CN101463247A - 一种复合型土壤保水剂及其制备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及土壤保水剂，具体地说是一种淀粉与纤维素复合保水剂及其制备，按重量份数计，有机质100－200份、活性封面剂0.2－3份、丙烯酰胺150－200份、淀粉50－100份、凹凸棒土20－50份、珍珠岩20－40份、引发剂2－4份、交联剂0.5－1份。本发明复合型土壤保水剂，同时保留了淀粉类与纤维素两类保水剂优点，还由于其中加入了相当的有机物料，可起到改良土壤结构的作用；加入了腐殖酸可在一定程度上起到脲酶抑制剂的作用，提高与保水剂共施的肥料N的利用效率。

Description

一种复合型土壤保水剂及其制备

技术领域

本发明涉及土壤保水剂，具体地说是一种淀粉与纤维素复合保水剂及其制备。

背景技术

中国是一个农业大国，又是一个干旱、半干旱面积最大的国家，因此抗旱保墒是农业生产中的一个重要环节。目前在农业生产中使用的保水剂具有良好的保水抗早性能，在解决作物缺水和荒漠化治理上取得了良好效果。保水剂又称吸水剂，保湿剂，在农、林业上的研究开始于80年代末，其结构中有网状分子链。保水剂遇到水以后即发生电解，离解为带正电和负电的离子，这种带正电和负电的离子和水有强烈的亲合作用，因此，使其具有极强的吸水性和保水性，能迅速吸收比自身重量高数百倍甚至上千倍的水。吸水后膨胀为水凝胶，而后可将水缓慢释放供作物吸收利用，一次吸足水后可供作物吸收3-6个月左右，保水剂具有反复吸水功能，在不受紫外线照射的情况下能在土壤中保存3-5年。在70代中期就己开发出高分子保水剂，并逐渐把它应用到农业生产中。

国内已研制成功的多项保水剂多分为淀粉类、纤维素类和丙烯酸类三大类，淀粉类保水剂具有较高的吸水率，但也存在着耐盐碱性差，凝胶强度低，在实际应用中使用寿命较短等问题。如中国专利CN1359974采用丙烯酰胺和丙烯酸钾共聚，符合添加剂为高岭土和膨润土，制备出高吸水性复合树脂，但其存在复合树脂中午即添加剂是结附在聚合物的网络结构中，其凝胶强度显然要比无机填料与有机单体以接枝共聚方式存在的复合材料的凝胶强度弱。而中国专利申请号：03120346.9与200310121061.5利用耐盐性的凹凸棒土分别与丙烯酸、丙烯酸和丙烯酰胺接枝共聚，并添加了一定量的淀粉，使所生产出来的保水剂在稳定性与吸水性能上均有了较大的提高。

发明内容

本发明目的在于提供一种具有较高吸水性能、低成本的复合型土壤保水剂及其制备。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案：

一种复合型土壤保水剂，按重量份数计，有机质100-200份、活性封面剂0.2-3份、丙烯酰胺150-200份、淀粉50-100份、凹凸棒土20-50份、珍珠岩20-40份、引发剂2-4份、交联剂0.5-1份。

所述交联剂选自聚乙二醇二缩水甘油醚；引发剂为硫酸铵或过硫酸钾；淀粉为玉米淀粉或马铃薯淀粉；有机质为腐殖酸与有机物料经腐熟混合发酵、粉碎而成；活性封面剂为乳化机油；所述腐殖酸为草炭和/或褐煤；有机物料为木糠、花生饼和/或豆饼；所述珍珠岩为膨胀珍珠岩。

所述有机质为有机基础原料(腐殖酸中的草炭和/或褐煤；有机物料中的木糠、花生饼和/或豆饼)粉碎，过100-200目筛，而后发酵成有机熟肥，再经二次粉碎经细分后与硫酸钾在常温和低湿条件下进行混合，其中含有大量纤维素，可与丙烯酰胺等原料共聚为纤维素类保水剂。

淀粉是一种亲水性天然高分子，用它作为制备高吸水性聚合物的原料，具有低成本和可生物降解的优点。凹凸棒土是一种链层结构的镁铝硅酸盐矿物，在我国储量丰富，价格低廉。酸化后凹凸棒土表面存在大量的亲水性硅羟基，不但可与丙烯酰胺有效接枝共聚，而且能增强复合吸水剂的凝胶强度。膨胀珍珠岩具有吸水性强，价格低，颗粒大小适宜等优点。同时，凹凸棒土与膨胀珍珠岩中含有多种作物生长所需的微量元素，如：钾、铁等，应用于农、林业时，不但可以发挥保水剂所固有的作用，而且可以起到营养的作用。

本发明选用廉价的可生物降解有机质、淀粉与丙烯酰胺、凹凸棒土、膨胀珍珠岩作为主要原料，添加引发剂和交联剂，经共聚、交联、水解、洗涤、干燥、粉碎等过程后得到一种低价高效的复合型土壤保水剂。

具体过程如下：

保水剂重量组成为，有机质100-200份、活性封面剂0.2-3份、丙烯酰胺150-200份、淀粉50-100份、凹凸棒土20-50份、珍珠岩20-40份、引发剂2-4份、交联剂0.5-1份；

1)将淀粉加入水在50-100℃下糊化20分钟-1小时，然后加入经酸化粉碎后的凹凸棒土(过100目筛)、丙烯酰胺、膨胀珍珠岩、有机质、交联剂和引发剂，升温至40-90℃反应4-5小时；

2)然后向上述1)所得物料中加入碱液调pH＝7.5-9.5，升温至90-100℃进行水解反应1-3小时，反应产物经洗涤、干燥后粉碎；

3)而后向上述2)所得物料中喷浓度为7-9％的稀硫酸溶液作为粘结剂，粘结剂的加入量为保水剂重量的0.9-1.1％，而后在圆盘造粒机中进行造粒；造粒后将颗粒送入双悬臂混合机，一边开机旋转，一边喷洒雾状乳化机油；搅拌均匀后晾干，装袋。

凹凸棒土进行酸化处理过程采用常规方法进行，即采用硫酸或盐酸浸泡12-36小时；水解反应过程中，使用的碱为氢氧化钾或氢氧化钠。

本发明复合型土壤保水剂，在继承之前常规保水剂研究的优点同时，在保水剂中添加淀粉和经腐熟和粉碎后的有机物料与腐殖酸，与丙烯酰胺接枝共聚，同时添加其他成分形成一种淀粉、纤维素与丙烯酰胺聚合类树脂，同时保留了淀粉类与纤维素两类保水剂优点，还由于其中加入了相当的有机物料，可起到改良土壤结构的作用；加入了腐殖酸可在一定程度上起到脲酶抑制剂的作用，提高与保水剂共施的肥料N的利用效率。凹凸棒土中有多种微量元素，可供作物吸收。该复合保水剂在完全失效后，凹凸棒土还可增强土壤团粒结构，有效的防止土壤板结。由于吸水树脂具有超强的吸水吸湿能力，因此，保水剂无论在生产、运输还是储存，均有一定困难，如在保水剂成粒后在其表面包裹一层涂层材料，将会很好的解决保水剂的规模生产、运输和储存过程中吸湿问题。另外，本发明具有生态环保效应，所采用材料均为天然可降解材料，不致对农业生态环境造成威胁。

具体实施方式

实施例1

将木糠1公斤、花生饼10公斤、褐煤3公斤、酵母0.005公斤，粉碎后加入1.5公斤左右的稀释的尿素溶液(尿素溶液重量浓度为10％)进行拌合，拌后常温堆放发酵二周(或采用发酵设备发酵的，发酵时问可缩短为24-72小时)，之后，晾晒三天制干(或用干燥机制干)，成为约10公斤左右的干品(有机质≥70％)，并进行二次粉碎，过100目筛。

将3公斤凹凸棒土用重量浓度10％盐酸浸泡24小时，120℃烘至恒重，粉碎后备用。

将8公斤玉米淀粉加蒸馏水，在95℃下糊化30分钟后，降温至40℃，剧烈搅拌下加入3公斤凹凸棒土、10公斤有机质、引发剂过硫酸钾0.3公斤、20公斤丙烯酰胺、0.07公斤交联剂聚乙二醇二缩水甘油醚、膨胀珍珠岩3公斤和100L水，升温至50-70℃保持3-5小时。然后升温至95℃，加入5M的氢氧化钠溶液20L，保持2小时，在70℃下烘至恒重，粉碎，过50目筛，喷浓度为8％的稀硫酸溶液作为粘结剂，粘结剂的加入量为保水剂重量的1％，而后在圆盘造粒机中进行造粒。

造粒后将颗粒送入双悬臂混合机，一边开机旋转，一边喷洒雾状乳化机油，喷洒量为0.3公斤；搅拌均匀后晾干，装袋。

实施例2

将木糠10克、豆饼150克、褐煤35克、酵母0.07克，粉碎后加入20克总量浓度为10％的尿素溶液进行搅拌，拌后常温堆放两周(或采用发酵设备发酵的，发酵时问可缩短为24-48小时)，而后晾晒三天制干(或用干燥机制干)，成为约有140克左右的干品，进行二次粉碎，过100目筛。

将78克凹凸棒土用总量浓度为10％的盐酸浸泡24小时，120℃烘至恒重，粉碎后备用。

将150克玉米淀粉加入蒸馏水，在95℃下糊化30分钟后，降温至40℃，剧烈搅拌下加入78克凹凸棒土、140克有机质、引发剂硫酸铵6克、120克丙烯酰胺、2克交联剂聚乙二醇二缩水甘油醚、膨胀珍珠岩30克和1L水，升温至50-70℃保持3-5小时。然后升温至95℃，加入5M的氢氧化钠溶液0.4L，保持2小时，在70℃下烘至恒重，粉碎，过50目筛，喷浓度为8％的稀硫酸溶液作为粘结剂，粘结剂的加入量为保水剂重量的1％，而后在圆盘造粒机中进行造粒。

造粒后将颗粒送入双悬臂混合机，一边开机旋转，一边喷洒雾状乳化机油，喷洒量为6克；搅拌均匀后晾干，装袋。

实施例3

将木糠25克、豆饼375克、草炭90克、酵母0.2克，粉碎后加入50克总量浓度为10％的尿素溶液进行搅拌，拌后常温堆放两周(或采用发酵设备发酵的，发酵时问可缩短为24-48小时)，而后晾晒三天制干(或用干燥机制干)，成为约有340克左右的干品，进行二次粉碎，过100目筛。

将200克凹凸棒土用总量浓度为10％的盐酸浸泡24小时，120℃烘至恒重，粉碎后备用。

将375克玉米淀粉加入蒸馏水，在95℃下糊化30分钟后，降温至40℃，剧烈搅拌下加入200克凹凸棒土、340克有机质、引发剂硫酸铵15克、300克丙烯酰胺、5克交联剂聚乙二醇二缩水甘油醚、膨胀珍珠岩75克和3L水，升温至50-70℃保持3-5小时。然后升温至95℃，加入5M的氢氧化钠溶液1.1L，保持2小时，在70℃下烘至恒重，粉碎，过50目筛，喷浓度为8％的稀硫酸溶液作为粘结剂，粘结剂的加入量为保水剂重量的1％，而后在圆盘造粒机中进行造粒。

造粒后将颗粒送入双悬臂混合机，一边开机旋转，一边喷洒雾状乳化机油，喷洒量为15克；搅拌均匀后晾干，装袋。

本发明的使用方法：1、用于农作物，将复合型多功能农用保水剂与细土混合，均匀施入沟或穴内，浇水后用土将沟填实，每亩用量2-8kg。2、用于树木，以树冠的投影为准，沿其投影边缘，挖一条环形沟或长条坑，深度以露出部分根系为准，将复合型多功能农用保水剂与距沟底10cm处的土混匀，施入沟内，充分灌水后将沟填平，每株用量30-80克。

Claims (5)

1.一种复合型土壤保水剂，其特征在于：按重量份数计，有机质100-200份、活性封面剂0.2-3份、丙烯酰胺150-200份、淀粉50-100份、凹凸棒土20-50份、珍珠岩20-40份、引发剂2-4份、交联剂0.5-1份。

2.按照权利要求1所述保水剂，其特征在于：所述交联剂选自聚乙二醇二缩水甘油醚；引发剂为硫酸铵或过硫酸钾；淀粉为玉米淀粉或马铃薯淀粉；有机质为腐殖酸与有机物料经腐熟混合发酵、粉碎而成；活性封面剂为乳化机油。

3.按照权利要求2所述保水剂，其特征在于：所述腐殖酸为草炭和/或褐煤；有机物料为木糠、花生饼和/或豆饼。

4.按照权利要求1所述保水剂，其特征在于：所述珍珠岩为膨胀珍珠岩。

5.一种权利要求1所述保水剂的制备方法，其特征在于：

保水剂重量组成为，有机质100-200份、活性封面剂0.2-3份、丙烯酰胺150-200份、淀粉50-100份、凹凸棒土20-50份、珍珠岩20-40份、引发剂2-4份、交联剂0.5-1份；

1)将淀粉加入水在50-100℃下糊化20分钟-1小时，然后加入经酸化粉碎后的凹凸棒土、丙烯酰胺、膨胀珍珠岩、有机质、交联剂和引发剂，升温至40-90℃反应4-5小时；

2)然后向上述1)所得物料中加入碱液调pH＝7.5-9.5，升温至90-100℃进行水解反应1-3小时，反应产物经洗涤、干燥后粉碎；

3)而后向上述2)所得物料中喷浓度为7-9％的稀硫酸溶液作为粘结剂，粘结剂的加入量为保水剂重量的0.9-1.1％，而后在圆盘造粒机中进行造粒；造粒后将颗粒送入双悬臂混合机，一边开机旋转，一边喷洒雾状乳化机油；搅拌均匀后晾干，装袋。