专利名称：一种含有植物营养元素及黄腐酸钠高吸水树脂的制备方法
技术领域：
本发明涉及用于农业、林业、园艺等领域的含植物营养元素及黄腐酸钠高吸水树 脂的制备方法。高吸水树脂已广泛应用于上述领域，本发明的产品由于黄腐酸钠及营养元 素的存在会对植物上部生长和根系发育有一定的促进作用，因此该项发明的产品在上述领 域将会有广阔的应用前景
背景技术：
高吸水性树脂是近年来迅速发展起来的一种功能高分子材料，它不但具有较高的 吸水量，而且吸水后即使在加压的情况下也不易失水，从而广泛应用于农业、园林及沙漠治
理等领域。淀粉系高吸水树脂尤其在农业、林业、园艺等方面起着重要作用，它可以增强土壤 吸水和保水的能力，改善土壤的团粒结构，使土壤疏松从而使土壤的透气性、土壤的昼夜温 差都得到改善。还可提高土壤肥力，增强植物的抗旱能力。作为土壤保水剂，它能在土壤水 量丰富时吸收大量的水，而当土壤缺水时又能释放出水，如同在植物根部形成一个小水库， 不断供给植物所需的水分。同时大大减少体表水分蒸发，在农作物上应用的直接效果是提 高土壤的保水能力。含有营养元素及黄腐酸钠的高吸水树脂，不仅具有上述作用，而且还会具有促进 植物生长、为植物生长提供必需营养元素的作用，可使农、林、牧业生产提高产量。本发明 的高吸水树脂主要是含有N、P、K等植物生长必需的营养元素及促进植物生长的黄腐酸钠。 许多研究结果表明黄腐酸溶液与不同浓度的氮、磷配合，对春小麦的苗期生长和根系发育 均有一定的促进作用。黄腐酸在氮缺乏的情况下能提高植物对氮的吸收能力；在磷素适量 的条件下施用黄腐酸对促进地上部干物质的积累有极显著的作用，还可以增加植物的根长 和根数；在氮磷比值较大的营养条件下，施用黄腐酸后可使植物体内的含磷量显著提高。 因此，含有植物营养元素及黄腐酸钠的高吸水树脂不仅具有吸水、保水、缩小昼夜温差的作 用，同时还能吸收农药、肥料，防止农药、肥料以及水土流失，并使农药、肥料及水缓慢释放， 增强农药、肥料的效果，以及大大增强抗旱效果并有效促进植物生长。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种含有植物营养元素及黄腐酸钠的高吸水树 脂的制备方法，这种制备方法主要以淀粉或淀粉衍生物、丙烯酸、氢氧化钾、尿素、磷酸二氢 钾、黄腐酸钠、过硫酸钾、N，N'-亚甲基双丙烯酰胺等为原料，经合理配比，通过一定的工 艺过程及合成工艺制得含植物营养元素及黄腐酸钠的高吸水树脂。本发明的技术问题是由如下方案解决的一种含有植物营养元素及黄腐酸钠高吸 水树脂的制备方法，其特征是配制氢氧化钾溶液，在冰水浴的冷却下，用配制好的氢氧化 钾溶液中和除去阻聚剂的丙烯酸，其中淀粉或淀粉衍生物与丙烯酸、氢氧化钾、溶解氢氧化 钾的去离子水的重量比为1 6-12 1.4-5.6 3-12，制得丙烯酸中和度为30%-60%的丙烯酸及其钾盐溶液；将糊化淀粉或淀粉衍生物与尿素、磷酸二氢钾、黄腐酸钠、一定量 的去离子水混合后搅拌0. 5-1. 0小时，其中淀粉或淀粉衍生物与尿素、磷酸二氢钾、黄腐 酸钠、去离子水的总重量比为 1 0. 04-0. 40 0. 01-0. 20 0. 004-0. 108 10-28，然 后将中和好的丙烯酸及其钾盐溶液加入盛有糊化淀粉或淀粉衍生物、尿素、磷酸二氢钾、 黄腐酸钠的反应容器中，加入淀粉或淀粉衍生物重量1.6% -4. 4%的过硫酸钾做引发剂、 0.2% -2.0%的N，N'-亚甲基双丙烯酰胺做交联剂，在氮气保护下搅拌0.5-1. 0h，使混合 物在搅拌下混合均勻，水浴加热缓慢升温至60°C _85°C，使糊化的淀粉或淀粉衍生物与丙 烯酸及其钾盐进行接枝共聚反应，并使混合 物在沸水浴加热的条件下保温反应l_2h，在烘 箱中烘干，粉碎，即得含有植物营养元素及黄腐酸钠的高吸水树脂。上述技术方案所述的含有植物营养元素及黄腐酸钠高吸水树脂的制备方法，其中 淀粉指的是马铃薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉，淀粉衍生物指的是羧甲基淀粉、淀粉磷酸酯、 交联淀粉、醋酸酯淀粉、黄原酸酯淀粉。上述技术方案所述的去离子水总重量为溶解中和丙烯酸的氢氧化钾所用去离子 水、溶解尿素、磷酸二氢钾、黄腐酸钠所用去离子水、配制交联剂溶液所用去离子水以及分 散淀粉或淀粉衍生物所用去离子水的总和。上述技术方案所述的所制得的含植物营养元素及黄腐酸钠高吸水树脂中淀粉或 淀粉衍生物与尿素、磷酸二氢钾、黄腐酸钠、丙烯酸、氢氧化钾、去离子水的总重量比为1 0 .04-0.40 0. 01-0. 20 0. 004-0. 108 6-12 1.4-5.6 10-28，总配比优选 1 0.1-0.4 0. 01-0. 04 0. 02-0. 11 6-10 1.4-4.7 10-28。本发明的优点是1、该产品的吸水性能 较好，吸水速率比较快，在含有植物营养元素和黄腐酸钠的情况下还可吸去离子水200-600 倍。2、本发明的产品不仅具有高吸水树脂的吸水和保水性能，而且在此基础上还可以提供 植物生长必需的营养元素和促进植物生长的生长素。3、由于高吸水树脂能在土壤中形成团 粒结构，并将其所含的营养元素及黄腐酸钠、水缓慢放出，这样不仅为植物的生长提供了水 分、养分，还可以大大提高肥料的利用率。4、合成该产品的主要原料为马铃薯淀粉或马铃薯 淀粉衍生物，根据不同的需要可选择相应的原料，以羧甲基马铃薯淀粉为原料制得的高吸 水树脂吸水率比较高，以马铃薯淀粉磷酸酯为原料制得的高吸水树脂可以提供植物生长的 磷元素，以马铃薯淀粉为原料制得的高吸水树脂成本比较低。本发明的含植物营养元素及黄腐酸钠的高吸水树脂主要应用于农、林、牧业，同时 还可以用于水土保持，该高吸水树脂可以改变土壤的团粒结构，增大土壤的透水性、透气 性，为植物生长提供必需的营养元素和生长素。
图1是含植物营养元素及黄腐酸钠高吸水树脂的制备工艺流程2以实施例1为方案制得的高吸水树脂的吸水速率3以实施例2为方案制得的高吸水树脂的吸水速率4以实施例3为方案制得的高吸水树脂的吸水速率5以实施例1为方案制得的高吸水树脂的红外光谱图
具体实施例方式实施例1 称量7. 9g氢氧化钾，量取20. Oml去离子水，配制成氢氧化钾溶液，在冰 水浴冷却及搅拌的条件下，中和22. 5g(21. 4ml)除去阻聚剂的丙烯酸。称取2. 5g马铃 薯淀 粉磷酸酯、0. 27g黄腐酸钠、0. 8g尿素及0. Ig磷酸二氢钾，量取42. Oml去离子水，搅拌下混 合均勻，加入已中和好的丙烯酸及其钾盐溶液、8ml浓度为5mg/ml的N，N'-亚甲基双丙烯 酰胺交联剂、IOOmg的过硫酸钾引发剂，在氮气的保护下继续搅拌，水浴加热并缓慢升温，当 达到65°C时停止搅拌，0. 5小时后继续升温，然后在水浴温度为90°C _97°C保温1. 5小时， 停止通氮气，冷却至室温。将产品取出，将其剪切成小块，于40°C -60°C的烘箱中烘干，粉 碎，即得一种含有植物营养元素及黄腐酸钠的高吸水树脂，该产品吸去离子水量为600g/g。实施例2 实验条件同实施例1，所不同的是尿素用量为0. 35g，黄腐酸钠用量为 0. 12g，63°C时停止搅拌，该产品的吸去离子水量为580g/g。实施例3 称量9. 8g氢氧化钾，量取20. Oml去离子水，配制成氢氧化钾溶液，在冰 水浴冷却及搅拌的条件下，中和21. Og(20. Oml)除去阻聚剂的丙烯酸。称取2. 5g羧甲基马 铃薯淀粉，0. Ig黄腐酸钠，0. 5g尿素，0. Ig磷酸二氢钾，量取40. Oml去离子水，搅拌下混合 均勻，加入已中和好的丙烯酸及其钾盐溶液、IOml浓度为5mg/ml的N，N'-亚甲基双丙烯 酰胺交联剂、25mg过硫酸钾引发剂，在氮气的保护下继续搅拌，水浴加热并缓慢升温，当达 到64°C时停止搅拌，0. 5小时后继续升温，然后在水浴温度为90°C _97°C保温1. 5小时，停 止通氮气，冷却至室温。将产品取出，将其剪切成小块，于40°C -60°C的烘箱中烘干，粉碎， 即得一种含有植物营养元素及黄腐酸钠的高吸水树脂，该产品吸去离子水量为489g/g。实施例4 实验条件同实施例3，所不同的是尿素用量为0. 2g，黄腐酸钠用量为 0. 05g，该产品的吸去离子水量为450g/g。实施例5 称量7. Og氢氧化钾，量取15. Oml去离子水，配制成氢氧化钾溶液，在冰 水浴冷却及搅拌的条件下，中和30. Og (28. 6ml)除去阻聚剂的丙烯酸。称取5. Og马铃薯淀 粉，量取33. Oml去离子水，搅拌下混合均勻，于65°C水浴中糊化，然后冷却至室温，加入中 和好的丙烯酸及其钾盐溶液继续搅拌。在上述反应器中加入l.Og尿素、0. Ig磷酸二氢钾、 0. 2g黄腐酸钠、2ml浓度为5mg/ml的N，N'-亚甲基双丙烯酰胺交联剂、80mg过硫酸钾引 发剂，在氮气保护下继续搅拌，水浴加热并缓慢升温，当达到68°C时停止搅拌，0. 5小时后 继续升温，然后在水浴温度为90°C _97°C时保温1. 5小时，停止通氮气，冷却至室温。将产 品取出，将其剪切成小块，于40°C -60°C的烘箱中烘干，粉碎，即得一种含有植物营养元素 及黄腐酸钠的高吸水树脂，该产品吸去离子水量为490g/g。实施例6 实验条件同实施例5，所不同的是尿素用量为0. 5g，磷酸二氢钾用量为 0. 05g，黄腐酸钠用量为0. 05g，73°C时停止搅拌，该产品吸去离子水量为380g/g。以实施例1所得的产品为例，红外光谱经由NEXUStm 670FT-IR E. S. P型红外光谱 仪测定结果如图5所示。经德国Elementar Vario ELIII型元素分析仪器测定，以实施例1的产品为例元 素含量为:N%= 1. 036，CV0 = 35. 60，H%= 4. 816。
权利要求
一种含有植物营养元素及黄腐酸钠高吸水树脂的制备方法，其特征是配制氢氧化钾溶液，在冰水浴冷却条件下，用配制好的氢氧化钾溶液中和除去阻聚剂的丙烯酸，其中淀粉或淀粉衍生物、丙烯酸、氢氧化钾、溶解氢氧化钾的去离子水的重量比为1∶6 12∶1.4 5.6∶3 12，制得丙烯酸中和度为30％ 60％的丙烯酸及其钾盐溶液，将糊化淀粉或淀粉衍生物与尿素、磷酸二氢钾、黄腐酸钠、一定量的去离子水搅拌0.5 1.0小时，其中淀粉或淀粉衍生物与尿素、磷酸二氢钾、黄腐酸钠、去离子水的总重量比为1∶0.04 0.40∶0.01 0.20∶0.004 0.108∶10 28，然后将中和好的丙烯酸及其钾盐溶液加入盛有糊化淀粉或淀粉衍生物、尿素、磷酸二氢钾的反应容器中，加入淀粉或淀粉衍生物重量1.6％ 4.4％的过硫酸钾做引发剂、0.2％ 2.0％的N，N′ 亚甲基双丙烯酰胺做交联剂，在氮气保护下搅拌0.5 1.0h，使混合物混合均匀，水浴加热并缓慢升温至60℃ 85℃，使糊化淀粉或淀粉衍生物与丙烯酸及其钾盐进行接枝共聚反应，并使混合物在沸水浴加热的条件下保温反应1 2h，在烘箱中烘干，粉碎，即得含有植物营养元素及黄腐酸钠的高吸水树脂，该产品的吸水量为200 600g/g。
2.根据权利要求1所述含植物营养元素及黄腐酸钠高吸水树脂的制备方法，其特征 是淀粉或淀粉衍生物与尿素、磷酸二氢钾、黄腐酸钠、丙烯酸、氢氧化钾、去离子水的总重 量比为 1 0.2-0.4 0. 02-0. 04 0. 01-0. 04 6-9 1. 4-4. 7 10-28。
3.根据权利要求1所述含植物营养元素及黄腐酸钠高吸水树脂的制备方法，其中淀粉 指的是马铃薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉。
4.根据权利要求1所述含植物营养元素及黄腐酸钠高吸水树脂的制备方法，其中淀粉 衍生物指的是羧甲基淀粉、淀粉磷酸酯、交联淀粉、醋酸酯淀粉、黄原酸酯淀粉。
5.根据权利要求1所述含植物营养元素及黄腐酸钠高吸水树脂的制备方法，其中淀粉 或淀粉衍生物指的是马铃薯淀粉或马铃薯淀粉衍生物。
全文摘要
本发明公开了一种含植物营养元素及黄腐酸钠高吸水树脂的制备方法，主要的工艺过程是在冰水浴冷却下，用氢氧化钾溶液与除去阻聚剂的丙烯酸进行中和反应，将中和好的丙烯酸及其钾盐溶液加入盛有糊化淀粉或淀粉衍生物、黄腐酸钠、尿素、磷酸二氢钾的反应容器中，在反应器中加入一定量的引发剂、交联剂，在氮气保护下搅拌，使其充分混合，然后水浴加热，达到一定温度时停止搅拌，在沸水浴中保温，然后停止通氮气，将产品取出，剪成小块，烘干，粉碎，即得含有植物营养元素及黄腐酸钠的高吸水树脂。本方法制得的高吸水树脂吸水性能好，目前市场上还没有此类产品，它不仅具有吸水、保水性，还含有促进植物生长并为其生长提供养料的成分。
文档编号C08F2/44GK101967260SQ20101050131
公开日2011年2月9日 申请日期2010年10月9日 优先权日2010年10月9日
发明者张媛, 张思思, 朱如月, 李东芳, 李延楠, 杜静静, 温国华, 申洋洋, 邢建霞 申请人:内蒙古大学