System.ArgumentOutOfRangeException: 索引和长度必须引用该字符串内的位置。 参数名: length 在 System.String.Substring(Int32 startIndex, Int32 length) 在 zhuanliShow.Bind() 一种木质素基高分子水凝胶及其制备方法和应用技术_技高网
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一种木质素基高分子水凝胶及其制备方法和应用技术

技术编号:44088967 阅读:10 留言:0更新日期:2025-01-21 12:25
本发明专利技术公开了一种木质素基高分子水凝胶及其制备方法和应用,将明胶溶液和木质素磺酸钠混合得到混合溶液,将混合溶液升温至设定温度,按顺序加入聚合单体溶液,过硫酸钾和N,N‑亚甲基双丙烯酰胺聚合进行充分混合后待凝胶状形成后得到木质素基高分子水凝胶;本发明专利技术采用木质素磺酸钠和明胶作为生物基原料,相较于传统依赖石油化工产品的木质素基高分子水凝胶,具有显著的环境友好特性。这些从自然来源获得的材料不仅确保了木质素基高分子水凝胶的生物可降解性,而且在土壤应用中可以自然分解,极大地减少了对生态系统的潜在负面影响。该木质素基高分子水凝胶的使用避免了环境中的二次污染,展示了在环境工程和农业科技中应用生物材料的创新潜力。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于土壤改良,具体涉及一种木质素基高分子水凝胶及其制备方法和应用


技术介绍

1、在黄土高原地区,由于地形破碎,地势复杂,黄土土壤可依据其粒径成分自西北至东南被区分为三个主要区域:砂黄土带、黄土带及粘黄土带。砂黄土区因其土质疏松、结构松弛,水稳定性较差,易受水流冲刷,且存在严重的渗水与渗肥问题,常导致干旱。这些特性进一步诱发地质灾害与生态问题,如黄土崩塌、冲蚀灾害、路堤裂陷、桥梁变形及严重的水土流失,同时,由于其较低的保水蓄水能力,植物难以在此类土壤中生长。现有的砂土改良技术,如添加水泥、粉煤灰和石灰等无机结合料,主要针对提高砂土强度,但往往忽略了土壤的保水特性。

2、木质素基高分子水凝胶,一种高度亲水的三维网络聚合物,能在水中迅速膨胀并在膨胀状态下保留大量水分而不溶解。其广泛应用于电解质、生物传感器制备及各类生物医学领域如组织工程、再生医学和药物传递,其在土壤改良方面的应用却相对较少。目前,用于制备保水性木质素基高分子水凝胶的材料多为丙烯酸和丙烯酰胺等不可再生的石油基单体,这不仅使得木质素基高分子水凝胶的制备成本较高,还因难以在土壤中降解而可能对土壤和地下水环境构成威胁。


技术实现思路

1、本专利技术的目的在于提供一种木质素基高分子水凝胶及其制备方法和应用,以克服现有技术的不足,本专利技术能够提高基于丙烯酸的木质素基高分子水凝胶的生物降解性,进而减少其对环境的潜在影响,本专利技术能够为砂土的生态修复与可持续管理提供一种新的途径。

2、为实现上述目的,本专利技术采用的技术方案如下:

3、一种木质素基高分子水凝胶制备方法,包括以下步骤:

4、包括以下步骤:

5、s1:将明胶溶液和木质素磺酸钠混合,搅拌后得到混合溶液。

6、s2:将混合溶液升温至设定温度,按顺序加入聚合单体溶液,过硫酸钾和n,n-亚甲基双丙烯酰胺聚合进行充分混合后待凝胶状形成后得到木质素基高分子水凝胶。

7、优选的,将明胶在水溶液中升温至设定温度,升温过程中持续搅拌,保持设定温度下搅拌设定时间后,随后降至45-50°c得到明胶溶液备用,明胶在水溶液搅拌溶解过程中通入惰性气体。

8、优选的,所述明胶、去离子水的用量比为 (9~12)g:100ml;所述设定搅拌的温度为80~85°c,搅拌时间为10~20min。

9、优选的,将丙烯酸在冰浴下与氢氧化钠中和,然后将中和后的丙烯酸溶液与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸混合,超声后得到聚合单体溶液。

10、优选的,所述丙烯酸中和度为75~85%;所述丙烯酸与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸质量比为(7~8):(2~3)。

11、优选的,所木质素基高分子水凝胶中木质素磺酸钠和聚合单体溶液的质量比为(0.5~1):10;所述明胶溶液的浓度为9wt%~12wt%。

12、优选的,所述混合胶液和聚合单体溶液的质量比为(1~2):10,所述聚合单体溶液的质量占总溶液质量为25%。

13、优选的,所聚合单体溶液溶和过硫酸钾的质量比为1:(0.13~0.15),所聚合单体溶液溶和n,n-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为1:(0.014~0.016)。

14、一种木质素基高分子水凝胶,采用上述制备方法制备得到。

15、一种上述木质素基高分子水凝胶的应用,所述木质素基高分子水凝胶作为保持土壤水分的保水剂。

16、与现有技术相比,本专利技术具有以下有益的技术效果:

17、本专利技术公开了一种木质素基高分子水凝胶制备方法,将明胶溶液和木质素磺酸钠混合,搅拌后得到混合溶液,将混合溶液升温至设定温度,按顺序加入聚合单体溶液,过硫酸钾和n,n-亚甲基双丙烯酰胺聚合进行充分混合后待凝胶状形成后得到木质素基高分子水凝胶;本专利技术采用木质素磺酸钠和明胶作为生物基原料,相较于传统依赖石油化工产品的木质素基高分子水凝胶,具有显著的环境友好特性。这些从自然来源获得的材料不仅确保了木质素基高分子水凝胶的生物可降解性,而且在土壤应用中可以自然分解,极大地减少了对生态系统的潜在负面影响。因此,该木质素基高分子水凝胶的使用避免了环境中的二次污染,符合可持续发展的需求,展示了在环境工程和农业科技中应用生物材料的创新潜力。

18、优选的,通过将木质素磺酸钠、明胶、丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸四者结合来形成一个高效的吸水材料。

19、采用前述方法制备的木质素基高分子水凝胶,其含有的木质素磺酸钠与其他成分共同作用,极大地增强了其吸水性能。实验数据显示,该木质素基高分子水凝胶的最大吸水率可达到1921g/g,展示了其在多个领域内的潜在应用价值。此外,本专利技术亦探讨了该双木质素基高分子水凝胶在土壤改良中的应用。与传统的土壤改良剂相比,这些传统材料多通过土壤固化作用减少水分渗透,虽能增加土壤的保水性,但常常导致土壤板结,对土壤的物理化学属性及结构产生不利影响。相反,本专利技术中的木质素基高分子水凝胶可简单地与土壤混合,不会对土壤的物理化学性质和结构造成负面影响。该木质素基高分子水凝胶依靠其固有的吸水特性维持土壤中的水分,从而提供一种更为温和且有效的土壤保水解决方案。

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【技术保护点】

1.一种木质素基高分子水凝胶制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种木质素基高分子水凝胶制备方法,其特征在于,将明胶在水溶液中升温至设定温度,升温过程中持续搅拌,保持设定温度下搅拌设定时间后,随后降至45-50°C得到明胶溶液备用,明胶在水溶液搅拌溶解过程中通入惰性气体。

3. 根据权利要求1所述的一种木质素基高分子水凝胶制备方法,其特征在于,所述明胶、去离子水的用量比为 (9~12)g:100mL;所述设定搅拌的温度为80~85°C,搅拌时间为10~20min。

4.根据权利要求1所述的一种木质素基高分子水凝胶制备方法,其特征在于,将丙烯酸在冰浴下与氢氧化钠中和,然后将中和后的丙烯酸溶液与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸混合,超声后得到聚合单体溶液。

5.根据权利要求4所述的一种木质素基高分子水凝胶制备方法,其特征在于,所述丙烯酸中和度为75~85%;所述丙烯酸与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸质量比为(7~8):(2~3)。

6.根据权利要求1所述的一种木质素基高分子水凝胶制备方法,其特征在于,所木质素基高分子水凝胶中木质素磺酸钠和聚合单体溶液的质量比为(0.5~1):10;所述明胶溶液的浓度为9wt%~12wt%。

7.根据权利要求1所述的一种木质素基高分子水凝胶制备方法,其特征在于,所述混合胶液和聚合单体溶液的质量比为(1~2):10,所述聚合单体溶液的质量占总溶液质量为25%。

8.根据权利要求1所述的一种木质素基高分子水凝胶制备方法,其特征在于,所聚合单体溶液溶和过硫酸钾的质量比为1:(0.13~0.15),所聚合单体溶液溶和N,N-亚甲基双丙烯酰胺的质量比为1:(0.014~0.016)。

9.一种木质素基高分子水凝胶,其特征在于,采用权利要求1~9中任意一项所述的制备方法制备得到。

10.权利要求9所述的木质素基高分子水凝胶的应用,其特征在于,所述木质素基高分子水凝胶作为保持土壤水分的保水剂。

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【技术特征摘要】

1.一种木质素基高分子水凝胶制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

2.根据权利要求1所述的一种木质素基高分子水凝胶制备方法,其特征在于,将明胶在水溶液中升温至设定温度,升温过程中持续搅拌,保持设定温度下搅拌设定时间后,随后降至45-50°c得到明胶溶液备用,明胶在水溶液搅拌溶解过程中通入惰性气体。

3. 根据权利要求1所述的一种木质素基高分子水凝胶制备方法,其特征在于,所述明胶、去离子水的用量比为 (9~12)g:100ml;所述设定搅拌的温度为80~85°c,搅拌时间为10~20min。

4.根据权利要求1所述的一种木质素基高分子水凝胶制备方法,其特征在于,将丙烯酸在冰浴下与氢氧化钠中和,然后将中和后的丙烯酸溶液与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸混合,超声后得到聚合单体溶液。

5.根据权利要求4所述的一种木质素基高分子水凝胶制备方法,其特征在于,所述丙烯酸中和度为75~85%;所述丙烯酸与2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸质量比...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙永昌贺娟妮张雪岩贾志峰王周锋
申请(专利权)人:长安大学
类型:发明
国别省市:

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