CN101974192A - 智能高吸水保水材料与制备方法及在沙漠化治理中的应用 - Google Patents
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Abstract
一种智能高吸水保水材料，由NIPAAM-co-CMC和壳聚糖组成，NIPAAM-co-CMC的质量百分数为20％～95％，壳聚糖的质量百分数为5％～80％，所述NIPAAM-co-CMC是由N-异丙基丙烯酰胺与羧甲基纤维素聚合形成的聚合物。一种智能高吸水保水材料的制备方法，以N-异丙基丙烯酰胺、羧甲基纤维素和壳聚糖为原料，N-异丙基丙烯酰胺与羧甲基纤维素的质量比为0.02～0.3∶1，壳聚糖与羧甲基纤维素的质量比为0.053～4.08∶1，工艺步骤如下：(1)N-异丙基丙烯酰胺与羧甲基纤维素的聚合；(2)聚合反应产物和壳聚糖的复合。
Description
技术领域
本发明属于吸水保水材料领域，特别涉及一种用于沙漠化治理时能根据周围环境温度的变化调节土壤吸水性的吸水保水材料。
背景技术
沙漠化是当今世界具有局地与全球效应的最为严重的环境问题之一，除南极洲以外的其它各洲均存在沙漠化土地。面对全球日趋严重的沙漠化问题，各国科学家都在研究不同技术积极应对。沙漠化地区昼夜温差大、太阳辐射强，土壤严重缺水，且保水能力差，因此研究出更多的高吸水保水材料、尤其是具有温敏性的高吸水保水材料对于沙漠化治理具有重要意义。
目前，大部分高吸水性树脂均是以丙烯酰胺和丙烯酸为基础的产品，其存在的问题是生物降解性差，不具有温敏特性。CN 101705099A公开了一种土壤治理用的复合材料及制备方法，所述复合材料由羧甲基纤维素或其钠盐成分与壳聚糖交联形成，吸水率为材料自身质量的2000％～8000％，但仍然不具有温敏特性，即不能根据周围环境温度的变化调节土壤的含水量。
单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAM)的聚合物PNIPAAM，是一种具有温敏特性的高分子聚合物，且集吸水、保水、缓释于一体，但是，PNIPAAm的机械强度较差，尤其是在被水溶胀的状态下，基本丧失了支撑其自重的能力。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种智能高吸水保水材料及其制备方法，此种材料不仅可以根据环境温度的变化有效地吸水和释放水，在沙漠化治理中可以起到修复土壤的作用，而且具有良好的生物降解性和机械强度。
本发明所述智能高吸水保水材料，由NIPAAM-co-CMC和壳聚糖组成，NIPAAM-co-CMC的质量百分数为20％～95％，壳聚糖的质量百分数为5％～80％，所述NIPAAM-co-CMC是由N-异丙基丙烯酰胺(NIPAAM)与羧甲基纤维素(CMC)聚合形成的聚合物。NIPAAM-co-CMC中，N-异丙基丙烯酰胺与羧甲基纤维素的质量比为0.02～0.3∶1。
本发明所述智能高吸水保水材料，其低临界溶解温度LCST为32℃，当环境温度上升至该材料的低临界溶解温度LCST时，其自动失水收缩，当环境温度下降至该材料的低临界溶解温度LCST以下时，其自动吸水膨胀，吸水率为3000％～8000％。
由于本发明所述智能高吸水保水材料具有上述性能，因而可在沙漠化治理中应用。在沙漠或干旱地区，将本发明所述智能高吸水保水材料与种植植物的土壤混合，则会在所述土壤中形成具有温敏性的吸水保水网络，随着环境温度的变化吸水和释放水分，满足植物的生长需要。实验表明，本发明所述智能高吸水保水材料与土壤的质量比为1∶1000～2000。
本发明所述智能高吸水保水材料的制备方法，以N-异丙基丙烯酰胺、羧甲基纤维素和壳聚糖为原料，N-异丙基丙烯酰胺与羧甲基纤维素的质量比为0.02～0.3∶1，壳聚糖与羧甲基纤维素的质量比为0.053～4.08∶1，工艺步骤如下：
(1)N-异丙基丙烯酰胺与羧甲基纤维素的聚合
在常压、25℃～60℃将羧甲基纤维素溶于去离子水中，配制成质量浓度1％～5％的羧甲基纤维素水溶液，然后在搅拌下于常压、25℃～60℃将N-异丙基丙烯酰胺加入羧甲基纤维素水溶液形成N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液，当N-异丙基丙烯酰胺与羧甲基纤维素混合均匀后用氢氧化钠水溶液将所述混合液的pH值调整至8～10，在氮气或惰性气体保护下依次向N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液中加入交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺、引发剂进行交联聚合反应，反应时间为8小时～10小时，得到水凝胶状NIPAAM-co-CMC，所述交联剂的加入量为原料N-异丙基丙烯酰胺质量的1％～4％，所述引发剂的加入量为N-异丙基丙烯酰胺质量的1％～3％；
(2)聚合反应产物和壳聚糖的复合
将壳聚糖溶于去离子水中配制成质量浓度2％～12％的壳聚糖水溶液，在搅拌下将壳聚糖水溶液加入到步骤(1)制备的水凝胶状NIPAAM-co-CMC中并混合均匀，在常压、20℃～40℃反应至少0.5小时，然后将复合产物冷冻干燥即得到智能高吸水保水材料。
上述方法中，所述引发剂为过氧化苯甲酰，或为偶氮二异丁腈，或由亚硫酸氢钠和过硫酸铵组成。当引发剂由亚硫酸氢钠和过硫酸铵组成时，亚硫酸氢钠与过硫酸铵的质量比优选1∶1。所述NIPAAM-co-CMC与壳聚糖的复合反应产物的冷冻干燥温度为-50℃～-40℃，冷冻干燥时间为20小时～40小时。
上述方法中，调节N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液的pH值所用氢氧化钠水溶液的质量浓度为2％～5％。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明所述智能高吸水保水材料与单体N-异丙基丙烯酰胺的聚合物PNIPAAM相比，机械强度提高(将本发明所述智能高吸水保水材料置于25℃水中10分钟，再用玻璃棒搅拌10分钟，可保持相对完整的块状)，成本降低，是一种集吸水、保水、缓释于一体的新型温敏性材料。
2、本发明所述智能高吸水保水材料以N-异丙基丙烯酰胺、羧甲基纤维素和壳聚糖为原料，因而具有良好的生物降解性能，且降解产物对环境不会造成不良影响。
3、本发明所述智能高吸水保水材料的低临界溶解温度LCST为32℃，吸水率为3000％～8000％，因而适合在沙漠化治理中应用，将其与沙漠化地区的土壤混合，则会在所述土壤中形成具有温敏性的吸水保水网络，随着沙漠化地区昼夜温差变化不断吸水和释放水分，从而满足植物的生长需要。
4、本发明所述方法以水为溶剂，且在常压下进行操作与完成反应，因而安全、环保、有利于工业化生产。
附图说明
图1是红外光谱图，图中，谱图1为羧甲基纤维素(CMC)的红外光谱图，谱图2为聚合产物NIPAAM-co-CMC的红外光谱图；
图2是本发明所述智能高吸水保水材料在25℃时吸水膨胀的光学照片；
图3是本发明所述智能高吸水保水材料在40℃时失水收缩的光学照片。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明所述智能高吸水保水材料及其制备方法作进一步说明。
实施例1
本实施例中，以N-异丙基丙烯酰胺、羧甲基纤维素和壳聚糖(脱乙酰度95％)为原料，羧甲基纤维素4.5g，N-异丙基丙烯酰胺0.5g，壳聚糖4.5g。工艺步骤如下：
(1)N-异丙基丙烯酰胺与羧甲基纤维素的聚合
在常压、60℃下将4.5g羧甲基纤维素溶解于450mL去离子水中，配制成质量浓度1％的水溶液，然后将装羧甲基纤维素水溶液的容器移放至40℃水浴中，在搅拌下，加入0.5g N-异丙基丙烯酰胺形成N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液，当N-异丙基丙烯酰胺溶解并与羧甲基纤维素混合均匀后，用质量浓度2％的氢氧化钠水溶液将所述混合液的pH值调整至8，继后通入氮气保护，依次向N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液中加入交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.01g、引发剂亚硫酸氢钠0.0075g和过硫酸铵0.0075g进行交联聚合反应，反应时间为9小时，得到水凝胶状产物NIPAAM-co-CMC，其红外光谱图见图1中的谱图2。
(2)聚合反应产物和壳聚糖的复合
将4.5g壳聚糖溶于40mL去离子水形成壳聚糖水溶液，在搅拌下将壳聚糖水溶液加入到步骤(1)制备的水凝胶状NIPAAM-co-CMC中并混合均匀，在常压、25℃进行复合反应，反应时间为1.5小时，将复合产物在-50℃冷冻干燥30小时，即得智能高吸水保水材料。
实施例2
本实施例中，以N-异丙基丙烯酰胺、羧甲基纤维素和壳聚糖(脱乙酰度90％)为原料，羧甲基纤维素4.5g，N-异丙基丙烯酰胺1g，壳聚糖10g。工艺步骤如下：
(1)N-异丙基丙烯酰胺与羧甲基纤维素的聚合
在常压、60℃下将4.5g羧甲基纤维素溶解于450mL去离子水中，配制成质量浓度1％的水溶液，然后将装羧甲基纤维素水溶液的容器移放至40℃水浴中，在搅拌下，加入1g N-异丙基丙烯酰胺形成N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液，当N-异丙基丙烯酰胺溶解并与羧甲基纤维素混合均匀后，用质量浓度2％的氢氧化钠水溶液将所述混合液的pH值调整至8，继后通入氩气保护，依次向N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液中加入交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.02g、引发剂亚硫酸氢钠0.015g和过硫酸铵0.015g进行交联聚合反应，反应时间为8.5小时，得到水凝胶状产物NIPAAM-co-CMC。
(2)聚合反应产物和壳聚糖的复合
将10g壳聚糖溶于100mL去离子水形成壳聚糖水溶液，在搅拌下将壳聚糖水溶液加入到步骤(1)制备的水凝胶状NIPAAM-co-CMC中并混合均匀，在常压、20℃进行复合反应，反应时间为2.5小时，将复合产物在-50℃冷冻干燥30小时，即得智能高吸水保水材料。
实施例3
本实施例中，以N-异丙基丙烯酰胺、羧甲基纤维素和壳聚糖(脱乙酰度80％)为原料，羧甲基纤维素4.5g，N-异丙基丙烯酰胺1g，壳聚糖4.5g。工艺步骤如下：
(1)N-异丙基丙烯酰胺与羧甲基纤维素的聚合
在常压、60℃下将4.5g羧甲基纤维素溶解于225mL去离子水中，配制成质量浓度2％的水溶液，然后将装羧甲基纤维素水溶液的容器移放至40℃水浴中，在搅拌下，加入1g N-异丙基丙烯酰胺形成N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液，当N-异丙基丙烯酰胺溶解并与羧甲基纤维素混合均匀后，用质量浓度2％的氢氧化钠水溶液将所述混合液的pH值调整至8，继后通入氮气保护，依次向N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液中加入交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.02g、引发剂过氧化苯甲酰0.01g进行交联聚合反应，反应时间为9小时，得到水凝胶状产物NIPAAM-co-CMC。
(2)聚合反应产物和壳聚糖的复合
将4.5g壳聚糖溶于40mL去离子水形成壳聚糖水溶液，在搅拌下将壳聚糖水溶液加入到步骤(1)制备的水凝胶状NIPAAM-co-CMC中并混合均匀，在常压、40℃进行复合反应，反应时间为1小时，将复合产物在-50℃冷冻干燥30小时，即得智能高吸水保水材料。
实施例4
本实施例中，以N-异丙基丙烯酰胺、羧甲基纤维素和壳聚糖(脱乙酰度95％)为原料，羧甲基纤维素4.5g，N-异丙基丙烯酰胺0.6g，壳聚糖9g。工艺步骤如下：
(1)N-异丙基丙烯酰胺与羧甲基纤维素的聚合
在常压、40℃下将4.5g羧甲基纤维素溶解于450mL去离子水中，配制成质量浓度1％的水溶液，然后将装羧甲基纤维素水溶液的容器移放至50℃水浴中，在搅拌下，加入0.6g N-异丙基丙烯酰胺形成N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液，当N-异丙基丙烯酰胺溶解并与羧甲基纤维素混合均匀后，用质量浓度2％的氢氧化钠水溶液将所述混合液的pH值调整至8，继后通入氮气保护，依次向N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液中加入交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.0012g、引发剂偶氮二异丁腈0.009g进行交联聚合反应，反应时间为8.5小时，得到水凝胶状产物NIPAAM-co-CMC。
(2)聚合反应产物和壳聚糖的复合
将9g壳聚糖溶于90mL去离子水形成壳聚糖水溶液，在搅拌下将壳聚糖水溶液加入到步骤(1)制备的水凝胶状NIPAAM-co-CMC中并混合均匀，在常压、25℃进行复合反应，反应时间为1.5小时，将复合产物在-50℃冷冻干燥40小时，即得智能高吸水保水材料。
实施例5
本实施例中，以N-异丙基丙烯酰胺、羧甲基纤维素和壳聚糖(脱乙酰度95％)为原料，羧甲基纤维素4.5g，N-异丙基丙烯酰胺0.09g，壳聚糖9g。工艺步骤如下：
(1)N-异丙基丙烯酰胺与羧甲基纤维素的聚合
在常压、60℃下将4.5g羧甲基纤维素溶解于225mL去离子水中，配制成质量浓度2％的水溶液，然后将装羧甲基纤维素水溶液的容器移放至25℃水浴中，在搅拌下，加入0.09g N-异丙基丙烯酰胺形成N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液，当N-异丙基丙烯酰胺溶解并与羧甲基纤维素混合均匀后，用质量浓度2％的氢氧化钠水溶液将所述混合液的pH值调整至8，继后通入氩气保护，依次向N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液中加入交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.0018g、引发剂亚硫酸氢钠0.0013g和过硫酸铵0.0013g进行交联聚合反应，反应时间为10小时，得到水凝胶状产物NIPAAM-co-CMC。
(2)聚合反应产物和壳聚糖的复合
将9g壳聚糖溶于90mL去离子水形成壳聚糖水溶液，在搅拌下将壳聚糖水溶液加入到步骤(1)制备的水凝胶状NIPAAM-co-CMC中并混合均匀，在常压、25℃进行复合反应，反应时间为1.5小时，将复合产物在-50℃冷冻干燥20小时，即得智能高吸水保水材料。
实施例6
本实施例中，以N-异丙基丙烯酰胺、羧甲基纤维素和壳聚糖(脱乙酰度95％)为原料，羧甲基纤维素4.5g，N-异丙基丙烯酰胺1g，壳聚糖9g。工艺步骤如下：
(1)N-异丙基丙烯酰胺与羧甲基纤维素的聚合
在常压、60℃下将4.5g羧甲基纤维素溶解于90mL去离子水中，配制成质量浓度5％的水溶液，然后将装羧甲基纤维素水溶液的容器移放至60℃水浴中，在搅拌下，加入1g N-异丙基丙烯酰胺形成N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液，当N-异丙基丙烯酰胺溶解并与羧甲基纤维素混合均匀后，用质量浓度5％的氢氧化钠水溶液将所述混合液的pH值调整至10，继后通入氩气保护，依次向N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液中加入交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.03g、引发剂亚硫酸氢钠0.01g和过硫酸铵0.01g进行交联聚合反应，反应时间为8小时，得到水凝胶状产物NIPAAM-co-CMC。
(2)聚合反应产物和壳聚糖的复合
将9g壳聚糖溶于90mL去离子水形成壳聚糖水溶液，在搅拌下将壳聚糖水溶液加入到步骤(1)制备的水凝胶状NIPAAM-co-CMC中并混合均匀，在常压、25℃进行复合反应，反应时间为1.5小时，将复合产物在-50℃冷冻干燥30小时，即得智能高吸水保水材料。
实施例7
本实施例中，以N-异丙基丙烯酰胺、羧甲基纤维素和壳聚糖(脱乙酰度85％)为原料，羧甲基纤维素4.5g，N-异丙基丙烯酰胺1g，壳聚糖0.3g。工艺步骤如下：
(1)N-异丙基丙烯酰胺与羧甲基纤维素的聚合
在常压、25℃下将4.5g羧甲基纤维素溶解于450mL去离子水中，配制成质量浓度1％的水溶液，然后将装羧甲基纤维素水溶液的容器移放至40℃水浴中，在搅拌下，加入1g N-异丙基丙烯酰胺形成N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液，当N-异丙基丙烯酰胺溶解并与羧甲基纤维素混合均匀后，用质量浓度2％的氢氧化钠水溶液将所述混合液的pH值调整至8，继后通入氮气保护，依次向N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液中加入交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.01g、引发剂亚硫酸氢钠0.015g和过硫酸铵0.015g进行交联聚合反应，反应时间为8.5小时，得到水凝胶状产物NIPAAM-co-CMC。
(2)聚合反应产物和壳聚糖的复合
将0.3g壳聚糖溶于10mL去离子水形成壳聚糖水溶液，在搅拌下将壳聚糖水溶液加入到步骤(1)制备的水凝胶状NIPAAM-co-CMC中并混合均匀，在常压、25℃进行复合反应，反应时间为1.5小时，将复合产物在-50℃冷冻干燥40小时，即得智能高吸水保水材料。
实施例8
本实施例中，以N-异丙基丙烯酰胺、羧甲基纤维素和壳聚糖(脱乙酰度95％)为原料，羧甲基纤维素4.5g，N-异丙基丙烯酰胺1.35g，壳聚糖0.5g。工艺步骤如下：
(1)N-异丙基丙烯酰胺与羧甲基纤维素的聚合
在常压、25℃下将4.5g羧甲基纤维素溶解于225mL去离子水中，配制成质量浓度2％的水溶液，然后将装羧甲基纤维素水溶液的容器移放至50℃水浴中，在搅拌下，加入1.35g N-异丙基丙烯酰胺形成N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液，当N-异丙基丙烯酰胺溶解并与羧甲基纤维素混合均匀后，用质量浓度2％的氢氧化钠水溶液将所述混合液的pH值调整至9，继后通入氮气保护，依次向N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液中加入交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.03g、引发剂亚硫酸氢钠0.02g和过硫酸铵0.02g进行交联聚合反应，反应时间为8.5小时，得到水凝胶状产物NIPAAM-co-CMC。
(2)聚合反应产物和壳聚糖的复合
将0.5g壳聚糖溶于20mL去离子水形成壳聚糖水溶液，在搅拌下将壳聚糖水溶液加入到步骤(1)制备的水凝胶状NIPAAM-co-CMC中并混合均匀，在常压、40℃进行复合反应，反应时间为0.8小时，将复合产物在-40℃冷冻干燥40小时，即得智能高吸水保水材料。
实施例9
本实施例中，以N-异丙基丙烯酰胺、羧甲基纤维素和壳聚糖(脱乙酰度80％)为原料，羧甲基纤维素4.5g，N-异丙基丙烯酰胺1g，壳聚糖18g。工艺步骤如下：
(1)N-异丙基丙烯酰胺与羧甲基纤维素的聚合
在常压、50℃下将4.5g羧甲基纤维素溶解于450mL去离子水中，配制成质量浓度1％的水溶液，然后将装羧甲基纤维素水溶液的容器移放至30℃水浴中，在搅拌下，加入1g N-异丙基丙烯酰胺形成N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液，当N-异丙基丙烯酰胺溶解并与羧甲基纤维素混合均匀后，用质量浓度3％的氢氧化钠水溶液将所述混合液的pH值调整至9，继后通入氮气保护，依次向N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液中加入交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺0.04g、引发剂亚硫酸氢钠0.015g和过硫酸铵0.015g进行交联聚合反应，反应时间为9.5小时，得到水凝胶状产物NIPAAM-co-CMC。
(2)聚合反应产物和壳聚糖的复合
将18g壳聚糖溶于150mL去离子水形成壳聚糖水溶液，在搅拌下将壳聚糖水溶液加入到步骤(1)制备的水凝胶状NIPAAM-co-CMC中并混合均匀，在常压、40℃进行复合反应，反应时间为0.5小时，将复合产物在-40℃冷冻干燥40小时，即得智能高吸水保水材料。
实施例10
取一块实施例1所制备的智能高吸水保水材料，将其先后置于温度25℃和40℃的去离子水中，观察其吸水膨胀与失水收缩情况，用数码相机拍下宏观形貌。在25℃时吸水膨胀的形貌如图2所示，在40℃时失水收缩的形貌如图3所示。
实施例11
取1g实施例1所制备的智能高吸水保水材料粉末与1000g干燥土壤混合均匀，另单独取1000g相同的干燥土壤，将它们分别放置于两个培养皿中，并分别加入300g自来水，则二者的初始含水率均为23％。然后将它们在40℃下放置24小时，计算二者的含水率，含实施例1所制备的智能高吸水保水材料的土壤的含水率为21％，不含实施例1所制备的智能高吸水保水材料的土壤的含水率为13％。实验结果表明，本发明所述智能高吸水保水材料具有优良的保水性能，可在沙漠化治理中应用。
Claims (10)
1.一种智能高吸水保水材料，其特征在于由NIPAAM-co-CMC和壳聚糖组成，NIPAAM-co-CMC的质量百分数为20％～95％，壳聚糖的质量百分数为5％～80％，所述NIPAAM-co-CMC是由N-异丙基丙烯酰胺与羧甲基纤维素聚合形成的聚合物。
2.根据权利要求1所述的智能高吸水保水材料，其特征在于所述NIPAAM-co-CMC中，N-异丙基丙烯酰胺与羧甲基纤维素的质量比为0.02～0.3∶1。
3.根据权利要求1或2所述的智能高吸水保水材料，其特征在于该材料的低临界溶解温度LCST为32℃，当环境温度上升至该材料的低临界溶解温度LCST时，其自动失水收缩，当环境温度下降至该材料的低临界溶解温度LCST以下时，其自动吸水膨胀，吸水率为3000％～8000％。
4.一种智能高吸水保水材料的制备方法，其特征在于以N-异丙基丙烯酰胺、羧甲基纤维素和壳聚糖为原料，N-异丙基丙烯酰胺与羧甲基纤维素的质量比为0.02～0.3∶1，壳聚糖与羧甲基纤维素的质量比为0.053～4.08∶1，工艺步骤如下：
(1)N-异丙基丙烯酰胺与羧甲基纤维素的聚合
在常压、25℃～60℃将羧甲基纤维素溶于去离子水中，配制成质量浓度1％～5％的羧甲基纤维素水溶液，然后在搅拌下于常压、25℃～60℃将N-异丙基丙烯酰胺加入羧甲基纤维素水溶液形成N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液，当N-异丙基丙烯酰胺与羧甲基纤维素混合均匀后用氢氧化钠水溶液将所述混合液的pH值调整至8～10，在氮气或惰性气体保护下依次向N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液中加入交联剂N，N-亚甲基双丙烯酰胺、引发剂进行交联聚合反应，反应时间为8小时～10小时，得到水凝胶状NIPAAM-co-CMC，所述交联剂的加入量为原料N-异丙基丙烯酰胺质量的1％～4％，所述引发剂的加入量为N-异丙基丙烯酰胺质量的1％～3％；
(2)聚合反应产物和壳聚糖的复合
将壳聚糖溶于去离子水中配制成质量浓度2％～12％的壳聚糖水溶液，在搅拌下将壳聚糖水溶液加入到步骤(1)制备的水凝胶状NIPAAM-co-CMC中并混合均匀，在常压、20℃～40℃反应至少0.5小时，然后将复合产物冷冻干燥即得到智能高吸水保水材料。
5.根据权利要求4所述的智能高吸水保水材料的制备方法，其特征在于所述引发剂为过氧化苯甲酰，或为偶氮二异丁腈，或由亚硫酸氢钠和过硫酸铵组成。
6.根据权利要求5所述的智能高吸水保水材料的制备方法，其特征在于当引发剂由亚硫酸氢钠和过硫酸铵组成时，亚硫酸氢钠与过硫酸铵的质量比为1∶1。
7.根据权利要求4至6中任一权利要求所述的智能高吸水保水材料的制备方法，其特征在于所述NIPAAM-co-CMC与壳聚糖的复合反应产物的冷冻干燥温度为-50℃～-40℃，冷冻干燥时间为20小时～40小时。
8.根据权利要求4至6中任一权利要求所述的智能高吸水保水材料的制备方法，其特征在于调节N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液的pH值所用氢氧化钠水溶液的质量浓度为2％～5％。
9.根据权利要求7所述的智能高吸水保水材料的制备方法，其特征在于调节N-异丙基丙烯酰胺-羧甲基纤维素混合液的pH值所用氢氧化钠水溶液的质量浓度为2％～5％。
10.权利要求1至3中任一权利要求所述的智能高吸水保水材料在沙漠化治理中的应用。
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