CN104087303A

CN104087303A - 一种园林绿化用的高效环保型保水剂及其制备方法

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Publication number: CN104087303A
Application number: CN201410280846.5A
Authority: CN
Inventors: 苗永刚; 邹江宁; 孙仲桂; 卢麟麟; 董博; 王立丰
Original assignee: City With Hills And Waters Liaoning Garden Landscape Co Ltd
Current assignee: City With Hills And Waters Liaoning Garden Landscape Co Ltd
Priority date: 2014-06-20
Filing date: 2014-06-20
Publication date: 2014-10-08

Abstract

本发明涉及园林绿化和生态环境保护领域，具体为一种园林绿化用的高效环保型保水剂及其制备方法。所述的保水剂是由以下重量份数的物质组成的:羧甲基纤维素、工业级丙烯酸、中和剂、营养型添加剂、引发剂、交联剂组成。所述保水剂的制备方法：采用丙烯酸为单体，以碱液为中和剂，采用水溶液聚合方法，以羧甲基纤维素和营养型添加剂作为原料，加入交联剂与引发剂，在氮气氛保护下，经交联，聚合反应，再经干燥，粉碎制成。本发明具有生产工艺简单、成本低、高吸水性、营养型、可降解、环保无毒等优点，对抗旱、保墒、改良土壤、植树、种草等都有显著效果，可广泛应用于园林苗圃生产、绿化工程施工、绿地维护等众多园林绿化领域。

Description

一种园林绿化用的高效环保型保水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及园林绿化和生态环境保护领域，具体为一种园林绿化用的高效环保型保水剂及其制备方法。

背景技术

随着城市化的进程，城市绿地面积不断扩大，园林施工和绿地管养的工作越加繁重，需要消耗大量的水资源。据新会园林管理处2006年统计，维护1ha的城市绿地一年要消耗1500m³净水，淋水总费用(水费、机械费和人工费)达5925.00元/ha，淋水总费用占绿地维护总成本的16.9％。因此发挥保水剂在园林绿化—节水、保水保肥与改良土壤的作用，有效降低资源消耗，减少因施用化肥农药对环境造成的污染，这对改善人居生态环境，具有重大的社会效益。

保水剂是具有强力吸水和保水能力的高分子聚合物,在吸附几百上千倍的水后又能缓慢释放供植物生长利用，具有重复吸水的功能。保水剂除了保水性以外，还起到土壤改良剂、化肥缓释剂的功能。保水剂作为新型功能性材料，应用已涉及多个领域，但在城市园林绿化中却鲜见使用，原因在于对保水剂的认识不足，其次是市场上保水剂品种分类混乱，选择不当或使用不当都会产生负面影响。

目前，市场上常见的保水剂产品存在以下几方面问题：

1、目前市场上常用的保水剂只具有保水这种单一的功能。但由于植物生长中还需要各种不同的微量元索，这时就需要添加其它的添加剂，因此会导致成本升高，操作过程复杂。

2、目前现有技术中的农用保水剂，一般都是淀粉型的保水剂。虽然在普通土囊中具有不错的使用效果，但是却完全不适用于盐碱地的保水。而我国北方地区具有大量的盐碱地，由于无法种植植物，导致大量土地的荒废和沙漠化，造成非常严重的资源浪费。在盐碱地上使用普通的淀粉型保水剂，保水剂分子会很快被盐碱侵蚀而失去保水的效果。

3、目前土壤用保水剂经常使用钠型保水剂。如果钠型保水剂长期施用与土壤，则土壤中的钠离子含量过高，会造成板土壤结，从而对植物生长，以及环境带来危害。

因此，市场缺乏适合于园林绿化专用的一种高效保水剂。

发明内容

本发明的目的是提供一种园林绿化用的高效环保型保水剂及其制备方法。

为实现以上目的，本发明所采用的技术方案为：

一种园林绿化用的高效环保型保水剂，保水剂按重量份计，丙烯酸盐溶液100-200份，羧甲基纤维素溶液100-150份，营养型添加剂5-17份，引发剂溶液5-20份，交联剂溶液1-12份。

其中，丙烯酸盐溶液的配制为冰浴条件下，向丙烯酸溶液中搅拌条件下加入浓度为20％-40％(质量百分比)的中和剂溶液，使混合液pH值为6.5-7.5，即得到丙烯酸盐溶液。

所述的中和剂为氢氧化钾溶液或氨水溶液。

所述的羧甲基纤维素为羧甲基纤维素钠。

所述的营养型添加剂为硫酸锌、硫酸锰、硼砂、磷酸二氢钾和硝酸钾中至少两种物质的混合。

所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸氨。

所述的交联剂为丙三醇、环氧氯丙烷或N,N一亚甲基双丙烯酰胺。

一种园林绿化用的高效环保型保水剂的制备方法,

a.冰浴条件下，向丙烯酸溶液中搅拌条件下加入浓度为20％-40％(质量百分比)的中和剂溶液，使混合液pH值为6.5-7.5，即得到丙烯酸盐溶液；

b.向上述丙烯酸盐溶液中加入营养型添加剂，待溶解后，再按上述比例加入羧甲基纤维素水溶液和交联剂水溶液，搅拌均匀；

c.向上述步骤b混合液中持续通入氮气，使混合液中空气排除，而后将混合液温度提高到20℃～40℃，反应0.5～1小时；

d.按上述重量份数将引发剂水溶液加入到步骤c的混合液中搅拌均匀，而后缓慢将温度控制在50℃～90℃，待溶液呈粘稠状后，干燥粉碎过30～80目筛子即得高效保水剂胶体。

按重量份数计，所述丙烯酸溶液为30-50份；所述中和剂溶液为20～40份氢氧化钾或氨水，缓慢搅拌下加入60-160份水；所述羧甲基纤维素水溶液是将0.8-2份羧甲基纤维素，放入100～150份水中，搅拌均匀得到溶液；所述交联剂水溶液为0.5～2份丙三醇或环氧氯丙烷或N,N一亚甲基双丙烯酰胺，加入30～50份水中搅拌均匀；所述引发剂水溶液为20～50份水溶解1～5份过硫酸钾或过硫酸钠或过硫酸氨。

本发明所具有的优点：

1、本发明提供的含有微量元素的复合型保水剂不仅对植物具有保水作用，而且还可以提供氮、磷、钾等植物生长所必需的微量元素，因此只施用本保水剂即可满足保水及提供微量元素双重作用，这样就可以降低成本，并且能够简化操作过程。

2、本发明方法中对丙烯酸进行中和用的中和剂是氨水或氢氧化钾而非氢氧化钠，引入的氮素部分提高了保水剂的N/C比，有利于在保水剂土壤环境中自然降解；氢氧化钾的引入可以作为肥力因子，在降解后发挥作用。同时最终分解物为二氧化碳，水，氨态氮或钾离子，可以被作物吸收利用。一方面是可给保水剂带来营养型成分，另一方面更可避免因使用含钠的高分子保水剂，降解后不易被作物吸收而造成的土壤板结和盐碱化现象。

3、本发明中直接采用合成的羧甲基纤维素钠可直接溶于水，使接枝反应在均相溶液状态下进行，比直接利用玉米皮制备保水剂时的反应效率要高很多，可以有效提高接枝反应速度和反应效率。

4、本发明与合成类、淀粉类高吸水性树脂相比，纤维素高吸水性树脂其耐盐性好，其pH值易调节，抗生物降解的性能较好，具有重要的环保意义和经济价值。解决目前保水剂在盐碱地生态植被绿化修复中不可降解、价格较高和耐盐性较差的问题。

5.本发明生产工艺较简单，价格低廉，不需要大型仪器设备，在普通实验室即可完成。保水剂为固体形态，有利于产品的开发、推广和应用。

6.本发明保水剂克服了现有化学保水剂品种和功能相对单一、应用价格过高、不耐盐碱、易造成污染环境、缺乏植物生长所需营养等问题，进而本发明保水剂具有低成本、高吸水性、可降解、环保、无毒、富含营养型成分等优点的园林绿化专用高效环保型保水剂及其制备方法。

具体实施方式

下述实施例中各物质的量均按照重量份数来进行换算。

实施例1

本实施例按如下步骤制备园林绿化用的高效环保型保水剂:

a、先将30份丙烯酸加入中和混合器中，在搅拌状态下将质量浓度为20％(20gKOH与80g水混合)氢氧化钾溶液加入中合反应器内，在冰浴条件下中和pH值至6.8，控制反应的最大温度不超过60℃，制成丙烯酸盐溶液；

b、随后加入5份营养型添加剂，待溶解后，再加入100份羧甲基纤维素水溶液与10份交联剂水溶液，搅拌均匀。

c、向混合液中持续通入3～7升/分钟流量的氮气，使混合液中空气排除，而后将混合液温度提高到30℃，反应0.5小时；

d、加入6份引发剂水溶液，搅拌均匀并缓慢将温度控制在70℃，待溶液呈粘稠状后，干燥粉碎过30目筛子即得高效保水剂胶体。

按重量份数计，所述的中和剂为20份氢氧化钾，缓慢搅拌下加入80份水；所述的羧甲基纤维素水溶液是将0.8份羧甲基纤维素钠，放入99.2份水中，搅拌均匀得到溶液；所述的交联剂水溶液为0.6份N,N一亚甲基双丙烯酰胺，加入50份水中搅拌均匀；所述的引发剂水溶液为20份水溶解2.4份过硫酸氨。

吸水能力测试：所得保水剂在去离子水、自来水和生理盐水中的最大吸水倍率为(克/克)634、440、89；

保水能力测试：所得保水剂经过12h，在室温(约24℃)下，水分损失只有2.7％；

再生能力测试：所得保水剂测得其吸水倍率后进行烘干，并再次让其吸水，测得其对去离子水的吸水倍数为618克/克。

实施例2

本实施例按如下步骤制备园林绿化用的高效环保型保水剂:

a、先将40份丙烯酸加入中和混合器中，在搅拌状态下将质量浓度20％氨水溶液加入中合反应器内，在冰浴条件下中和pH值至7.0，控制反应的最大温度不超过60℃，来制成丙烯酸盐溶液；

b、随后加入11份营养型添加剂，待溶解后，再加入120份羧甲基纤维素水溶液与10份交联剂水溶液，搅拌均匀。

c、向混合液中持续(以3-7升/分钟)的流量速度通入氮气，使混合液中空气排除，而后将混合液温度提高到35℃℃，反应0.65小时；

d、加入10份引发剂水溶液，搅拌均匀并缓慢将温度控制在75℃，待溶液呈粘稠状后，干燥粉碎过50目筛子即得高效保水剂胶体。

按重量份数计，所述的中和剂为20份氨水，缓慢搅拌下加入80份水；所述的羧甲基纤维素水溶液是将1份羧甲基纤维素钠，放入119份水中，搅拌均匀得到溶液；所述的交联剂水溶液为0.6份N,N一亚甲基双丙烯酰胺，加入50份水中搅拌均匀；所述的引发剂水溶液为20份水溶解2.4份过硫酸钾。

实施例3

本实施例按如下步骤制备园林绿化用的高效环保型保水剂:

a、先将50丙烯酸加入中和混合器，在搅拌状态下将质量浓度40％氢氧化钾溶液加入中合反应器内，在冰浴条件下中和pH值至7.2，控制反应的最大温度不超过60℃，制成丙烯酸盐溶液；

b、随后加入17份营养型添加剂，待溶解后，再加入150份羧甲基纤维素水溶液与12份交联剂水溶液，搅拌均匀。

c、向混合液中持续通入3～7升/分钟流量的氮气，使混合液中空气排除，而后将混合液温度提高到40℃，反应0.5小时；

d、加入8份引发剂水溶液，搅拌均匀并缓慢将温度控制在80，待溶液呈粘稠状后，干燥粉碎过80目筛子即得高效保水剂胶体。

按重量份数计，所述的中和剂为40份氢氧化钾，缓慢搅拌下加入60份水；所述的羧甲基纤维素水溶液是将1.2份羧甲基纤维素钠，放入148.8份水中，搅拌均匀得到溶液；所述的交联剂水溶液为0.6份N,N一亚甲基双丙烯酰胺，加入50份水中搅拌均匀；所述的引发剂水溶液为20份水溶解2.4份过硫酸氨。

Claims

1.一种园林绿化用的高效环保型保水剂，其特征在于：保水剂按重量份计，丙烯酸盐溶液100-200份，羧甲基纤维素溶液100-150份，营养型添加剂5-17份，引发剂溶液5-20份，交联剂溶液1-12份。

2.按权利要求1所述的园林绿化用的高效环保型保水剂,其特征在于：所述丙烯酸盐溶液为冰浴条件下，向丙烯酸溶液中搅拌条件下加入浓度为20％-40％(质量百分比)的中和剂溶液，使混合液pH值为6.5-7.5，即得到丙烯酸盐溶液。

3.按权利要求2所述的园林绿化用的高效环保型保水剂，其特征在于：所述的中和剂为氢氧化钾溶液或氨水溶液。

4.按权利要求1所述的园林绿化用的高效环保型保水剂，其特征在于：所述的羧甲基纤维素为羧甲基纤维素钠。

5.按权利要求1所述的园林绿化用的高效环保型保水剂,其特征在于：所述的营养型添加剂为硫酸锌、硫酸锰、硼砂、磷酸二氢钾和硝酸钾中至少两种物质的混合。

6.按权利要求1所述的园林绿化用的高效环保型保水剂,其特征在于：所述的引发剂为过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸氨。

7.按权利要求1所述的园林绿化用的高效环保型保水剂,其特征在于：所述的交联剂为丙三醇、环氧氯丙烷或N,N一亚甲基双丙烯酰胺。

8.一种权利要求1所述的园林绿化用的高效环保型保水剂的制备方法,其特征在于：

9.按权利要求8所述的园林绿化用的高效环保型保水剂的制备方法,其特征在于：按重量份数计，所述丙烯酸溶液为30-50份；所述中和剂溶液为20～40份氢氧化钾或氨水，缓慢搅拌下加入60-160份水；所述羧甲基纤维素水溶液是将0.8-2份羧甲基纤维素，放入100～150份水中，搅拌均匀得到溶液；所述交联剂水溶液为0.5～2份丙三醇或环氧氯丙烷或N,N一亚甲基双丙烯酰胺，加入30～50份水中搅拌均匀；所述引发剂水溶液为20～50份水溶解1～5份过硫酸钾或过硫酸钠或过硫酸氨。