CN101638443A - 一种含有植物生长素的高吸水树脂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种含植物生长素的高吸水树脂的制备方法，主要工艺过程是以有机试剂为溶剂，将高吸水树脂、对(邻)硝基苯酚、质子酸(或路易斯酸)混合，油浴加热，回流发应，冷却后抽滤、洗涤及烘干，即得到含植物生长素的高吸水树脂。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，与目前市场上的产品相比其含有植物生长素。本方法制备的高吸水树脂在干旱地区土壤的水分保持、沙漠防治和促进植物生长等方面有很大的作用。

Description

一种含有植物生长素的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、畜牧业及园艺的含植物生长素的高吸水树脂的制备方法，特别指高吸水树脂、对(邻)硝基苯酚通过酯化反应合成含有植物生长素的高吸水树脂的方法。
背景技术
高吸水树脂优良的吸水性和保水性使其在许多领域内都得到了应用。其中在农、林、牧及荒漠化防治等领域中应用最为广泛。将高吸水树脂加入到土壤中，可以改变土壤的团粒结构，增大土壤的透水性、透气性并可将水储存起来，在干旱地区土壤的水分保持、沙漠防治等方面具有诱人的前景。
含植物生长素的高吸水树脂不仅具有高吸水树脂的作用，而且还具有促进植物生长的作用，可使农、林、牧业生产提高产量。本发明的高吸水树脂含对(邻)硝基苯酚酯。对(邻)硝基苯酚的功能：①可用于促进植物生长发育，提早开花，打破休眠，促进发芽，防止落花落果，改良植物产品的品质等方面。②具有促进细胞原生质流动，提高细胞活力，加速植株生长发育。③促使受害植物很快恢复生长，同时增强植物本身的抗逆能力把病害损失降到最低。
高吸水树脂吸水能力极强，其吸水后溶涨为凝胶，当受到外力挤压时，水也不易流失，具有优良的保水性能。高吸水树脂是一种新型的高分子材料。高吸水树脂作为一种功能高分子材料，诞生于20世纪60年代。在日本被誉为20世纪90年代新技术之一。
高吸水树脂不但吸水保水性能好，而且它还能在土壤中形成团粒结构，使土壤白天与晚上的温差缩小，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、水缓慢放出，增强农药、肥料的效果，以及大大增强抗旱效果。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种含植物生长素的高吸水树脂的制备方法，这种制备方法以高吸水树脂、对(邻)硝基苯酚、有机试剂、质子酸(或路易斯酸)为原料，经合理配比，通过一定的工艺过程及生产工艺制得含植物生长素的高吸水树脂。
本发明的技术问题是由如下方案解决的：一种含植物生长素的高吸水树脂的制备方法，其特征是：在反应容器内加入高吸水树脂、对(邻)硝基苯酚，以有机试剂做溶剂、质子酸(或路易斯酸)做催化剂，其中高吸水树脂与对(邻)硝基苯酚、质子酸(或路易斯酸)的质量比为1∶0.05-1∶0.025-0.25，并加入沸石，油浴加热，使油浴温度达到90-105℃，调节加热速度，从沸腾开始起记时，回流2-6小时。反应结束后，抽滤，先用少量无水苯洗涤，再用无水乙醇洗涤，在40-50℃下烘干至恒重。即得含植物生长素的高吸水树脂。
上述技术方案所述，制备含植物生长素的高吸水树脂，所用的原料高吸水树脂优选以淀粉(如马铃薯淀粉、玉米淀粉)、变性淀粉(如羧甲基淀粉、淀粉磷酸酯、交联淀粉、醋酸酯淀粉、淀粉磺原酸酯、预糊化淀粉)为原料合成的高吸水树脂，最优选以马铃薯淀粉、马铃薯变性淀粉为原料合成的高吸水树脂。
上述技术方案所述，制备含植物生长素的高吸水树脂所用的有机试剂优选苯、甲苯、二甲苯，最优选苯。
上述技术方案所述，制备含植物生长素的高吸水树脂所用的催化剂为质子酸时，优选对甲苯磺酸、磷酸和硫酸，最优选对甲苯磺酸。
上述技术方案所述，制备含植物生长素的高吸水树脂所用的催化剂为路易斯酸时，优选无水三氯化铝、无水氯化锌和无水三氯化铁，最优选无水三氯化铝。
上述技术方案所述，所制得的含植物生长素的高吸水树脂的最高吸去离子水量在1200-1500倍。
本发明的优点是：1、产品含有植物生长素，能使植物增产。2、该产品的吸水性能很好，吸去离子水量在1200-1500倍，吸自来水量在200-280倍，目前市场上还没有此类产品。3、随着对(邻)硝基苯酚用量的增加，高吸水树脂的吸水率明显下降，这是由于羧基转变为羧酸酯基后高吸水树脂的亲水性下降，从而导致下高吸水树脂的吸水率下降。因此采用对(邻)硝基苯酚用量为高吸水树脂质量的5％-100％。4、随着催化剂用量的增加，高吸水树脂吸水率总的趋势是下降的，这也是由于羧基转变为羧酸酯基后高吸水树脂的亲水性下降，从而导致下高吸水树脂的吸水率下降。因此采用催化剂用量为高吸水树脂质量的2.5％-25％.5、随着反应时间的增加高吸水树脂的吸水率明显下降，主要原因是随着反应时间的增加，羧酸酯的含量增加，导致高吸水树脂的亲水性降低，其次，可能由于反应时间的增加，部分高吸水树脂降解而导致吸水率下降。因此反应时间定为2-6h。
本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，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，并可将雨水或灌溉水储存起来，在干旱地区土壤的水分保持、沙漠防治方面有非常大的作用，并且还可以使植物增产。
附图说明
图1是含植物生长素的高吸水树脂的制备工艺流程图
图2是对硝基苯酚的用量对产品吸去离子水影响的曲线图
图3是对硝基苯酚为原料催化剂用量对产品吸去离子水影响的曲线
图4是对硝基苯酚为原料反应时间对产品吸去离子水影响的曲线
图5是邻硝基苯酚的用量对产品吸去离子水影响的曲线图
图6是邻硝基苯酚为原料催化剂用量对产品吸去离子水影响的曲线
图7是邻硝基苯酚为原料反应时间对产品吸去离子水影响的曲线
图8是以对硝基苯酚为原料时高吸水树脂的红外光谱图
图9是以邻硝基苯酚为原料时高吸水树脂的红外光谱图
具体实施方式
实施例1：称取2.0g高吸水树脂、1.0g对硝基苯酚、0.1g对甲苯磺酸，量取50.0ml无水苯于装有油水分离器的圆底烧瓶中，加入1-2粒沸石，油浴加热至沸腾。在90-105℃回流3个小时，然后温度继续由105℃升高到120℃，继续回流1个小时，使反应充分进行。将反应混合物冷却至室温。抽滤，用少量无水苯洗涤，再用无水乙醇洗涤高吸水树脂，抽滤产物，然后在40-50℃下烘干至恒重。即得以对硝基苯酚为原料的含植物生长素的高吸水树脂。
实施例2：称取1.5g高吸水树脂、1.0g邻硝基苯酚、0.4g对甲苯磺酸，量取50.0ml无水苯于装有油水分离器的圆底烧瓶中，加入1-2粒沸石，油浴加热至沸腾。在90-105℃回流3个小时，然后使温度继续由105℃升高到120℃，继续回流1个小时，使反应充分进行。将反应混合物冷却至室温。抽滤，先用少量无水苯洗涤高吸水树脂，再用无水乙醇洗涤，抽滤产物，然后在40-50℃下烘干至恒重。即得以邻硝基苯酚为原料的含植物生长素的高吸水树脂。
以对硝基苯酚为原料的含植物生长素的高吸水树脂为例，经由NEXUSTM670FT-IR E.S.P型红外光谱仪，由内蒙古大学测定。IR光谱主要吸收峰(cm-1)：3508.66(非常强)，2929.38，1726.18(强)，1544.05，1456.28，1409.90，1160.40，1019.05。其中3508.66cm- 1为OH的伸缩振动吸收峰；2929.38cm-1为饱和-CH的伸缩振动吸收峰；1726.18-1cm为C＝O的伸缩振动吸收峰；1544.05cm-1和1456.28cm-1为COO-的对称和反对称伸缩振动吸收峰；1160.40和1019.05cm- 1为C-O的伸缩振动吸收峰。(注：由于硝基含量少，红外光谱不能明显表征其存在，元素分析说明含氮，表明硝基的存在。)
以邻硝基苯酚为原料的含植物生长素的高吸水树脂为例，经由NEXUSTM670FT-IR E.S.P型红外光谱仪，由内蒙古大学测定。IR光谱主要吸收峰(cm-1)：3487.91(非常强)，2928.45，1725.59(强)，1568.04，1454.81，1409.07，1168.32，1080.61。其中3487.91cm- 1为OH的伸缩振动吸收峰；2928.45cm-1为饱和-CH的伸缩振动吸收峰；1725.59cm-1为C＝O的伸缩振动吸收峰；1568.04cm-1和1454.81cm-1为COO--的对称和反对称伸缩振动吸收峰；1168.32cm-1和1080.61cm-1为C-O的伸缩振动吸收峰。(注：由于硝基含量少，红外光谱不能明显表征其存在，元素分析说明含氮，表明硝基的存在。)

Claims (6)

1、一种含植物生长素的高吸水树脂的制备方法，其特征是：在反应容器内加入高吸水树脂、对(邻)硝基苯酚，以有机试剂做溶剂、质子酸(或路易斯酸)做催化剂，其中高吸水树脂与对(邻)硝基苯酚、质子酸(或路易斯酸)的质量比为1∶0.05-1∶0.025-0.25，并加入沸石，在油浴锅中加热2-6小时。使油浴温度逐渐达到90-105℃，调慢加热速度，从沸腾开始记时使反应体系在油浴中持续回流2-6小时。反应结束后，抽滤，先用少量无水苯洗涤高吸水树脂，再用无水乙醇洗涤，抽滤后在40℃-50℃下烘干至恒重。即得含植物生长素的高吸水树脂。
2、根据权利要求1所述一种含植物生长素的高吸水树脂的制备方法，其特征是：所用的原料高吸水树脂优选以淀粉(如马铃薯淀粉、玉米淀粉)、变性淀粉(如羧甲基淀粉、淀粉磷酸酯、交联淀粉、醋酸酯淀粉、淀粉磺原酸酯、预糊化淀粉)为原料合成的高吸水树脂，最优选以马铃薯淀粉、变性马铃薯淀粉为原料合成的高吸水树脂。
3、根据权利要求1所述一种含植物生长素的高吸水树脂的制备方法，其特征是：作为溶剂的有机试剂优选苯、甲苯、二甲苯，最优选苯。
4、根据权利要求1所述一种含植物生长素的高吸水树脂的制备方法，其特征是：当催化剂是质子酸时，优选对甲苯磺酸、磷酸和硫酸，最优选对甲苯磺酸。
5、根据权利要求1所述一种含植物生长素的高吸水树脂的制备方法，其特征是：当催化剂是路易斯酸时，优选无水三氯化铝、无水氯化锌和无水三氯化铁，最优选无水三氯化铝。
6、根据权利要求1-5所述一种含植物生长素的高吸水树脂的制备方法，其特征是：所制得的含植物生长素的高吸水树脂的最高吸去离子水量在1200-1500倍。
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