本发明属于保水剂制备技术领域，具体涉及一种抗旱保水剂及其制作方法。
背景技术：
随着全球气候条件的变化，每年在不同地区总会出现不同程度的旱灾和旱情，干旱是农业的大敌，对粮食作物的生产影响极大，尤其是作物播种和出苗期，容易造成出苗不齐，缺苗断垄，生长缓慢的现象，最终导致农作物产量和品质下降，抗旱保水剂的出现显得格外重要，此外抗旱保水剂不仅可以吸水保水，调节昼夜温差，吸水膨胀后还可以增加土壤的透气性，其适用性很强，农林作物或者绿化植物，无论季节、地点和任何生长环节都可以使用。目前，市场上销售的抗旱保水剂多为合成类保水剂，其具有很强的吸水、保水和释水功能，但是不易被生物降解，加上土壤被不合理的使用化肥，很容易造成土壤板结、肥力下降，不仅不能改良土壤还会破坏土壤的平衡能力；其次市场上的天然及改性高分子类保水剂则以淀粉、纤维素或其他天然产物为原料，故此类保水剂在使用过程中可被生物降解，其中淀粉类的保水剂耐盐性差、抗霉解性差，纤维素类的保水剂虽抗霉解性优，但是吸水倍率较低，对于目前市场上可降解的复合型保水剂，其吸水倍率低且使用时间较短，故天然及改性高分子类保水剂有一个共性缺点：吸水后凝胶强度低，长期保水性差，耐水解性较差。
技术实现要素：
为了解决背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种可被生物降解、吸水后凝胶强度高，能够促进土壤和保水剂内营养成分的吸收，且同时具备改良土壤和防治病虫害功能的抗旱保水剂及其制作方法。
一种抗旱保水剂，以重量份为单位，包括以下原料：秸秆粉5～20份、坚果壳粉1～5份、淀粉5～15份、乙烯基不饱和单体15～120份、引发剂0.002～1份、交联剂0.07～1份、木质素磺酸钠0.1～1份和杀虫组合物0.1～2份，其中秸秆粉主要包括桑枝和秸秆制成的粉末，坚果壳粉主要包括核桃壳、花生壳和松子壳等制出的粉末。该抗旱保水剂的制作方法包括以下步骤：
①秸秆粉的制备：将桑枝和秸秆除杂去尘后分别将其粉碎成粒径为0.3～0.4mm的颗粒，再将粉碎得到的桑枝颗粒和秸秆颗粒按照质量比1:1～2的比例搅拌混匀后加入混合物质量8～12倍的碱液，且碱液的质量分数为15～20%，然后加热煮沸1～1.5h，分离得到滤渣，将滤渣用中低压蒸汽进行5～10min的蒸洗，取出滤渣后进行热压滤，即得秸秆粉；
②坚果壳粉的制备：选择干净的核桃壳、花生壳、松子壳，分别烘干至水分含量＜10%，再将核桃壳、花生壳、松子壳按质量比1:1～2:1～2的比例混合得到混合物，再将混合物置于-28～-15℃温度下冷冻处理1～2h，最后将冷冻后的混合物进行粉碎，得坚果壳粉；
③杀虫组合物制备：先称取以下质量份的原料：万寿菊5～10份、薄荷1～5份、苦皮藤2～8份、败酱草1～4份、除虫菊5～10份、大蒜1～4份、苦菜1～5份、蓖麻2～8份、马齿苋1～5份、洋葱2～6份、无叶假木贼2～8份，之后将上述原料分别烘干至水分含量＜5%，再将各原料混合均匀，进行粉碎，得杀虫组合物；
④纤维素基制作：将步骤①得到的秸秆粉与水按质量比1：5～25的比例混合后，加热至85～95℃，搅拌15～30min，冷却至35～70℃后加入引发剂总量的1/2～2/3，搅拌10～30min，再加入乙烯基不饱和单体总量的1/2～2/3、步骤②所得坚果壳粉总量的1/2～3/4和交联剂总量的1/2～2/3，搅拌2～4h，得到的产物用质量分数为20～30%的碱液洗涤至ph＝6.0～8.5，再将产物在35～70℃下干燥直至恒重，得纤维素基；
⑤淀粉基制作：将淀粉与水按质量比1：5～30的比例混合后，在85～100℃下糊化20～60min，然后降温至55～75℃后，先加入步骤②所得坚果壳粉总量的1/4～1/2，充分搅拌，再加入乙烯基不饱和单体总量的1/3～1/2，升温到60～80℃后加入交联剂总量的1/5，充分搅拌，再加入引发剂总量的1/3～1/2和交联剂总量的2/15～3/10，搅拌3～8min后，停止搅拌，在惰性气体的保护下，使其在55～75℃的恒温中聚合反应2.5～4.5h，将所得的物料离心分离，然后加入质量分数为20～30%的碱液洗涤至ph=7.0～8.5，干燥后即得淀粉基；
⑥混合研磨：将步骤⑤制得的淀粉基和步骤④制得的纤维素基混合，再加入木质素磺酸钠和步骤③所得的杀虫组合物，混合均匀后研磨粉碎，密封包装即可制得抗旱保水剂。
秸秆粉中的秸秆可以采用为玉米秸秆、小麦秸秆、向日葵秸秆、万寿菊秸秆、稻谷秸秆和草类秸秆其中的一种或两种以上的混合物；淀粉则选用玉米淀粉、魔芋粉、山芋淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉和大米淀粉其中的一种或两种以上的混合物。乙烯基不饱和单体可用丙烯酸、丙烯酸盐、丙烯酸脂、甲基丙烯酸脂、丙烯酰胺和丙烯腈其中的一种或两种以上的混合物，引发剂用高锰酸钾、过硫酸钾、过硫酸钾-硫酸亚铁、过硫酸铵、过氧化氢、过氧化氢-硫酸亚铁、过氧化苯甲酰或硝酸铈铵，交联剂用n，n-亚甲基双丙烯酰胺、乙二醇双丙烯酸酯、乙二醇双甲基丙烯酸酯、一缩乙二醇双甲基丙烯酸酯、二缩乙二醇双甲基丙烯酸酯、聚乙二醇双甲基丙烯酸酯、丙三醇二丙烯酸酯或季戊四醇三丙烯酸酯。
本发明中部分组分具有的作用如下：
（1）花生壳的营养成分中干物质占90.3%，其中粗蛋白质4.8%～7.2%，粗纤维素65.7%～79.3%，半纤维素10.1%，且花生壳里还含有维生素和矿物质，其营养价值较高，且能被生物消化融入土壤。
（2）松子壳吸水性好，且其中含有多种矿物质，钙、铁、磷与钾等物质含量比较高，而这些物质是植物生长时必须的肥料，能为植物提供多种养料，可以有效促进植物的生长。
（3）核桃壳的化学性能稳定，不易在酸碱中溶解且其吸附能力强、亲水性好、抗压性好，同时由于核桃壳本身的硬度，核桃壳粉碎后也呈多孔和多面性，其加入抗旱保水剂的制作中，可以增加保水剂吸水后的凝胶强度，增强耐水解性，提高保水剂的长期保水性差。
（4）杀虫组合物：万寿菊可以起到诱虫的作用，配合其它杀虫成分的使用能起倒良好的防治病虫害功效；薄荷对痢疾杆菌、伤寒杆菌和大肠杆菌有较强的抑制作用；苦皮藤主要用于防治咀嚼式口器害虫，对猿叶虫、菜青虫、小菜蛾、黄守瓜等有特效，且其在农作物上使用后性能稳定、安全、增产；败酱草对金黄色葡萄球菌、痢疾杆菌、伤寒杆菌、绿脓杆菌有抑制或杀灭作用；除虫菊内含4种杀虫成分，除虫菊素ⅰ、ⅱ及灰菊素ⅰ、ⅱ，除虫菊对多种昆虫如蚊、蝇、臭虫和蟑螂等有毒杀作用；大蒜具有抗菌消炎作用，对多种球菌、杆菌、真菌和病毒等均有抑制和杀灭作用，是目前发现的天然植物中抗菌作用最强的一种；苦菜对金黄色葡萄球菌耐药菌株、溶血性链球菌有较强的杀菌作用，对肺炎双球菌、脑膜炎球菌、白喉杆菌、绿脓杆菌、痢疾杆菌等也有一定的杀伤作用；蓖麻可灭蛆、杀孑孓；马齿苋性寒，对痢疾杆菌、伤寒杆菌和大肠杆菌有较强的抑制作用；洋葱可以解毒杀虫及杀灭金黄色葡萄球菌、白喉杆菌；无叶假木贼具有抗菌消炎、止痛杀虫等作用，可用于杀虫灭鼠；选用这些杀虫组合物主要是其较易获取，且在被降解后均能腐烂以改良土壤。
本发明具有以下有益果：
（1）通过分别制取纤维素基和淀粉基后再将其混合制作一种复合型的保水剂，使其继承纤维素保水剂和淀粉保水剂的良好性能，而它们共同的缺点则通过在制取纤维素基和淀粉基的时候就采用坚果壳粉来调节，使纤维素基和淀粉基在吸水后凝胶强度增强，同时坚果壳粉所富含的营养物质和矿物质可以起到改良土壤的作用，选用的桑枝和秸秆共同作为提供纤维素的原料，其粗纤维含量高，来源广泛，容易收取。
（2）淀粉基在制作过程中改变了传统的加入顺序和反应时间，使淀粉内的自由基不会被抢夺发生反应，淀粉充分参与聚合反应，加之坚果壳粉的加入，使制取抗旱保水剂的中间物质淀粉基性能稳定，质量得以保证。
（3）将淀粉基和纤维素基在混合研磨时，还加入了木质素磺酸钠和杀虫组合物，使用该方法制作的抗旱保水剂时，木质素磺酸钠能吸附在土壤或者吸水后的抗旱保水剂表面上，其有利于进行抗旱保水剂内金属离子的交换，使得农作物对营养成分的吸收好；而杀虫组合物不仅能有效地防病虫害，而且能改善土壤环境。
综上所述，所制得的抗旱保水剂不仅可降解，环境污染得到控制，还可以增强土壤的保水性能、改良土壤，促进土壤和保水剂内营养成分的吸收，同时可以起到防治病虫害功效。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。
实施例1：
本实施例1所述的抗旱保水剂，以重量份为单位，包括以下原料：秸秆粉5份、坚果壳粉1份、淀粉5份、乙烯基不饱和单体15份、引发剂0.002份、交联剂0.07份、木质素磺酸钠0.1份和杀虫组合物0.1份，其中乙烯基不饱和单体选用丙烯酸、引发剂采用高锰酸钾、交联剂采用n，n-亚甲基双丙烯酰胺，秸秆选用玉米秸秆，淀粉选用马铃薯淀粉和魔芋粉的混合物；该实施例中的碱液选用naoh溶液，这种抗旱保水剂的制作方法，包括以下步骤：
①秸秆粉的制备：将桑枝和秸秆除杂去尘后分别将其粉碎成粒径为0.3mm的颗粒，再将粉碎得到的桑枝颗粒和秸秆颗粒按照质量比1:1的比例搅拌混匀后加入混合物质量8倍的碱液，且碱液的质量分数为15，然后加热煮沸1h，分离得到滤渣，将滤渣用0.5mpa的低压蒸汽进行5min的蒸洗，取出滤渣后进行热压滤，热压滤的条件就是在滤渣温度超过40℃时，采用压滤机对滤渣进行进一步的固液分离，即得秸秆粉；
②坚果壳粉的制备：选择水分含量都＜15%的干净的核桃壳、花生壳、松子壳，分别烘干至水分含量＜10%，再将核桃壳、花生壳、松子壳按质量比1:1:1的比例混合得到混合物，再将混合物置于-28℃温度下冷冻处理1h，最后将冷冻后的混合物进行粉碎，使混合物的粒径不超过0.3mm，得坚果壳粉；
③杀虫组合物制备：先称取以下质量份的原料：万寿菊5份、薄荷1份、苦皮藤2份、败酱草1份、除虫菊5份、大蒜1份、苦菜1份、蓖麻2份、马齿苋1份、洋葱2份、无叶假木贼2份，之后将上述原料分别烘干至水分含量＜5%，再将各原料混合均匀，进行粉碎成0.2mm的粉末，得杀虫组合物；
④纤维素基制作：将步骤①得到的秸秆粉与水按质量比1：5的比例混合后，加热至85℃，搅拌15min，冷却至35℃后加入引发剂总量的1/2，搅拌10min，再加入乙烯基不饱和单体总量的1/2、步骤②所得坚果壳粉总量的1/2和交联剂总量的1/2，搅拌2h，得到的产物用质量分数为20%的碱液洗涤至ph＝6.0，再将产物在35℃下干燥直至恒重，得纤维素基；
⑤淀粉基制作：将淀粉与水按质量比1：5的比例混合后，在85℃下糊化20min，然后降温至55℃后，先加入步骤②所得坚果壳粉总量的1/2，充分搅拌，再加入乙烯基不饱和单体总量的1/2，升温到60℃后加入交联剂总量的1/5，充分搅拌，再加入引发剂总量的1/2和交联剂总量的3/10，搅拌3min后，停止搅拌，在惰性气体的保护下，使其在55℃的恒温中聚合反应2.5h，将所得的物料离心分离，然后加入质量分数为20%的碱液洗涤至ph=7.0，干燥后即得淀粉基；
⑥混合研磨：将步骤⑤制得的淀粉基和步骤④制得的纤维素基混合，再加入木质素磺酸钠和步骤③所得的杀虫组合物，混合均匀后研磨粉碎成0.2mm的粉末，密封包装即可制得抗旱保水剂。
实施例2
本实施例2所述的抗旱保水剂，以重量份为单位，包括以下原料：秸秆粉10份、坚果壳粉2份、淀粉8份、乙烯基不饱和单体80份、引发剂0.4份、交联剂0.48份、木质素磺酸钠0.7份和杀虫组合物1.2份，其中乙烯基不饱和单体选用丙烯酸钾、引发剂采用过硫酸钾、交联剂采用乙二醇双甲基丙烯酸酯，秸秆选用向日葵秸秆和万寿菊秸秆的混合物，淀粉选用玉米淀粉；该实施例中的碱液选用koh溶液，所述抗旱保水剂的制作方法，包括以下步骤：
①秸秆粉的制备：将桑枝和秸秆除杂去尘后分别将其粉碎成粒径为0.35mm的颗粒，再将粉碎得到的桑枝颗粒和秸秆颗粒按照质量比1:1.5的比例搅拌混匀后加入混合物质量10倍的碱液，且碱液的质量分数为18%，然后加热煮沸1.25h，分离得到滤渣，将滤渣用1.5mpa的中压蒸汽进行7min的蒸洗，取出滤渣后进行热压滤，热压滤的条件就是在滤渣温度超过40℃时，采用压滤机对滤渣进行进一步的固液分离，即得秸秆粉；
②坚果壳粉的制备：选择干净的核桃壳、花生壳、松子壳，分别烘干至水分含量＜10%，再将核桃壳、花生壳、松子壳按质量比1:2:1的比例混合得到混合物，再将混合物置于-20℃温度下冷冻处理1.2h，最后将冷冻后的混合物进行粉碎，使混合物的粒径不超过0.3mm，得坚果壳粉；
③杀虫组合物制备：先称取以下质量份的原料：万寿菊8份、薄荷3份、苦皮藤5份、败酱草2.5份、除虫菊8份、大蒜2份、苦菜3份、蓖麻5份、马齿苋3份、洋葱4份、无叶假木贼5份，之后将上述原料分别烘干至水分含量＜5%，再将各原料混合均匀，进行粉碎成0.2mm的粉末，得杀虫组合物；
④纤维素基制作：将步骤①得到的秸秆粉与水按质量比1：10的比例混合后，加热至90℃，搅拌20min，冷却至50℃后加入引发剂总量的7/12，搅拌20min，再加入乙烯基不饱和单体总量的7/12、步骤②所得坚果壳粉总量的5/8和交联剂总量的8/15，搅拌3h，得到的产物用质量分数为25%的碱液洗涤至ph＝7.0，再将产物在50℃下干燥直至恒重，得纤维素基；
⑤淀粉基制作：将淀粉与水按质量比1：20的比例混合后，在92℃下糊化35min，然后降温至60℃后，先加入步骤②所得坚果壳粉总量的3/8，充分搅拌，再加入乙烯基不饱和单体总量的5/12，升温到70℃后加入交联剂总量的1/5，充分搅拌，再加入引发剂总量的5/12和交联剂总量的4/15，搅拌5min后，停止搅拌，在惰性气体的保护下，使其在65℃的恒温中聚合反应3h，将所得的物料离心分离，然后加入质量分数为25%的碱液洗涤至ph=7.5，干燥后即得淀粉基；
⑥混合研磨：将步骤⑤制得的淀粉基和步骤④制得的纤维素基混合，再加入木质素磺酸钠和步骤③所得的杀虫组合物，混合均匀后研磨粉碎成0.35mm的粉末，密封包装即可制得抗旱保水剂。
实施例3：
本实施例3所述的抗旱保水剂，以重量份为单位，包括以下原料：秸秆粉20份、坚果壳粉5份、淀粉15份、乙烯基不饱和单体120份、引发剂1份、交联剂1份、木质素磺酸钠1份和杀虫组合物2份，其中乙烯基不饱和单体选用丙烯酰胺、引发剂采用硝酸铈铵、交联剂采用丙三醇二丙烯酸酯，秸秆选用草类秸秆，淀粉选用大米淀粉；该实施例中的碱液选用naoh溶液，所述抗旱保水剂的制作方法，包括以下步骤：
①秸秆粉的制备：将桑枝和秸秆除杂去尘后分别将其粉碎成粒径为0.4mm的颗粒，再将粉碎得到的桑枝颗粒和秸秆颗粒按照质量比1:2的比例搅拌混匀后加入混合物质量12倍的碱液，且碱液的质量分数为20%，然后加热煮沸1.5h，分离得到滤渣，将滤渣用3.0mpa的中压蒸汽进行10min的蒸洗，取出滤渣后进行热压滤，热压滤的条件就是在滤渣温度超过40℃时，采用压滤机对滤渣进行进一步的固液分离，即得秸秆粉；
②坚果壳粉的制备：选择干净的核桃壳、花生壳、松子壳，分别烘干至水分含量＜10%，再将核桃壳、花生壳、松子壳按质量比1:1:2的比例混合得到混合物，再将混合物置于-15℃温度下冷冻处理2h，最后将冷冻后的混合物进行粉碎，使混合物的粒径不超过0.3mm，得坚果壳粉；
③杀虫组合物制备：先称取以下质量份的原料：万寿菊10份、薄荷5份、苦皮藤8份、败酱草4份、除虫菊10份、大蒜4份、苦菜5份、蓖麻8份、马齿苋5份、洋葱6份、无叶假木贼8份，之后将上述原料分别烘干至水分含量＜5%，再将各原料混合均匀，进行粉碎成0.2mm的粉末，得杀虫组合物；
④纤维素基制作：将步骤①得到的秸秆粉与水按质量比1：25的比例混合后，加热至95℃，搅拌30min，冷却至70℃后加入引发剂总量的2/3，搅拌30min，再加入乙烯基不饱和单体总量的2/3、步骤②所得坚果壳粉总量的3/4和交联剂总量的2/3，搅拌4h，得到的产物用质量分数为30%的碱液洗涤至ph＝8.5，再将产物在70℃下干燥直至恒重，得纤维素基；
⑤淀粉基制作：将淀粉与水按质量比1：30的比例混合后，在100℃下糊化60min，然后降温至75℃后，先加入步骤②所得坚果壳粉总量的1/4，充分搅拌，再加入乙烯基不饱和单体总量的1/3，升温到80℃后加入交联剂总量的1/5，充分搅拌，再加入引发剂总量的1/3和交联剂总量的2/15，搅拌8min后，停止搅拌，在惰性气体的保护下，使其在75℃的恒温中聚合反应4.5h，将所得的物料离心分离，然后加入质量分数为30%的碱液洗涤至ph=8.5，干燥后即得淀粉基；
⑥混合研磨：将步骤⑤制得的淀粉基和步骤④制得的纤维素基混合，再加入木质素磺酸钠和步骤③所得的杀虫组合物，混合均匀后研磨粉碎成0.45mm的粉末，密封包装即可制得抗旱保水剂。
经上述实施例1～3制作出来的抗旱保水剂分别划片区的应用在农作物、花草以及树木的栽培中，均能起到良好的保水作用，且在树木的栽培中保水时间也比使用目前市场上的天然及改性高分子类保水剂时有所增加，使用2.5～3年后部分抗旱保水剂已经降解，并未出现土壤结块的现象，栽培中，对土壤的施肥的次数比原来减少一半以上，农作物、花草以及树木也都能正常生长甚至具有更优的长势，说明抗旱保水剂能为植物提供养料，可以有效促进植物的生长；同时，农作物、花草以及树木也未发生往常容易发生的病虫害灾害。