高分子聚合物及活性矿物土共混农业抗旱保水土壤改良剂的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种高分子聚合物及活性矿物土共混农业抗旱保水土壤改良剂，属于高分子材料，农业及农业保水剂领域。通过改进作为农业抗旱保水剂的高分子聚合物高吸水树脂的原材料及合成工艺，采用和活性矿物土共混，可改善土壤团粒结构，增加土壤透气透水性，提高和改善高分子聚合物高吸水树脂的耐盐性，“呼吸”性以及保水保肥性能，促进作物增产。
【专利说明】高分子聚合物及活性矿物土共混农业抗旱保水土壤改良剂
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高分子聚合物及活性矿物土共混农业抗旱保水土壤改良剂，属于高分子材料，农业及农业保水剂领域。
【背景技术】
[0002]我国干旱半干旱地区总面积为455万hm2，占国土总面积的47%，随着我国战略重点逐步向西部转移，水资源越来越成为国民经济发展的重要制约因素之一。而我国的农业又是用水大户，农业用水占总用水量的73.4%，生产效率不足1.0k/m3。我国农业每年缺水约300亿m3，农业用水危机不断加剧，农业生产要向高产稳产方向发展，必须发展以充分利用有限降水为中心的节水灌溉和旱地农田节水保水技术；利用土壤保水剂达到节水增产目的是目前试验研究的一种新途径和新方法。保水剂又称土壤保水剂、高吸水剂、保湿剂、高吸水性树脂、高分子吸水剂，是利用强吸水性树脂制成的一种超高吸水保水能力的高分子聚合物。它能迅速吸收比自身重数百倍甚至上千倍的去离子水、数十倍至近百倍的含盐水分，而且具有反复吸水功能，吸水后膨胀为水凝胶，可缓慢释放水分供作物吸收利用，从而增强土壤保水性，改良土壤结构，减少水的深层渗漏和土壤养分流失，提高水分利用率。保水剂是调节土壤水、热、气状况，改善土壤结构，提高土壤肥力的有效手段。在保水剂的应用研究中，以下几个问题尚待进一步研究:①保水剂与水、肥、土、植、气的相互作用关系，保水剂与水、土中的盐分、肥料、矿物质等的作用，以及如何实现保水剂"保水、保肥、保土、助长、安全"五大功能的研究。②施用保水剂条件下各种作物的节水灌溉制度、灌溉模式的研究。③适合不同气候、地区、土壤的保水剂最佳施用量、施用方式和施肥方式的研究。④施用保水剂条件下作物不同的生育阶段、不同程度亏水对水分蒸发、光合作用及产物分配与转化和对作物籽粒品质、产量的影响。⑤以保水剂与其它旱作农业措施相结合为特征的综合保水技术研究。⑥长期施用保水剂对作物、土壤、环境的影响及其降解性、持效性研究。[0003]目前作为农业抗旱保水剂的高吸水树脂主要存在一些难以避免缺点，如离子型吸水树脂吸水能力高，但耐盐性差，吸水速度较慢。非离子型吸水树脂吸水速度快，耐盐性相对较好，但吸水能力较低。吸水量大的吸水树脂吸水后机械强度低，吸水后强度高的吸水树脂吸水量低。通过共混复合可以引进多种官能团，改善吸水树脂的抗盐性以及提高吸水后的凝胶强度；目前主要采用高聚物与高聚物共混，高聚物和无机水凝胶共混，高聚物与有机低分子共混，高聚物与无机粉末共混或复合，以改善作为农业抗旱保水剂的高吸水树脂存在的缺陷；农业抗旱保水剂的高吸水树脂普遍存在耐盐性差(一般情况下含盐溶液的吸水倍率仅为其吸收蒸馏水倍率的10%左右)，而农业抗旱保水剂一般使用土壤环境都有盐存在，提高抗盐性对其作用发挥有着重要意义。除了采用共混物理改性，还应该在高吸水树脂合成材料以及工艺进行改进；作为农业抗旱保水剂的高吸水树脂应具备能够根据作物需要“吸水、防水”目前大多数农业抗旱保水剂存在不能提供植物根系的呼吸，导致植物产生烂根。另外，目前大多数农业抗旱保水剂施入土壤后，保水性能以及对氮、磷、钾养分的保肥性能急剧下降。
【发明内容】
[0004]针对以上存在的问题，提供一种高分子聚合物及活性矿物土共混农业抗旱保水土壤改良剂。通过改进作为农业抗旱保水剂的高分子聚合物高吸水树脂的原材料及合成工艺，提高和改善高分子聚合物高吸水树脂的耐盐性，“呼吸”性以及保水保肥性能。采用偶联剂，“搭桥”具有高吸水性活性无机矿物土。(I)、利用活性矿物土的吸附性强，具有离子交换的特性，改善高分子聚合物高吸水树脂的耐盐性。(2)、利用活性矿物土的黏结性、抗热湿拉压力，提高分子聚合物高吸水树脂吸水后凝胶的强度(3)、利用活性矿物土的自身吸水性，并根据土壤湿度有效调剂水的吸水和释放功能，协同协作高分子聚合物高吸水树脂保水保肥工作(I)利用活性矿物土的肥料载体的作用，提供保水、保肥供肥，作为土壤改良剂。[0005]本发明高分子聚合物及活性矿物土共混农业抗旱保水土壤改良剂，由以下方法制备:改性抗盐高分子聚合物吸水树脂75-80%wt，偶联剂2-3%wt，活性矿物土 20-25%wt。将改性抗盐高分子聚合物吸水树脂，偶联剂物质，加入活性矿物土搅拌均匀放出，采用专用粉碎机粉碎至一定细度。成为高分子聚合物及活性矿物土共混农业抗旱保水、土壤改良剂；其中:1、改性抗盐高分子聚合物吸水树脂:通过改进作为农业抗旱保水剂的高分子聚合物高吸水树脂的原材料及合成工艺，提高和改善高分子聚合物高吸水树脂的耐盐性，“呼吸”性以及保水保肥性能。主要方法有(I)、通过共聚反应，引入其他亲水性单体，如阳离子型、阴离子型、非离子型和两性离子单体，使树脂具有多种亲水基团，协同作用提高抗盐性(2)采用表面活性剂和离子交换树脂进行修饰和无机离子载体方法降低溶液中高吸水树脂颗粒环境的盐浓度。(3)、选用具有一定分子量的带亲水基团交联剂，可以提高树脂吸水能力和耐盐性。(4)、利用互穿网络技术，可将不相容或部分相容聚合物合并一起，使他们物理化学性能良好的性能发挥协同作用。采用反相悬浮聚合法合成改性抗盐高分子聚合物吸水树脂；由以下方法制备:丙烯酸单体100，水133，氢氧化钠44.7，引发剂0.067，交联剂0.01，乳化剂8，分散剂470。制备工艺:把丙烯酸、水、氢氧化钠、引发剂、交联剂、乳化剂、分散介质加入反应器中，搅拌充分进行混合，升温60°C，继续搅拌lh，再用引发剂溶液处理Ih以上，再在80°C下聚合3h，过滤干燥的改性抗盐高分子聚合物吸水树脂；上述引发剂优选过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化氢、亚硫酸氢胺；上述的交联剂优选N-N’亚甲基双丙烯酰胺、二甲基丙烯酸乙二醇酯、烷基磷酸酯盐、十八烷基磷酸单酯；上述的乳化剂优选山梨糖醇酐单硬脂肪酸盐、山梨糖醇酐单月桂酸酯、斯盘60、十二烷基苯磺酸钠；上述的分散剂优选环己烷、十八烷基磷酸单酯；其中:2、活性矿物土:活性矿物土为非定型土粒，活性矿物土可储存150%-300%水，活性矿物土施入土壤后，能吸水膨胀，改变土壤中固体、液体、气体的比例，使土壤结构疏松，起到改善土壤物理性状的作用，使土壤保水、保肥又不污染土壤环境，从而提高土壤的抗旱能力。在干旱地区是极为有效的土壤改良剂。活性矿物土具有较高的阳离子交换量、较强的保水能力及良好的黏结性。阳离子交换量是土壤保肥供肥的一个重要指标。一般砂质土和砂壤土的阳离子交换量均小于0.7mmol/g,大部分土壤为0.7~
2.0mmol/g,而活性矿物土阳离子交换量一般为8.0~12.0 mmol/g。另外,性矿物土的吸水率高达150%-300%，干压强度可达6kg /cm2。膨润土的这些性能对提高肥力具有良好的效果，可作土壤改良剂。对质地较轻的砂质土壤改良效果将更加明显，因这种土壤常缺乏胶结物质，土壤结构性差，干时土粒易散开，泡水后易沉板。同时，保肥、保水性差，不能满足作物生长发育的需要。使用性矿物土作改良剂，可有助于土壤结构的形成，提高保水保肥能力，改善土壤的水热条件，满足作物各生长期对养分和水分等条件的需要，达到作物优质高产的目的；活性矿物土用于改良土壤，除了具有较强的保肥保水性能外，它还可以增加土壤的缓冲能力，吸附土壤中的有害元素。土壤中的汞是陆生食物链上的汞源，对叶菜类作物影响较大。大约有17%的汞在叶中，通过蔬菜向人体输送的汞可达植物中汞总含量的25%以上，蔬菜作物对汞的富集已使多种叶菜含汞量超过食品卫生标准。而活性矿物土能促进Hg2+向难溶态转化，抑制汞的活性，使它残留在土壤中，减轻土壤有害元素对作物的污染。另外，活性矿物土是植物所需肥料、水分的载体，活性矿物土还有固氮、固钾和固定有机物的作用，它可以减少肥料在土壤中的损失，控制肥料中养分的释放，提高肥料的利用率，达到促进农作物增产的效果，上述的活性矿物土优选膨润土、沸石、海绿石、含钾岩石、海泡石、蛭石、碳磷质岩石、硅藻土、珍珠岩；其中，3、偶联剂:偶联剂能提高树脂与固体表面之间的黏合强度与耐久性的一类硅烷。通常是硅原子上连接带官能团的有机基，同时又与可水解基团相键合的一类硅烷。硅烷偶联剂作为的作用原理在于它本身有两种基团；一种基团可以和被粘的骨架材料结合；而另一种基团则可以与高分子材料或粘接剂结合，从而在粘接界面形成强力较高的化学键，大大改善了粘接强度。硅烷偶联剂的应用一般有三种方法:一是作为骨架材料的表面处理剂；二是加入到粘接剂中，三是直接加入到高分子材料中，上述的偶联剂为硅烷偶联剂。
[0006]本发明高分子聚合物及活性矿物土共混农业抗旱保水土壤改良剂，吸水率1400g/g,吸0.9%氯化钠水溶液40(^/^，对土壤中的氮、磷、钾肥料具有吸附和解吸能力。适用于农业、林业、园艺的抗旱保水及土壤改良。在土壤中加入0.2%高分子聚合物及活性矿物土共混农业抗旱保水、土壤改良剂，可改善土壤团粒结构，增加土壤透气透水性，所吸收水分95%被植物利用。在在土壤中加入0.2%高分子聚合物及活性矿物土共混农业抗旱保水、土壤改良剂，小麦可增产10-15%，烟草增产35%，树木成活率增加3倍。
【权利要求】
1.一种高分子聚合物及活性矿物土共混农业抗旱保水土壤改良剂，其特征在于，本发明高分子聚合物及活性矿物土共混农业抗旱保水、土壤改良剂，由以下方法制备:改性抗盐高分子聚合物吸水树脂75-80%wt，偶联剂2-3%wt，活性矿物土 20-25%wt，将改性抗盐高分子聚合物吸水树脂，偶联剂物质，加入活性矿物土搅拌均匀放出，采用专用粉碎机粉碎至一定细度，成为高分子聚合物及活性矿物土共混农业抗旱保水、土壤改良剂。
2.一种高分子聚合物及活性矿物土共混农业抗旱保水土壤改良剂，其特征在于，其中:(1)、改性抗盐高分子聚合物吸水树脂:由以下方法制备:丙烯酸单体100，水133，氢氧化钠44.7，引发剂0.067,交联剂0.01，乳化剂8，分散剂470 ;制备工艺:把丙烯酸、水、氢氧化钠、引发剂、交联剂、乳化剂、分散介质加入反应器中，搅拌充分进行混合，升温60°C，继续搅拌lh，再用引发剂溶液处理Ih以上，再在80°C下聚合3h，过滤干燥的改性抗盐高分子聚合物吸水树脂；上述引发剂优选过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化氢、亚硫酸氢胺；、上述的交联剂优选N-N’亚甲基双丙烯酰胺、二甲基丙烯酸乙二醇酯、烷基磷酸酯盐、十八烷基磷酸单酯；上述的乳化剂优选山梨糖醇酐单硬脂肪酸盐、山梨糖醇酐单月桂酸酯、斯盘60、十二烷基苯磺酸钠；上述的分散剂优选环己烷、十八烷基磷酸单酯；其中:(2)、活性矿物土:优选膨润土、沸石、海绿石、含钾岩石、海泡石、蛭石、碳磷质岩石、硅藻土、珍珠岩；其中，3、偶联剂:硅烷偶联剂。
【文档编号】C05G3/00GK103910589SQ201310000436
【公开日】2014年7月9日 申请日期:2013年1月4日 优先权日:2013年1月4日
【发明者】苏斌 申请人:苏斌