CN103864988B

CN103864988B - 一种彩色高分子花土及其制备方法

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Publication number: CN103864988B
Application number: CN201410088713.8A
Authority: CN
Inventors: 索红莉; 王鼎元; 苏健; 陈立佳; 田辉; 郭艾东; 张腾; 司乃国; 刘君丽
Original assignee: Langzhao Technology Beijing Co ltd
Current assignee: Langzhao Technology Beijing Co ltd
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2016-04-06
Anticipated expiration: 2034-03-11
Also published as: CN103864988A

Abstract

一种彩色高分子花土及其制备方法，属于花土技术领域。其主要成分为质量份数为3份的丙烯酸和4份的丙烯酰胺为单体，占单体总质量0.2～0.5％的引发剂过硫酸钾，占单体总质量0.15～0.5％的交联剂N‐Nˊ亚甲基双丙烯酰胺以及占单体总质量1～3％的着色剂。其技术方案为：在带有机械搅拌的反应釜内加入氢氧化钠溶液，待充分溶解后，在搅拌下用丙烯酸缓慢中和，然后分别加入丙烯酰胺、交联剂、引发剂和着色剂，混合均匀后，在55～70℃下密闭静止聚合。将聚合后的固体产物经切割、干燥以及粉碎等处理，得到最终产品。吸水倍率达到800～1100倍。

Description

一种彩色高分子花土及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种由水溶液聚合法制备的彩色高分子花土及其制备方法，属于花土技术领域。

背景技术

如今，随着栽培技术的不断发展，无土栽培或者土壤替代品栽培技术在花卉种养业中悄然兴起。目前市面上出现的彩色土壤，大多由海藻酸钠和无水氯化钙直接合成，通过添加一些色素、防腐剂等使其达到市场所需效果。虽然具有装饰，观赏等功能，且在一定程度上能够避免土壤中微生物甚至虫害对植物的破坏，但是由于其本身存在营养不足，且缺乏透气性，使得植物根系只能进行无氧呼吸，长时间处于这种状况的植物极易产生霉斑等病变，导致植物死亡，因此，并不能完全代替土壤的实际效果，只能是作为无土栽培的一个小部分，当做装饰品来进行相关使用。本发明将农业用保水剂与彩色花土相结合，旨在为花卉业提供了—种具有保水、保肥、又有彩色装饰功能，且可以长期反复使用的绿色环保土壤替代品，从而真正意义上做到有效代替土壤。

由于高分子花土可吸收大量水分，保水性非常强，并且吸收的水分具有可逆性，可被植物吸收和利用，能在植物根系附近形成一个局部润湿的环境——形成“微型水库”，为植物生长发育提供所需水分；土壤中的保水剂，能改善土壤的理化性能，可以减少浇水次数并且提高肥料的利用率，促进植物生长，提高产量，同时起到节水、保水及防治水土流失的作用，可以大大增强抗旱能力。因此其在农业中具有广泛的研究发展前景。

本发明的核心成分，在选择上也有很大的不同。传统的淀粉类保水剂，凝胶强度较差、耐盐性差；而纤维类保水剂的吸水性差。因此，本发明选取了丙烯酸类保水剂，不仅生产成本低、工艺简单，且有效提高了吸水性能、凝胶强度以及保水剂的耐盐碱性。丙烯酸类保水剂的制备方法主要有水溶液聚合法、悬浮聚合法和乳液聚合法。悬浮聚合法和乳液聚合法在体系中引入了分散剂和乳化剂，在产品后期处理中程序复杂，且不能完全除去，容易造成杂质残留，这不仅降低了设备利用率，更对环境造成潜在危害，而水溶液聚合法过程简单，不仅降低了成本，而且通过优化工艺可以适合大批量工业生产，如中国专利（CN101104664A）公布了《丙烯酸与丙烯酰胺共聚制备保水剂的方法》其原料采用丙烯酸、丙烯酰胺水溶液共聚反应，生产出无污染、保水性能好的保水剂，但其吸水倍率大约只在200倍左右，吸水性能有待提高。而本发明在此基础上通过改进各原料配比，使得其吸水倍率有了大幅的的提高。

发明内容：

本发明旨在提供了一种具有一定观赏性、且同时能够具有蓄水、储水、储肥功能的彩色土壤替代品及其制备方法。

本发明提供的彩色高分子花土，其特征在于，高分子花土为：丙烯酸质量份数为3份，丙烯酰胺质量分数为4份，引发剂是以占单体总质量0.2～0.5％的过硫酸钾，交联剂是占单体总质量0.15～0.5％（优选0.2～0.3%）的N-N'亚甲基双丙烯酰胺，交联形成的网络状高分子化合物，超细着色剂均匀弥散或/和包裹在网络状高分子化合物材料中，且占单体总质量1～3％（优选1～2%），着色剂为非水溶性双偶氮颜料。

本发明上述彩色高分子花土的制备方法，采用的技术方案如下：

冰浴环境下，在带有搅拌的反应釜内加入氢氧化钠与水，待充分溶解后，在搅拌下用丙烯酸缓慢中和，然后分别加入丙烯酰胺、交联剂、引发剂，混合均匀后，再引入着色剂，使其均匀弥散在水相混合溶液当中，在55～70℃下密闭静止聚合。聚合后切割、干燥、粉碎处理成颗粒，得到最终产品。着色剂均匀弥散或包裹在高分子花土的网络结构中。

彩色高分子花土制备方法具体包括如下步骤：

a)在冰浴中，用氢氧化钠中和质量份数为3份的丙烯酸，使丙烯酸中和度在60％～70％范围内，后加入质量份数为4份的丙烯酰胺组成单体，并依次加入占单体总质量0.2～0.5％的过硫酸钾、占单体总质量0.15～0.5％的N-N'亚甲基双丙烯酰胺以及占单体总质量1～3％的非水溶性双偶氮颜料，以形成均匀的水相混合溶液；

b)将步骤a)水相混合液置入聚合槽中，放入高温反应箱内，密闭静止聚合，聚合反应的温度为55℃～80℃，进行阶梯升温反应，反应时间3～6h，使其完全反应。

c)待反应产物冷却后，对其进行切割、烘干、粉碎和过筛等步骤

之后，制得最终产物。

本发明提供的一种彩色高分子花土及其制备方法具有以下有益效果：

采用本方法制备的彩色高分子花土其吸水倍率达到800-1100gg^-1，吸盐倍率达到80-100gg^-1，在80℃的敞开环境下保温12h后，保水率仍在65%以上。同时，与以阳离子染料作为着色剂的产品相比，本发明采用非水溶性双偶氮颜料作为着色剂，上染率能达到50%，远高于阳离子染料的25-30%，且花土重复利用不褪色，真正做到了具有观赏性的土壤替代物。

本发明同时通过引入超细颗粒双偶氮颜料（粒度1～2μm）为着色剂，与整个反应体系进行着色聚合反应，制得了彩色保水剂。它既具有吸水、保水、保肥等保水剂的基础功能，又具有支撑植物生长的类土壤强度，而且还呈现出如水晶一般的不同色彩，且着色牢度高不易迁移，外界因素（如光照、水分）对其影响小，作为土壤代替物，不仅具有很好的观赏性，且可以反复使用，对动植物无危害，不会对环境潜在危害。可用于室内花卉的养殖。具有很强的商业价值。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本发明并不限于以下实施例。以下实施例和对比例的花土过同样的筛。

实施例1

一种彩色高分子花土及其制备方法，其方法是在冰浴环境中，取丙烯酸3份，加入带有搅拌器的反应釜中，用NaOH溶液调节，控制中和度在60%，待搅拌完全后，缓慢加入4份丙烯酰胺，持续搅拌，充分溶解后，依次加入占单体质量0.2%的过硫酸钾、0.15%的N-N'亚甲基双丙烯酰胺以及1.1%的非水溶性双偶氮颜料（如颜料黄93），直至溶液混合完全。将溶液移至高温反应箱中，依次在在55℃、60℃和70℃下分别保温1h、2.5h和1.5h，取出产物，待反应产物冷却后，进行切割、烘干、粉碎以及过筛处理，得到的彩色高分子花土。吸水倍率为753gg^-1，吸盐倍率为87gg^-1，在80℃的环境下保温12h，保水率63%，且花土多次重复利用不褪色。

实施例2

一种彩色高分子花土及其制备方法，其方法是在冰浴环境中，取丙烯酸3份加入带有搅拌器的反应釜中，用NaOH溶液调节，控制中和度在65%，待搅拌完全后，缓慢加入4份丙烯酰胺，持续搅拌，充分溶解后，依次加入占单体质量0.25%的过硫酸钾、0.3%的N-N'亚甲基双丙烯酰胺以及1.5%的非水溶性双偶氮颜料（如颜料黄93），搅拌直至溶液混合完全。将溶液移至高温反应箱中，依次在55℃、60℃和70℃下分别保温1.5h、2h和1h，取出产物，待反应产物冷却后，进行切割、烘干、粉碎以及过筛处理，得到的彩色高分子花土。吸水倍率为1168gg^-1，吸盐倍率为96gg^-1，在80℃的环境下保温12h，保水率68%，花土多次重复利用不褪色。（此组为较优方案）

实施例3

一种彩色高分子花土及其制备方法，其方法是在冰浴环境中，取丙烯酸3份加入带有搅拌器的反应釜中，用NaOH溶液调节，控制中和度在70%，待搅拌完全后，缓慢加入4份丙烯酰胺，持续搅拌，充分溶解后，依次加入占单体质量0.3%的过硫酸钾、0.45%的N-N'亚甲基双丙烯酰胺以及2.1%的非水溶性双偶氮颜料（如颜料黄93），搅拌直至溶液混合完全。将溶液移至高温反应箱中，依次在55℃、60℃和70℃下分别保温1.5h、2h和2h，取出产物，待反应产物冷却后，进行切割、烘干、粉碎以及过筛处理，得到的彩色高分子花土。吸水倍率为820gg^-1，吸盐倍率为75gg^-1，在80℃的环境下保温12h，保水率65%，且花土多次重复利用不褪色。

实施例4

一种彩色高分子花土及其制备方法，其方法是在冰浴环境中，取丙烯酸3份加入带有搅拌器的反应釜中，用NaOH溶液调节，控制中和度在65%，待搅拌完全后，缓慢加入4份丙烯酰胺，持续搅拌，充分溶解后，依次加入占单体质量0.45%的过硫酸钾、0.15%的N-N'亚甲基双丙烯酰胺以及1.8%的非水溶性双偶氮颜料（如颜料黄93），搅拌直至溶液混合完全。将溶液移至高温反应箱中，依次在55℃、60℃和70℃下分别保温2h、2h和1.5h，取出产物，待反应产物冷却后，进行切割、烘干、粉碎以及过筛处理，得到的彩色高分子花土。吸水倍率为950gg^-1，吸盐倍率为83gg^-1，在80℃的环境下保温12h，保水率60%，且花土多次重复利用不褪色。

对比例：

一种彩色高分子花土及其制备方法，其方法是在冰浴环境中，取丙烯酸4份加入带有搅拌器的反应釜中，用NaOH溶液调节，控制中和度在65%，待搅拌完全后，缓慢加入5份丙烯酰胺，持续搅拌，充分溶解后，依次加入占单体质量0.25%的过硫酸钾、0.3%的N-N'亚甲基双丙烯酰胺以及1.5%的非水溶性双偶氮颜料（如颜料黄93），搅拌直至溶液混合完全。将溶液移至高温反应箱中，依次在55℃、60℃和70℃下分别保温1.5h、2h和1h，取出产物，待反应产物冷却后，进行切割、烘干、粉碎以及过筛处理，得到的彩色高分子花土。吸水倍率为1302gg^-1，吸盐倍率为102gg^-1，在80℃的环境下保温12h，保水率32%。（考虑彩色高分子花土对保水性的要求，故此组不予考虑。）

Claims

1.一种彩色高分子花土，其特征在于，高分子花土为：丙烯酸质量份数为3份，丙烯酰胺质量份数为4份，引发剂是以占单体总质量0.2～0.5％的过硫酸钾，交联剂是占单体总质量0.15～0.5％的N,N'-亚甲基双丙烯酰胺，交联形成的网络状高分子化合物，超细着色剂均匀弥散或/和包裹在网络状高分子化合物材料中，且占单体总质量1～3％，着色剂为非水溶性双偶氮颜料,着色剂粒度为1～2μm，所述的丙烯酸是：在冰浴中，用氢氧化钠中和质量份数为3份的丙烯酸，使丙烯酸中和度在60％～70％范围内。

2.按照权利要求1的一种彩色高分子花土，其特征在于，交联剂占单体总质量0.2～0.3％。

3.按照权利要求1的一种彩色高分子花土，其特征在于，超细着色剂占单体总质量1～2％。

4.一种彩色高分子花土的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)在冰浴中，用氢氧化钠中和质量份数为3份的丙烯酸，使丙烯酸中和度在60％～70％范围内，后加入质量份数为4份的丙烯酰胺组成单体，并依次加入占单体总质量0.2～0.5％的过硫酸钾、占单体总质量0.15～0.5％的N,N'-亚甲基双丙烯酰胺以及占单体总质量1～3％的非水溶性双偶氮颜料，以形成均匀的水相混合溶液；

b)将步骤a)水相混合液置入聚合槽中，放入高温反应箱内，密闭静止聚合，聚合反应的温度为55℃～80℃，进行阶梯升温反应，反应时间3～6h，使其完全反应；

c)待反应产物冷却后，对其进行切割、烘干、粉碎和过筛步骤之后，制得最终产物。