CN103709330B - 纤维类保水剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及纤维素类保水剂及其制备方法，属于高分子材料领域。本发明解决的技术问题是提供一种纤维类保水剂及其制备方法，本发明纤维类保水剂由如下方法制备而成：取植物秸秆，加入水、微生物和尿素，进行反应，调节pH为8～11，于10～35℃下反应0.5～4h，反应完毕，过滤，得到纤维微晶；取纤维微晶，加入水、丙烯酸、碱性物质、引发剂和交联剂，搅匀，于10～35℃下反应1～6h，得凝胶状聚合物；将凝胶状聚合物于温度40～80℃下加热0.5～3h，再经干燥，得纤维类保水剂。本发明纤维类保水剂对蒸馏水的吸水倍数达500～850g/g，对0.9%盐水的吸水倍数达50～100g/g。
Description
技术领域
本发明涉及纤维类保水剂及其制备方法，属于高分子材料领域。
背景技术
保水剂使用的是高吸水性树脂，它是一种吸水能力特别强的功能高分子材料。无毒无害，反复释水、吸水，因此农业上人们把它比喻为"微型水库"。同时，它还能吸收肥料、农药、并缓慢释放，增加肥效、药效。高吸水性树脂广泛用于农业、林业、园艺、建筑材料；在工业方面可广泛应用于石油化工、电缆、造纸、传感器、灭火器具、纤维制品、化妆品、食品保鲜、膨胀玩具等。
秸秆是成熟植物茎叶穗部分的总称，通常指小麦、水稻、玉米、薯类、油料、棉花、甘蔗和其他植物在收获籽实后的剩余部分，植物光合作用的产物有一半以上存在于秸秆中，秸秆富含氮、磷、钾、钙和有机质等，是一种具有多种用途的可再生的生物资源。
近年来，利用保水剂改善土壤结构和提供作物水肥利用效率，是化学节水技术的重要方式，所以对保水剂提出了更高的要求。农作物秸秆是最丰富的纤维素资源，近年来，以农作物秸秆为资源制备保水剂已成为新的高吸水性材料研究开发的热点。
已公开的发明专利，申请号为200810010879.2，专利名称为《一种土壤保水剂及其制备方法》，该专利的技术是将玉米秸秆碱化处理并经氯乙酸醚化改性后与丙烯酸钠接枝制备的保水剂。虽然保水剂吸水倍率达到了要求，但是该发明的方法制备时间较长、反应条件较为苛刻，步骤较为复杂繁琐。
已公开的发明专利，申请号为201310224630.2，专利名称为《秸秆基保水剂的制备方法》，该专利的方法是直接将秸秆加氢氧化钠水溶液进行蒸煮、水洗、抽滤、烘干，然后得到处理后的秸秆，将处理后的秸秆再次加入氢氧化钠中和后的丙烯酸钠、过硫酸铵和N,N-亚甲基双丙烯酰胺，搅拌，进行反应，反应完毕后恒温烘干，最终得到淡黄色的秸秆保水剂。该发明需要多次加入氢氧化钠，而且蒸煮需要耗费大量的能源。成本较高，处理后的秸秆进行后续处理是温度保持在70℃，需要维持的温度较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供纤维类保水剂及其制备方法。
本发明纤维类保水剂，其按下述方法制备而成：
（Ⅰ）取植物秸秆，加入水、微生物和尿素，进行反应，调节pH为8～11，反应温度为10～35℃，反应时间为0.5～4h，反应完毕，过滤，得到纤维微晶；
其中，所述微生物为纤维单胞菌属、木霉菌和枯草芽孢杆菌中至少一种；按重量比植物秸秆:水:微生物:尿素=100:20～70:0.5～5:0.5～10；
（Ⅱ）取步骤（Ⅰ）中得到的纤维微晶，加入水、丙烯酸、碱性物质、引发剂和交联剂，搅匀，进行反应，反应温度为10～35℃，反应时间为1～6h，得凝胶状聚合物；
其中，按重量比纤维微晶:水:丙烯酸:引发剂:交联剂:碱性物质=100:2500～5000:300～600:0.1～2:0.1～4:5～30；
（Ⅲ）将步骤（Ⅱ）得到的凝胶状聚合物于温度40～80℃下加热0.5～3h，再经干燥，得保水剂。
进一步地，为了能够充分反应，优选植物秸秆是经过粉碎后的植物秸秆，更优选能够过100目的植物秸秆。
进一步地，优选pH为8～10.5。
步骤（Ⅰ）中所述的植物秸秆可以是常规的植物秸秆，优选植物秸秆为稻草、玉米秸秆、大豆秸秆、油菜秸秆和棉花秸秆中至少一种；更优选稻草或棉花秸秆。
本发明纤维类保水剂的制备方法步骤（Ⅰ）中加入微生物，其目的在于利用微生物在碱性条件下将植物秸秆中纤维素微晶化。
进一步地，为了尽可能的使纤维素微晶化，步骤（Ⅰ）中所述纤维单胞菌属包括产黄纤维单胞菌、粪肥纤维单胞菌、亚白纤维单胞菌、凝胶纤维单胞菌、双氮纤维单胞菌、纤维化纤维单胞菌和潮湿纤维单胞菌中至少一种。
木霉菌：英文名称：trichodermaspp；木霉菌属于丝状真菌类。
进一步地，为了尽可能的使纤维素微晶化，步骤（Ⅰ）中所述木霉菌包括多孢木霉、长枝木霉、小球木霉和钩状木霉中至少一种。
进一步地，为了尽可能的使纤维素微晶化，优选所述微生物为产黄纤维单胞菌、双氮纤维单胞菌、潮湿纤维单胞菌、多孢木霉、钩状木霉和枯草芽孢杆菌中至少一种；更优选所述微生物为产黄纤维单胞菌、双氮纤维单胞菌、潮湿纤维单胞菌、多孢木霉和钩状木霉中至少一种。
进一步地，优选步骤（Ⅰ）中调节pH的方式为加入碱性物质，优选所述碱性物质为K2CO3、Na2CO3、KOH和NaOH中至少一种；更优选所述碱性物质为KOH或NaOH。
进一步地，优选步骤（Ⅰ）中按重量比植物秸秆:水:菌种:尿素=100:30～40:1～2:2～5；更优选按重量比所述植物秸秆:水:菌种:尿素=100:35:1.5:3.5。
步骤（Ⅰ）中所述反应条件为常温反应，优选步骤（Ⅰ）中所述反应温度为20～30℃，优选反应温度为25℃；所述反应时间为2～4h；优选反应时间为3h。
进一步地，优选步骤（Ⅱ）中所述引发剂为铈盐、过硫酸盐和过氧化氢中至少一种。
进一步地，优选所述过硫酸盐为过硫酸钾，过硫酸钠、硫代硫酸钠和硫代硫酸钾中至少一种。
进一步地，优选所述引发剂为硫代硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸钠，更优选所述引发剂为硫代硫酸钠。
进一步地，优选步骤（Ⅱ）中所述交联剂为双丙烯酸二元醇酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺和N，N-二甲基双丙烯酰胺中至少一种；更优选所述交联剂为丙烯酰胺或N，N-二甲基双丙烯酰胺；更优选所述交联剂为N，N-二甲基双丙烯酰胺。
进一步地，优选步骤（Ⅱ）中所述碱性物质为K2CO3、Na2CO3、KOH和NaOH中至少一种；更优选所述碱性物质为KOH或NaOH。
进一步地，优选步骤（Ⅱ）中按重量比所述纤维微晶：水：丙烯酸：引发剂：交联剂:碱性物质=100:3000～4000:400～500:0.2～1:0.1～0.6:10～20；更优选按重量比所述纤维微晶:水:丙烯酸:引发剂:交联剂:碱性物质=100:3500:450:0.6:0.35:15。
进一步地，优选步骤（Ⅱ）中所述反应温度为20～30℃，优选所述反应温度为25℃；所述反应时间为3～5h；优选所述反应时间为4h。
进一步地，优选步骤（Ⅲ）中所述温度为50～70℃，优选所述温度为60℃；所述加热的时间为1～2h，优选所述加热的时间为1.5h。
进一步地，为了尽可能干燥保水剂，又不至于温度过高破坏保水剂，优选步骤（Ⅲ）中所述干燥为于60～80℃下干燥至恒重。
本发明纤维类保水剂的制备方法，包括如下步骤：
（Ⅰ）取植物秸秆，加入水、微生物和尿素，进行反应，调节pH为8～11，反应温度为10～35℃，反应时间为0.5～4h，反应完毕，过滤，得到纤维微晶；
其中，所述微生物为纤维单胞菌属、木霉菌和枯草芽孢杆菌中至少一种；按重量比植物秸秆:水:微生物:尿素=100:20～70:0.5～5:0.5～10；
（Ⅱ）取步骤（Ⅰ）中得到的纤维微晶，加入水、丙烯酸、碱性物质、引发剂和交联剂，搅匀，进行反应，反应温度为10～35℃，反应时间为1～6h，得凝胶状聚合物；
其中，按重量比纤维微晶:水:丙烯酸:引发剂:交联剂:碱性物质=100:2500～5000:300～600:0.1～2:0.1～4:5～30；
（Ⅲ）将步骤（Ⅱ）得到的凝胶状聚合物于温度40～80℃下加热0.5～3h，再经干燥，得保水剂。
进一步地，为了能够充分反应，优选植物秸秆是经过粉碎后的植物秸秆，更优选能够过100目的植物秸秆。
进一步地，优选pH为8～10.5。
步骤（Ⅰ）中所述的植物秸秆可以是常规的植物秸秆，优选植物秸秆为稻草、玉米秸秆、大豆秸秆、油菜秸秆和棉花秸秆中至少一种；更优选稻草或棉花秸秆。
本发明纤维类保水剂的制备方法步骤（Ⅰ）中加入微生物，其目的在于利用微生物在碱性条件下将植物秸秆中纤维素微晶化。
进一步地，为了尽可能的使纤维素微晶化，步骤（Ⅰ）中所述纤维单胞菌属包括产黄纤维单胞菌、粪肥纤维单胞菌、亚白纤维单胞菌、凝胶纤维单胞菌、双氮纤维单胞菌、纤维化纤维单胞菌和潮湿纤维单胞菌中至少一种。
木霉菌：英文名称：trichodermaspp；木霉菌属于丝状真菌类。
进一步地，为了尽可能的使纤维素微晶化，步骤（Ⅰ）中所述木霉菌包括多孢木霉、长枝木霉、小球木霉和钩状木霉中至少一种。
进一步地，为了尽可能的使纤维素微晶化，优选所述微生物为产黄纤维单胞菌、双氮纤维单胞菌、潮湿纤维单胞菌、多孢木霉、钩状木霉和枯草芽孢杆菌中至少一种；更优选所述微生物为产黄纤维单胞菌、双氮纤维单胞菌、潮湿纤维单胞菌、多孢木霉和钩状木霉中至少一种。
进一步地，优选步骤（Ⅰ）中调节pH的方式为加入碱性物质，优选所述碱性物质为K2CO3、Na2CO3、KOH和NaOH中至少一种；更优选所述碱性物质为KOH或NaOH。
进一步地，优选步骤（Ⅰ）中按重量比植物秸秆:水:菌种:尿素=100:30～40:1～2:2～5；更优选按重量比所述植物秸秆:水:菌种:尿素=100:35:1.5:3.5。
步骤（Ⅰ）中所述反应条件为常温反应，优选步骤（Ⅰ）中所述反应温度为20～30℃，优选反应温度为25℃；所述反应时间为2～4h；优选反应时间为3h。
进一步地，优选步骤（Ⅱ）中所述引发剂为铈盐、过硫酸盐和过氧化氢中至少一种。
进一步地，优选所述过硫酸盐为过硫酸钾，过硫酸钠、硫代硫酸钠和硫代硫酸钾中至少一种。
进一步地，优选所述引发剂为硫代硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸钠，更优选所述引发剂为硫代硫酸钠。
进一步地，优选步骤（Ⅱ）中所述交联剂为双丙烯酸二元醇酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺和N，N-二甲基双丙烯酰胺中至少一种；更优选所述交联剂为丙烯酰胺或N，N-二甲基双丙烯酰胺；更优选所述交联剂为N，N-二甲基双丙烯酰胺。
进一步地，优选步骤（Ⅱ）中所述碱性物质为K2CO3、Na2CO3、KOH和NaOH中至少一种；更优选所述碱性物质为KOH或NaOH。
进一步地，优选步骤（Ⅱ）中按重量比所述纤维微晶：水：丙烯酸：引发剂：交联剂:碱性物质=100:3000～4000:400～500:0.2～1:0.1～0.6:10～20；更优选按重量比所述纤维微晶:水:丙烯酸:引发剂:交联剂:碱性物质=100:3500:450:0.6:0.35:15。
进一步地，优选步骤（Ⅱ）中所述反应温度为20～30℃，优选所述反应温度为25℃；所述反应时间为3～5h；优选所述反应时间为4h。
进一步地，优选步骤（Ⅲ）中所述温度为50～70℃，优选所述温度为60℃；所述加热的时间为1～2h，优选所述加热的时间为1.5h。
进一步地，为了尽可能干燥保水剂，又不至于温度过高破坏保水剂，优选步骤（Ⅲ）中所述干燥为于60～80℃下干燥至恒重。
本发明步骤（Ⅲ）中干燥后造粒后可以得到颗粒状保水剂，干燥后粉碎可以得到粉状的保水剂。
可本发明步骤（Ⅲ）中反应后，干燥前可以采用不同粒径的网过筛使其形成大小不同的球状物，再进行干燥，筛分得到球状保水剂。
本发明步骤（Ⅱ）中加入碱性物质可以促使反应更快进行，缩短了反应时间。
本发明颗粒状的纤维类保水剂对蒸馏水的吸水倍率达500～850g/g，对0.9%盐水的吸水倍率达50～100g/g。粉状的纤维类保水剂对蒸馏水的吸水倍率达500～850g/g，g/g指每克保水剂吸水的克数。
本发明具有的有益效果：
1、本发明纤维类保水剂对蒸馏水的吸水倍数达500～850g/g，对0.9%盐水的吸水倍数达50～100g/g。
2、本发明纤维类保水剂的制备原料廉价易得，成本低。
3、本发明纤维类保水剂的制备方法采用微生物发酵得到纤维微晶，不会造成环境污染；而且整个制备纤维类保水剂方法均在常温下进行，反应条件温和，节约了能源。而且本发明纤维类保水剂的生产周期短、条件易于控制。
4、本发明纤维类保水剂吸水性能好，采用植物秸秆为原料易于降解。
具体实施方式
本发明所要解决的技术问题是提供纤维类保水剂及其制备方法。
本发明纤维类保水剂，其按下述方法制备而成：
（Ⅰ）取植物秸秆，加入水、微生物和尿素，进行反应，调节pH为8～11，反应温度为10～35℃，反应时间为0.5～4h，反应完毕，过滤，得到纤维微晶；
其中，所述微生物为纤维单胞菌属、木霉菌和枯草芽孢杆菌中至少一种；按重量比植物秸秆:水:微生物:尿素=100:20～70:0.5～5:0.5～10；
（Ⅱ）取步骤（Ⅰ）中得到的纤维微晶，加入水、丙烯酸、碱性物质、引发剂和交联剂，搅匀，进行反应，反应温度为10～35℃，反应时间为1～6h，得凝胶状聚合物；
其中，按重量比纤维微晶:水:丙烯酸:引发剂:交联剂:碱性物质=100:2500～5000:300～600:0.1～2:0.1～4:5～30；
（Ⅲ）将步骤（Ⅱ）得到的凝胶状聚合物于温度40～80℃下加热0.5～3h，再经干燥，得保水剂。
进一步地，为了能够充分反应，优选植物秸秆是经过粉碎后的植物秸秆，更优选能够过100目的植物秸秆。
进一步地，优选pH为8～10.5。
步骤（Ⅰ）中所述的植物秸秆可以是常规的植物秸秆，优选植物秸秆为稻草、玉米秸秆、大豆秸秆、油菜秸秆和棉花秸秆中至少一种；更优选稻草或棉花秸秆。
本发明纤维类保水剂的制备方法步骤（Ⅰ）中加入微生物，其目的在于利用微生物在碱性条件下将植物秸秆中纤维素微晶化。
进一步地，为了尽可能的使纤维素微晶化，步骤（Ⅰ）中所述纤维单胞菌属包括产黄纤维单胞菌、粪肥纤维单胞菌、亚白纤维单胞菌、凝胶纤维单胞菌、双氮纤维单胞菌、纤维化纤维单胞菌和潮湿纤维单胞菌中至少一种。
木霉菌：英文名称：trichodermaspp；木霉菌属于丝状真菌类。
进一步地，为了尽可能的使纤维素微晶化，步骤（Ⅰ）中所述木霉菌包括多孢木霉、长枝木霉、小球木霉和钩状木霉中至少一种。
进一步地，为了尽可能的使纤维素微晶化，优选所述微生物为产黄纤维单胞菌、双氮纤维单胞菌、潮湿纤维单胞菌、多孢木霉、钩状木霉和枯草芽孢杆菌中至少一种；更优选所述微生物为产黄纤维单胞菌、双氮纤维单胞菌、潮湿纤维单胞菌、多孢木霉和钩状木霉中至少一种。
进一步地，优选步骤（Ⅰ）中调节pH的方式为加入碱性物质，优选所述碱性物质为K2CO3、Na2CO3、KOH和NaOH中至少一种；更优选所述碱性物质为KOH或NaOH。
进一步地，优选步骤（Ⅰ）中按重量比植物秸秆:水:菌种:尿素=100:30～40:1～2:2～5；更优选按重量比所述植物秸秆:水:菌种:尿素=100:35:1.5:3.5。
步骤（Ⅰ）中所述反应条件为常温反应，优选步骤（Ⅰ）中所述反应温度为20～30℃，优选反应温度为25℃；所述反应时间为2～4h；优选反应时间为3h。
进一步地，优选步骤（Ⅱ）中所述引发剂为铈盐、过硫酸盐和过氧化氢中至少一种。
进一步地，优选所述过硫酸盐为过硫酸钾，过硫酸钠、硫代硫酸钠和硫代硫酸钾中至少一种。
进一步地，优选所述引发剂为硫代硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸钠，更优选所述引发剂为硫代硫酸钠。
进一步地，优选步骤（Ⅱ）中所述交联剂为双丙烯酸二元醇酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺和N，N-二甲基双丙烯酰胺中至少一种；更优选所述交联剂为丙烯酰胺或N，N-二甲基双丙烯酰胺；更优选所述交联剂为N，N-二甲基双丙烯酰胺。
进一步地，优选步骤（Ⅱ）中所述碱性物质为K2CO3、Na2CO3、KOH和NaOH中至少一种；更优选所述碱性物质为KOH或NaOH。
进一步地，优选步骤（Ⅱ）中按重量比所述纤维微晶：水：丙烯酸：引发剂：交联剂:碱性物质=100:3000～4000:400～500:0.2～1:0.1～0.6:10～20；更优选按重量比所述纤维微晶:水:丙烯酸:引发剂:交联剂:碱性物质=100:3500:450:0.6:0.35:15。
进一步地，优选步骤（Ⅱ）中所述反应温度为20～30℃，优选所述反应温度为25℃；所述反应时间为3～5h；优选所述反应时间为4h。
进一步地，优选步骤（Ⅲ）中所述温度为50～70℃，优选所述温度为60℃；所述加热的时间为1～2h，优选所述加热的时间为1.5h。
进一步地，为了尽可能干燥保水剂，又不至于温度过高破坏保水剂，优选步骤（Ⅲ）中所述干燥为于60～80℃下干燥至恒重。
本发明纤维类保水剂的制备方法，包括如下步骤：
（Ⅰ）取植物秸秆，加入水、微生物和尿素，进行反应，调节pH为8～11，反应温度为10～35℃，反应时间为0.5～4h，反应完毕，过滤，得到纤维微晶；
其中，所述微生物为纤维单胞菌属、木霉菌和枯草芽孢杆菌中至少一种；按重量比植物秸秆:水:微生物:尿素=100:20～70:0.5～5:0.5～10；
（Ⅱ）取步骤（Ⅰ）中得到的纤维微晶，加入水、丙烯酸、碱性物质、引发剂和交联剂，搅匀，进行反应，反应温度为10～35℃，反应时间为1～6h，得凝胶状聚合物；
其中，按重量比纤维微晶:水:丙烯酸:引发剂:交联剂:碱性物质=100:2500～5000:300～600:0.1～2:0.1～4:5～30；
（Ⅲ）将步骤（Ⅱ）得到的凝胶状聚合物于温度40～80℃下加热0.5～3h，再经干燥，得保水剂。
进一步地，为了能够充分反应，优选植物秸秆是经过粉碎后的植物秸秆，更优选能够过100目的植物秸秆。
进一步地，优选pH为8～10.5。
步骤（Ⅰ）中所述的植物秸秆可以是常规的植物秸秆，优选植物秸秆为稻草、玉米秸秆、大豆秸秆、油菜秸秆和棉花秸秆中至少一种；更优选稻草或棉花秸秆。
本发明纤维类保水剂的制备方法步骤（Ⅰ）中加入微生物，其目的在于利用微生物在碱性条件下将植物秸秆中纤维素微晶化。
进一步地，为了尽可能的使纤维素微晶化，步骤（Ⅰ）中所述纤维单胞菌属包括产黄纤维单胞菌、粪肥纤维单胞菌、亚白纤维单胞菌、凝胶纤维单胞菌、双氮纤维单胞菌、纤维化纤维单胞菌和潮湿纤维单胞菌中至少一种。
木霉菌：英文名称：trichodermaspp；木霉菌属于丝状真菌类。
进一步地，为了尽可能的使纤维素微晶化，步骤（Ⅰ）中所述木霉菌包括多孢木霉、长枝木霉、小球木霉和钩状木霉中至少一种。
进一步地，为了尽可能的使纤维素微晶化，优选所述微生物为产黄纤维单胞菌、双氮纤维单胞菌、潮湿纤维单胞菌、多孢木霉、钩状木霉和枯草芽孢杆菌中至少一种；更优选所述微生物为产黄纤维单胞菌、双氮纤维单胞菌、潮湿纤维单胞菌、多孢木霉和钩状木霉中至少一种。
进一步地，优选步骤（Ⅰ）中调节pH的方式为加入碱性物质，优选所述碱性物质为K2CO3、Na2CO3、KOH和NaOH中至少一种；更优选所述碱性物质为KOH或NaOH。
进一步地，优选步骤（Ⅰ）中按重量比植物秸秆:水:菌种:尿素=100:30～40:1～2:2～5；更优选按重量比所述植物秸秆:水:菌种:尿素=100:35:1.5:3.5。
步骤（Ⅰ）中所述反应条件为常温反应，优选步骤（Ⅰ）中所述反应温度为20～30℃，优选反应温度为25℃；所述反应时间为2～4h；优选反应时间为3h。
进一步地，优选步骤（Ⅱ）中所述引发剂为铈盐、过硫酸盐和过氧化氢中至少一种。
进一步地，优选所述过硫酸盐为过硫酸钾，过硫酸钠、硫代硫酸钠和硫代硫酸钾中至少一种。
进一步地，优选所述引发剂为硫代硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸钠，更优选所述引发剂为硫代硫酸钠。
进一步地，优选步骤（Ⅱ）中所述交联剂为双丙烯酸二元醇酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺和N，N-二甲基双丙烯酰胺中至少一种；更优选所述交联剂为丙烯酰胺或N，N-二甲基双丙烯酰胺；更优选所述交联剂为N，N-二甲基双丙烯酰胺。
进一步地，优选步骤（Ⅱ）中所述碱性物质为K2CO3、Na2CO3、KOH和NaOH中至少一种；更优选所述碱性物质为KOH或NaOH。
进一步地，优选步骤（Ⅱ）中按重量比所述纤维微晶：水：丙烯酸：引发剂：交联剂:碱性物质=100:3000～4000:400～500:0.2～1:0.1～0.6:10～20；更优选按重量比所述纤维微晶:水:丙烯酸:引发剂:交联剂:碱性物质=100:3500:450:0.6:0.35:15。
进一步地，优选步骤（Ⅱ）中所述反应温度为20～30℃，优选所述反应温度为25℃；所述反应时间为3～5h；优选所述反应时间为4h。
进一步地，优选步骤（Ⅲ）中所述温度为50～70℃，优选所述温度为60℃；所述加热的时间为1～2h，优选所述加热的时间为1.5h。
进一步地，为了尽可能干燥保水剂，又不至于温度过高破坏保水剂，优选步骤（Ⅲ）中所述干燥为于60～80℃下干燥至恒重。
本发明步骤（Ⅲ）中干燥后造粒后可以得到颗粒状保水剂，干燥后粉碎可以得到粉状的保水剂。
可本发明步骤（Ⅲ）中反应后，干燥前可以采用不同粒径的网过筛使其形成大小不同的球状物，再进行干燥，筛分得到球状保水剂。
本发明步骤（Ⅱ）中加入碱性物质可以促使反应更快进行，缩短了反应时间。
本发明颗粒状的纤维类保水剂对蒸馏水的吸水倍率达500～850g/g，对0.9%盐水的吸水倍率达50～100g/g。粉状的纤维类保水剂对蒸馏水的吸水倍率达500～850g/g，g/g指每克保水剂吸水的克数。
下面结合实施例对本发明的具体实施方式做进一步的描述，并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。
实施例1纤维类保水剂的制备
（Ⅰ）取植物秸秆100g，粉碎，过100目筛，加水70g后，再加入潮湿纤维单胞菌1.5g和尿素0.5g，混匀，进行反应，加入KOH调节pH为8，反应条件为于10℃下反应4h，过滤，得到纤维微晶；
（Ⅱ）取步骤（Ⅰ）中得到的纤维微晶100g，加水2500g，丙烯酸300g，KOH5g，过硫酸钾1g和甲基丙烯酸丁酯0.1g，搅匀，进行反应，反应条件为于10℃下反应6h，得凝胶状聚合物；
（Ⅲ）将步骤（Ⅱ）得到的凝胶状聚合物于40℃下加热3h，干燥，粉碎、得粉状保水剂。
实施例2纤维类保水剂的制备
（Ⅰ）取植物秸秆100g，粉碎、过100目筛，加水60g后、再加入产黄纤维单胞菌2g和尿素2g，混匀，进行反应，加入NaOH调节pH为10，反应条件为于15℃下反应3.5h，过滤，得到纤维微晶；
（Ⅱ）取步骤（Ⅰ）中得到的纤维微晶100g，加水3000g、丙烯酸450g、NaOH30g，过硫酸钠1.3g和丙烯酰胺0.8g，搅匀，进行反应，反应条件为于15℃下反应5h，得凝胶状聚合物；
（Ⅲ）将步骤（Ⅱ）得到的凝胶状聚合物于50℃下加热0.5h，干燥，粉碎、得粉状保水剂。
实施例3纤维类保水剂的制备
（Ⅰ）取植物秸秆100g，粉碎，过100目筛，加水55g后，再加入亚白纤维单胞菌2.5g和尿素3.5g，混匀，进行反应，加入K2CO3调节pH为11，反应条件为于20℃下反应2.5h，过滤，得到纤维微晶；
（Ⅱ）取步骤（Ⅰ）中得到的纤维微晶100g，加水3500g，丙烯酸400g，K2CO325g，叔丁基过氧化氢1.5g和N，N-二甲基双丙烯酰胺1.5g，搅匀，进行反应，反应条件为于20℃下反应4h，得凝胶状聚合物；
（Ⅲ）将步骤（Ⅱ）得到的凝胶状聚合物于60℃下加热1.5h，干燥，粉碎、得粉状保水剂。
实施例4纤维类保水剂的制备
（Ⅰ）取植物秸秆100g，粉碎，过100目筛，加水35g后，再加入枯草芽孢杆菌3g和尿素7.5g，混匀，进行反应，加入K2CO3调节pH为8，反应条件为于30℃下反应2h，过滤，得到纤维微晶；
（Ⅱ）取步骤（Ⅰ）中得到的纤维微晶100g，加水4000g，丙烯酸500g，k2CO315g，硫代硫酸钾1.8g和双丙烯酸乙二醇酯3.5g，搅匀，进行反应，反应条件为于25℃下反应2h，得凝胶状聚合物；
（Ⅲ）将步骤（Ⅱ）得到的凝胶状聚合物于70℃下加热2h，干燥，造粒、得颗粒状保水剂。
实施例5纤维类保水剂的制备
（Ⅰ）取植物秸秆100g，粉碎、过100目筛，加水20g后、再加入凝胶纤维单胞菌5g和尿素10g，混匀，进行反应，加入Na2CO3调节pH为9，反应条件为于35℃下反应0.5h，过滤，得到纤维微晶；
（Ⅱ）取步骤（Ⅰ）中得到的纤维微晶100g，加水5000g、丙烯酸600g、Na2CO315g，硫酸高铈2g和交联剂4g，搅匀，进行反应，反应条件为于35℃下反应1h，得凝胶状聚合物；
（Ⅲ）将步骤（Ⅱ）得到的凝胶状聚合物于80℃下加热2.5h，干燥，造粒、得颗粒状保水剂。
实施例6纤维类保水剂的制备
（Ⅰ）取稻草100g，粉碎、过100目筛，加水35g后、再加入产黄纤维单胞菌1.5g和尿素3.5g，混匀，进行反应，加入NaOH调节pH为9，反应条件为于25℃下反应3h，过滤，得到纤维微晶；
（Ⅱ）取步骤（Ⅰ）中得到的纤维微晶100g，加水3500g、丙烯酸450g、NaOH15g，硫代硫酸钠0.6g和交联剂0.35g，搅匀，进行反应，反应条件为于25℃下反应4h，得凝胶状聚合物；
（Ⅲ）将步骤（Ⅱ）得到的凝胶状聚合物于60℃下加热1.5h，干燥，造粒、得颗粒状保水剂。
实施例7纤维类保水剂的制备
（Ⅰ）取棉花秸秆100g，粉碎、过100目筛，加水30g后、再加入双氮纤维单胞菌1g和尿素5g，混匀，进行反应，加入NaOH调节pH为9，反应条件为于20℃下反应4h，过滤，得到纤维微晶；
（Ⅱ）取步骤（Ⅰ）中得到的纤维微晶100g，加水3000g、丙烯酸500g、NaOH10g,异丙苯过氧化氢1g和交联剂0.6g，搅匀，进行反应，反应条件为于30℃下反应3h，得凝胶状聚合物；
（Ⅲ）将步骤（Ⅱ）得到的凝胶状聚合物于50℃下加热2h，干燥，造粒、得颗粒状保水剂。
实施例8纤维类保水剂的制备
（Ⅰ）取棉花秸秆100g，粉碎、过100目筛，加水40g后、再加入钩状木霉2g和尿素2g，混匀，进行反应，加入KOH调节pH为9，反应条件为于30℃下反应2h，过滤，得到纤维微晶；
（Ⅱ）取步骤（Ⅰ）中得到的纤维微晶100g，加水4000g、丙烯酸400g、KOH20g，硫代硫酸钾0.2g和交联剂0.1g，搅匀，进行反应，反应条件为于20℃下反应5h，得凝胶状聚合物；
（Ⅲ）将步骤（Ⅱ）得到的凝胶状聚合物于70℃下加热1h，干燥，造粒、得颗粒状保水剂。
经检测上述实施例1～8制得的纤维类保水剂的吸水倍数见表1：
表1实施例制得的纤维类保水剂的吸水倍数
| 实施例清水吸水倍数(g/g) | 0.9%盐水吸水倍数（g/g） |
| 1680 | 72 |
| 2724 | 78 |
| 3809 | 91 |
| 4720 | 84 |
| 5567 | 57 |
| 6850 | 100 |
| 7827 | 96 |
| 8841 | 94 |
吸水（盐水）倍数的测定参照NY886-2010附录A，农林保水剂吸水（盐水）倍数测定。
Claims (18)
1.纤维类保水剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(Ⅰ)取植物秸秆，加入水、微生物和尿素，进行反应，调节pH为8～11，反应温度为10～35℃，反应时间为0.5～4h，反应完毕，过滤，得到纤维微晶；其中，调节pH的方式为加入碱性物质，所述碱性物质为K2CO3、Na2CO3、KOH和NaOH中至少一种；
其中，所述微生物为纤维单胞菌属、木霉菌和枯草芽孢杆菌中至少一种；按重量比植物秸秆:水:微生物:尿素＝100:20～70:0.5～5:0.5～10；
(Ⅱ)取步骤(Ⅰ)中得到的纤维微晶，加入水、丙烯酸、碱性物质、引发剂和交联剂，搅匀，进行反应，反应温度为10～35℃，反应时间为1～6h，得凝胶状聚合物；所述引发剂为铈盐、过硫酸盐和过氧化氢中至少一种；所述交联剂为双丙烯酸二元醇酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺和N，N-二甲基双丙烯酰胺中至少一种；所述碱性物质为K2CO3、Na2CO3、KOH和NaOH中至少一种；
其中，按重量比纤维微晶:水:丙烯酸:引发剂:交联剂:碱性物质＝100:2500～5000:300～600:0.1～2:0.1～4:5～30；
(Ⅲ)将步骤(Ⅱ)得到的凝胶状聚合物于温度40～80℃下加热0.5～3h，再经干燥，得保水剂。
2.根据权利要求1所述的纤维类保水剂的制备方法，其特征在于：步骤(Ⅰ)中所述植物秸秆为稻草、玉米秸秆、大豆秸秆、油菜秸秆和棉花秸秆中至少一种。
3.根据权利要求1所述的纤维类保水剂的制备方法，其特征在于：所述植物秸秆为稻草或棉花秸秆。
4.根据权利要求1-3任一项所述的纤维类保水剂的制备方法，其特征在于：步骤(Ⅰ)中所述纤维单胞菌属包括产黄纤维单胞菌、粪肥纤维单胞菌、亚白纤维单胞菌、凝胶纤维单胞菌、双氮纤维单胞菌、纤维化纤维单胞菌和潮湿纤维单胞菌中至少一种；
所述木霉菌包括多孢木霉、长枝木霉、小球木霉和钩状木霉中至少一种。
5.根据权利要求1-3任一项所述的纤维类保水剂的制备方法，其特征在于：步骤(Ⅰ)中所述微生物为产黄纤维单胞菌、双氮纤维单胞菌、潮湿纤维单胞菌、多孢木霉、钩状木霉和枯草芽孢杆菌中至少一种。
6.根据权利要求1-3任一项所述的纤维类保水剂的制备方法，其特征在于：步骤(Ⅰ)中所述微生物为产黄纤维单胞菌、双氮纤维单胞菌、潮湿纤维单胞菌、多孢木霉和钩状木霉中至少一种。
7.根据权利要求1所述的纤维类保水剂的制备方法，其特征在于：步骤(Ⅰ)中所述碱性物质为KOH或NaOH。
8.根据权利要求1所述的纤维类保水剂的制备方法，其特征在于：步骤(Ⅰ)中按重量比所述植物秸秆:水:菌种:尿素＝100:30～40:1～2:2～5；步骤(Ⅰ)中所述反应温度为20～30℃；
步骤(Ⅰ)中所述反应时间为2～4h。
9.根据权利要求1所述的纤维类保水剂的制备方法，其特征在于：步骤(Ⅰ)中按重量比所述植物秸秆:水:菌种:尿素＝100:35:1.5:3.5；
步骤(Ⅰ)中所述反应温度为25℃；
步骤(Ⅰ)中所述反应时间为3h。
10.根据权利要求1所述的纤维类保水剂的制备方法，其特征在于：步骤(Ⅱ)中所述过硫酸盐为过硫酸钾，过硫酸钠、硫代硫酸钠和硫代硫酸钾中至少一种。
11.根据权利要求1所述的纤维类保水剂的制备方法，其特征在于：步骤(Ⅱ)中所述引发剂为硫代硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸钠；所述交联剂为丙烯酰胺或N，N-二甲基双丙烯酰胺。
12.根据权利要求1所述的纤维类保水剂的制备方法，其特征在于：步骤(Ⅱ)中所述引发剂为硫代硫酸钠；所述交联剂为N，N-二甲基双丙烯酰胺。
13.根据权利要求1所述的纤维类保水剂的制备方法，其特征在于：步骤(Ⅱ)中按重量比所述纤维微晶:水:丙烯酸:引发剂:交联剂:碱性物质＝100:3000～4000:400～500:0.2～1:0.1～0.6:10～20。
14.根据权利要求1所述的纤维类保水剂的制备方法，其特征在于：步骤(Ⅱ)中按重量比所述纤维微晶:水:丙烯酸:引发剂:交联剂:碱性物质＝100:3500:450:0.6:0.35:15。
15.根据权利要求1所述的纤维类保水剂的制备方法，其特征在于：步骤(Ⅱ)中所述碱性物质为KOH或NaOH；
步骤(Ⅱ)中所述反应温度为20～30℃，所述反应时间为3～5h。
16.根据权利要求1所述的纤维类保水剂的制备方法，其特征在于：步骤(Ⅱ)中所述反应温度为25℃；所述反应时间为4h。
17.根据权利要求1所述的纤维类保水剂的制备方法，其特征在于：步骤(Ⅲ)中所述温度为50～70℃，所述加热的时间为1～2h。
18.根据权利要求1所述的纤维类保水剂的制备方法，其特征在于：步骤(Ⅲ)中所述温度为60℃，所述加热的时间为1.5h。
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