一种高分子复合增渗扩蓄材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属保水剂技术领域，具体涉及一种增渗扩蓄的高分子树脂材料，主要应用 于作物保水剂，土壤防渗保水膜等方面。
【背景技术】
[0002] 超吸水性树脂是一种含有羟基、羧基等强亲水性基团，并具有一定交联度的水溶 胀型和三维网状结构的功能高分子材料，是一类近几年来发展迅速的新型吸水材料。它不 溶于水和有机溶剂，吸水后溶胀，形成水凝胶，具有一定的强度和保水性。与传统的吸水材 料相比具有更大的优势。但是同为高吸水性树脂，由于原料，制备方法不同，其吸水倍率由 百倍到千倍不等。并且单一的高吸水性树脂在农田应用、吸水后的释放问题，以及无法提供 农田需要的养分问题等，因此制约了其在农业生产实际中的应用。
【发明内容】
[0003] 为了克服现有超吸水性树脂不适合农田使用的缺点，本发明公开一种新型高吸水 性树脂一含腐植酸-丙烯酸-羧甲基纤维素的高分子复合增渗扩蓄材料，不仅能解决溶胀后 释放水分的问题，还能够解决给农田提供有机质养分的问题。
[0004] 为解决上述问题，本发明的技术方案是:在碱性条件、通入外来惰性气体环境（15-30min)下，于含有腐植酸的反应体系中，充分搅拌，室温下用过硫酸钾来引发(交联剂为N， N-亚甲基双丙烯酰胺)丙烯酸与羧甲基纤维素的反应，从而得到高吸水性树脂原材料。经过 洗涤，干燥，剪切造粒得到适用于农田的超吸水性树脂材料。
[0005] 本发明的高分子复合增渗扩蓄材料按重量百分比各组分含量为：腐植酸2%或 3%，丙烯酸82%或83%，羧甲基纤维素13%或14%，过硫酸钾0.02%，N-亚甲基双丙烯酰胺 0.01%，亚磷酸酯0.01 %。
[0006] 本发明的高分子复合增渗扩蓄材料的制备方法包括下列步骤：
[0007] 1.按高分子复合增渗扩蓄材料重量百分比称取原料；
[0008] 2.将步骤1称取的原料按腐植酸、丙烯酸、羧甲基纤维素、过硫酸钾、N-亚甲基双丙 烯酰胺、亚磷酸酯的顺序，添加入反应釜的氢氧化钠碱性溶液中，并混合均匀，其中所述氢 氧化钠碱性溶液的重量>2倍原料的重量、氢氧化钠碱性溶液的浓度为10%;
[0009] 3.向经步骤2处理的原料中通入氮气15-30min，于500转/分转速下搅拌10-30min;
[0010] 4.将经步骤3处理的原料置室温下充分反应2-4h，将湿态合成物取出；
[0011] 5.将经步骤4处理得到的湿态合成物用蒸馏水进行洗涤，然后置于40-60°C烘箱中 进行干燥，烘干至恒重或含水率〈8%，进行剪切造粒至0. l_4mm，即得高分子复合增渗扩蓄 材料成品。
[0012] 当用高分子复合增渗扩蓄材料制作土壤防渗保水膜时，需添加〈1 %的成膜剂-聚 氨酯丙烯酸酯，并省略高分子复合增渗扩蓄材料的制备方法中步骤5的造粒过程。
[0013] 高分子复合增渗扩蓄材料用法有干法与湿法：
[0014] 1)干法:将高分子复合增渗扩蓄材料颗粒与种子同时播撒，开沟灌水，然后覆土， 此时本材料即能开始发挥蓄水作用。
[0015] 2)湿法:将高分子复合增渗扩蓄材料颗粒先以清水浸泡2-5小时，然后捞出，与种 子同期播撒即可。
[0016] 本发明既能在充分溶胀后释放出存蓄的水分，又能提供土壤所需有机养分的高吸 水性树脂;本发明可用于农业、林业和园林业植物保水抗旱，减少水分蒸发，改善土壤结构， 增加土壤有机养分腐植酸含量0.03-0.05%，提高水分的含蓄能力约为土壤本身的325-392 倍。
【具体实施方式】 [0017] 实施例1
[0018] 腐植酸2%，丙烯酸83 %，羧甲基纤维素14%，引发剂过硫酸钾0.02%，交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.01 %和稳定剂亚磷酸酯0.01 %。将上述材料按照顺序添加混合后，通 入外来惰性气体30min，于500转/分转速下搅拌30min，充分反应4h，取出后，洗涤干燥，造粒 得到成品。该材料的吸水倍率为783.6g/g，相较风沙土吸水能力，其吸水性能提升了 392倍。
[0019] 本实施例中的增渗扩蓄材料，可用于沙壤土的抗旱保水增渗剂，培土后播撒效果 更佳。
[0020] 实施例2
[0021 ]腐植酸2%，丙烯酸82 %，羧甲基纤维素14%，引发剂过硫酸钾0.02%，交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.01 %和稳定剂亚磷酸酯0.01 %。将上述材料按照顺序添加混合后，通 入外来惰性气体20min，于500转/分转速下搅拌20min，充分反应4h，取出后，洗涤干燥，造粒 得到成品。该材料的吸水倍率为631.5g/g，相较风沙土吸水能力，其吸水性能提升了316倍。 [0022]本材料的实施用法与实例1相同。
[0023] 实施例3
[0024]腐植酸3%，丙烯酸82 %，羧甲基纤维素14%，引发剂过硫酸钾0.02%，交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.01 %和稳定剂亚磷酸酯0.01 %。将上述材料按照顺序添加混合后，通 入外来惰性气体15min，于500转/分转速下搅拌30min，充分反应3h，取出后，洗涤干燥，造粒 得到成品。该材料的吸水倍率为654. lg/g，相较风沙土吸水能力，其吸水性能提升了 327倍。
[0025] 本材料的实施用法与实例1相同。
[0026] 实施例4
[0027]腐植酸3%，丙烯酸83%，羧甲基纤维素14%，引发剂过硫酸钾0.02%，交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.01 %和稳定剂亚磷酸酯0.01 %。将上述材料按照顺序添加混合后，通 入外来惰性气体30min，于500转/分转速下搅拌15min，充分反应4h，取出后，洗涤干燥，造粒 得到成品。该材料的吸水倍率为721.4g/g，相较风沙土吸水能力，其吸水性能提升了361倍。
[0028] 本材料的实施用法与实例1相同。
[0029] 实施例5
[0030]腐植酸3%，丙烯酸82 %，羧甲基纤维素13 %，引发剂过硫酸钾0.02%，交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.01 %和稳定剂亚磷酸酯0.01 %。将上述材料按照顺序添加混合后，通 入外来惰性气体15min，于500转/分转速下搅拌30min，充分反应2h，取出后，洗涤干燥，造粒 得到成品。该材料的吸水倍率为703.5g/g，相较风沙土吸水能力，其吸水性能提升了 352倍。
[0031] 本材料的实施用法与实例1相同。
[0032] 实施例6
[0033]腐植酸3%，丙烯酸82 %，羧甲基纤维素13 %，引发剂过硫酸钾0.02%，交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.01 %和稳定剂亚磷酸酯0.01 %。将上述材料按照顺序添加混合后，通 入外来惰性气体30min，于500转/分转速下搅拌20min，充分反应3h，取出后，洗涤干燥，造粒 得到成品。该材料的吸水倍率为660.9g/g，相较风沙土吸水能力，其吸水性能提升了 330倍。
[0034] 本材料的实施用法与实例1相同。
[0035] 实施例7
[0036]腐植酸2%，丙烯酸83 %，羧甲基纤维素13 %，引发剂过硫酸钾0.02%，交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.01 %和稳定剂亚磷酸酯0.01 %。将上述材料按照顺序添加混合后，通 入外来惰性气体15min，于500转/分转速下搅拌30min，充分反应4h，取出后，洗涤干燥，造粒 得到成品。该材料的吸水倍率为649.9g/g，相较风沙土吸水能力，其吸水性能提升了 325倍。
[0037] 本材料的实施用法与实例1相同。
[0038] 实施例8
[0039]腐植酸2%，丙烯酸83 %，羧甲基纤维素13 %，引发剂过硫酸钾0.02%，交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.01 %和稳定剂亚磷酸酯0.01 %。将上述材料按照顺序添加混合后，通 入外来惰性气体25min，于500转/分转速下搅拌25min，充分反应3h，取出后，洗涤干燥，造粒 得到成品。该材料的吸水倍率为715.2g/g，相较风沙土吸水能力，其吸水性能提升了358倍。 [0040]本材料的实施用法与实例1相同。
[0041 ]吸水倍率对照试验
[0042]条件:常温（20°C)常压（lOlkPa)
[0043] 目的：检验本实例1-8合成的增渗扩蓄材料吸水性能与风沙土(对照）吸水性能对 照的提升情况。
[0044] 试剂:蒸馏水、本实施例1-8合成的材料。
[0045]对照:取自吉林省前郭尔罗斯蒙古族自治县万宝山村的农田风沙土。
[0046] 单位:吸水性能，对照组和试验组皆以每克的吸水量(g/g)来计算;吸水性能提升 以倍率计算。
[0047]
【主权项】
1. 一种高分子复合增渗扩蓄材料，其特征在于高分子复合增渗扩蓄材料按重量百分比 各组分含量为:腐植酸2%或3%，丙烯酸82%或83%，羧甲基纤维素13%或14%，过硫酸钾 0.02 %，N-亚甲基双丙烯酰胺0.01 %，亚磷酸酯0.01 %。2. -种高分子复合增渗扩蓄材料的制备方法，其特征在于包括下列步骤： 2.1按权利要求1所述重量百分比称取原料； 2.2将步骤2.1称取的原料按腐植酸、丙烯酸、羧甲基纤维素、过硫酸钾、N-亚甲基双丙 烯酰胺、亚磷酸酯的顺序，添加入反应釜的氢氧化钠碱性溶液中，并混合均匀，其中所述氢 氧化钠碱性溶液的重量>2倍原料的重量、氢氧化钠碱性溶液的浓度为10%; 2.3向经步骤2.2处理的原料中通入氮气15-3011^11，于500转/分转速下搅拌10-301^11; 2.4将经步骤2.3处理的原料置室温下充分反应2-4h，将湿态合成物取出； 2.5将经步骤2.4处理得到的湿态合成物用蒸馏水进行洗涤，然后置于40-60°C烘箱中 进行干燥，烘干至恒重或含水率〈8%，进行剪切造粒至0. l_4mm，即得高分子复合增渗扩蓄 材料成品。3. 按权利要求1所述的高分子复合增渗扩蓄材料，其特征在于当用高分子复合增渗扩 蓄材料制作土壤防渗保水膜时，需添加〈1 %的成膜剂-聚氨酯丙烯酸酯，并省略权利要求2 中步骤1.6的造粒过程。
【专利摘要】一种高分子复合增渗扩蓄材料及其制备方法属保水剂技术领域，本发明的材料按重量百分比各组分含量为：腐植酸2％或3％，丙烯酸82％或83％，羧甲基纤维素13％或14％，过硫酸钾0.02％，N-亚甲基双丙烯酰胺0.01％，亚磷酸酯0.01％；制备方法包括：顺序将原料添加入氢氧化钠碱性溶液中，并混合均匀，其中所述氢氧化钠碱性溶液的重量>2倍原料的重量、氢氧化钠碱性溶液的浓度为10％，通入氮气15-30min，500转/分搅拌10-30min，室温下反应2-4h，最后40-60℃烘箱中干燥。本发明既可用于农业、林业和园林业植物保水抗旱，又能改善土壤结构，增加土壤有机养分腐植酸含量0.03-0.05％，提高水分的含蓄能力约为土壤本身的325-392倍。
【IPC分类】C09K17/52, C08F251/02, C08F220/06, C08F222/38, C09K101/00, C09K17/18, C09K17/32
【公开号】CN105601821
【申请号】CN201610081836
【发明人】曹宁, 张玉斌, 潘洪玉, 邬乃鹏, 王斌, 高建恩, 杨世伟
【申请人】吉林大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2016年2月5日