员：王金兴，冉亚平，蔚江涛，白俊青，
申请(专利权)人：杨凌核盛辐照技术有限公司，
类型：发明
国别省市：