CN104449750A - 一种保水剂及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种保水剂及其制备方法，其原材料按质量份数计包括以下组分：丙烯酸10-20份，可溶性纤维素5-15份，玉米淀粉5-15份，丙烯酰胺4-10份，N-羟甲基丙烯酰胺0.1-1份，过硫酸铵0.1-1份，过硫酸钾0.2-1份，水15-30份，质量百分比浓度为30-40％的氢氧化钠溶液45-60份。制备方法包括如下步骤：(A)将可溶性纤维素、所述玉米淀粉以及水混合搅拌均匀(B)加入丙烯酸、丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、过硫酸铵以及过硫酸钾混合搅拌均匀(C)取氢氧化钠溶液加入混合搅拌(D)放置使其交联后，冷却、切割、烘干以及粉碎后得到产品。本发明的保水剂对农作物的保水效果好、适用于干旱地区。
Description
技术领域
本发明涉及农业生产领域，具体而言，涉及一种保水剂及其制备方法。
背景技术
保水剂是一种吸水能力特别强的功能高分子材料。由于它大多数是由低分子物质经聚合反应合成的高聚物或者由高分子化合物经化学反应制成，所以又称吸水性树脂或高吸水性高分子。由于分子结构交联，分子网络所吸水分不能用一般物理方法挤出，故具有很强的保水性。它能迅速吸收比自身重数百倍甚至上千倍的去离子水，数十倍至近百倍的含盐水分，并且具有重复吸水的功能，吸水后膨胀为水凝胶，然后缓慢释放水分供种子发芽和作物生长利用，从而增强土壤保水性能、改良土壤结构、减少水的深层渗漏和土壤养分流失、提高水分利用率。保水剂适合在降水稀少、雨水年季分布不均匀的地区以及缺少灌溉水源的地区使用。
保水剂作为一种化学节水技术，是于20世纪70年代在美国农业部北方研究中心开发成功。随后美国、日本、法国等国家对保水剂在农林业中的应用进行了大量的研究，并进行了大面积的推广使用。国内对保水剂的研究开始于20世纪80年代中期，目前大部分产品已有一定规模。在“八五”和“九五”期间共在全国示范推广达1100多万亩。目前，土壤固化剂、复合土工膜料、坡面积雨固土材料、植物蒸腾抑制剂、种衣剂等大批保水剂已经在我国农林业中得到了实际应用。
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。
但是，现在在农业上用的保水剂普遍保水能力不强，尤其在干旱少雨的地区使用，正由于保水能力不强的原因会导致农作物生长缓慢，甚至会发生枯死的现象。
有鉴于此，特提出本发明。
发明内容
本发明的第一目的在于提供一种保水剂，所述的保水剂具有高效的保水能力以及可生物降解的能力等优点。
本发明的第二目的在于提供一种所述的保水剂的制备方法，该方法保水剂的制备方法具有操作简单、制备出的保水剂保水能力强、能有效促进农作物生长等优点。
为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
本发明实施例提供了一种保水剂，其原材料按质量份数计包括以下组分：丙烯酸10-20份，可溶性纤维素5-15份，玉米淀粉5-15份，丙烯酰胺4-10份，N-羟甲基丙烯酰胺0.1-1份，过硫酸铵0.1-1份，过硫酸钾0.2-1份，水15-30份，质量百分比浓度为30-40％的氢氧化钠溶液45-60份。
优选地，其原材料按质量份数计包括以下组分：丙烯酸10-15份，可溶性纤维素5-10份，玉米淀粉5-10份，丙烯酰胺4-8份，N-羟甲基丙烯酰胺0.1-0.4份，过硫酸铵0.1-0.4份，过硫酸钾0.2-0.6份，水15-25份，质量百分比浓度为30-40％的氢氧化钠溶液45-55份。
优选地，其原材料按质量份数计包括以下组分：丙烯酸10份，可溶性纤维素10份，玉米淀粉10份，丙烯酰胺4份，N-羟甲基丙烯酰胺0.3份，过硫酸铵0.3份，过硫酸钾0.4份，水20份，质量百分比浓度为30-40％的氢氧化钠溶液50份。
本发明实施例提供的保水剂，具有很高的保水能力，并且具有可生物降解的能力，不改变土壤环境，是一种绿色环保的农业药剂，适用于干旱缺水地区。
本发明实施例还提供了一种保水剂的制备方法，包括如下步骤：
(A)将所述可溶性纤维素、所述玉米淀粉以及所述水混合搅拌均匀后形成第一混合物；
(B)在第一混合物中加入所述丙烯酸、所述丙烯酰胺、所述N-羟甲基丙烯酰胺、所述过硫酸铵以及所述过硫酸钾混合搅拌均匀后形成第二混合物；
(C)取所述质量百分比浓度为30-40％的氢氧化钠溶液加入所述第二混合物中，在温度为45-50℃的条件下混合搅拌2-3h后停止搅拌得到第三混合物；
(D)将所述第三混合物放置使其交联后，经过冷却、切割、烘干以及粉碎步骤后得到产品。
本发明实施例提供的保水剂的制备方法，操作方法简单，在后续加入氢氧化钠时，由于发生的化学反应很剧烈，因此加入碱液的时候最好配制成低浓度，但是如果浓度过低又会混入大量的水，因此控制在质量浓度为30-40％的碱液为最佳配比，而且最好缓慢倒入，另外加入碱液之后，当物料逐渐出现粘稠状且显现微红色时，表明反应基本进行完毕，此时即可停止搅拌，一般在2-3h左右。
优选地，所述步骤(A)中，搅拌时间为30-40min，搅拌速率为100-200rad/min，进行充分搅拌使物料进行混合。
优选地，所述步骤(B)中，搅拌时间为30-40min，搅拌速率为100-200rad/min，进行充分搅拌使物料进行混合。
优选地，所述步骤(C)中，所述氢氧化钠溶液分2-3次添加在所述第二混合物中，为了使反应不至于太剧烈，氢氧化钠溶液最好分次加入，每次加入相等的量即可。
优选地，所述步骤(C)中，进行搅拌的搅拌速率为100-200rad/min，进行充分搅拌使物料进行混合。
优选地，所述步骤(D)中，进行烘干的温度为100-120℃，当反应完毕之后，物料在自然状态下由于发生交联会由流体状逐渐变成固体状，交联后在烘箱中进行充分的烘干使其中水分完全蒸发掉。
优选地，所述步骤(D)中，粉碎后产品的目粒度控制在10目以上，将得到的保水剂进行粉碎，以方便后续使用。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明实施例提供的保水剂，保水能力强，适用于干旱地区；
(2)保水剂具有生物降解能力，不会对环境造成污染，比较环保。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
保水剂的制备方法如下：
(A)以质量份数计，将可溶性纤维素5份、玉米淀粉5份以及水15份混合搅拌均匀后形成第一混合物；
(B)在第一混合物中加入丙烯酸10份、丙烯酰胺4份、N-羟甲基丙烯酰胺0.1份、过硫酸铵0.1份以及过硫酸钾0.2份混合搅拌均匀后形成第二混合物；
(C)取质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液45份加入第二混合物中，在温度为45℃的条件下混合搅拌2h后停止搅拌得到第三混合物；
(D)将第三混合物放置使其交联后，经过冷却、切割、烘干以及粉碎步骤后得到产品。
实施例2
保水剂的制备方法如下：
(A)以质量份数计，将可溶性纤维素15份、玉米淀粉15份以及水30份混合搅拌30min后形成第一混合物，搅拌速率控制在100rad/min；
(B)在第一混合物中加入丙烯酸20份、丙烯酰胺10份、N-羟甲基丙烯酰胺1份、过硫酸铵1份以及过硫酸钾1份混合搅拌30min后形成第二混合物，搅拌速率控制在100rad/min；
(C)取质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液30份加入第二混合物中，在温度为50℃的条件下搅拌，然后再取质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液30份加入第二混合物中，控制温度在50℃，共搅拌3h后停止搅拌得到第三混合物，搅拌速率为200rad/min；
(D)将第三混合物放置使其交联后，经过冷却、切割、在100℃下烘干以及粉碎至目粒度10目以上步骤后得到产品。
实施例3
保水剂的制备方法如下：
(A)以质量份数计，将可溶性纤维素10份、玉米淀粉10份以及水25份混合搅拌40min后形成第一混合物，搅拌速率控制在200rad/min；
(B)在第一混合物中加入丙烯酸15份、丙烯酰胺8份、N-羟甲基丙烯酰胺0.4份、过硫酸铵0.4份以及过硫酸钾0.6份混合搅拌40min后形成第二混合物，搅拌速率控制在200rad/min；
(C)取质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液20份加入第二混合物中，在温度为50℃的条件下搅拌，然后再取质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液20份加入第二混合物中，在温度为50℃的条件下搅拌，最后再取质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液20份加入第二混合物中，控制温度在50℃，共搅拌2h后停止搅拌得到第三混合物，搅拌速率为100rad/min；
(D)将第三混合物放置使其交联后，经过冷却、切割、在120℃下烘干以及粉碎至目粒度10目以上步骤后得到产品。
实施例4
保水剂的制备方法如下：
(A)以质量份数计，将可溶性纤维素10份、玉米淀粉10份以及水20份放入耐腐蚀开口容器内进行混合搅拌35min后形成第一混合物，搅拌速率控制在200rad/min；
(B)在第一混合物中加入丙烯酸10份、丙烯酰胺4份、N-羟甲基丙烯酰胺0.3份、过硫酸铵0.3份以及过硫酸钾0.4份混合搅拌35min后形成第二混合物，搅拌速率控制在150rad/min；
(C)取质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液20份加入第二混合物中，在温度为50℃的条件下搅拌，然后再取质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液20份加入第二混合物中，在温度为50℃的条件下搅拌，最后再取质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液10份加入第二混合物中，控制温度在50℃，边加边搅拌，当加完氢氧化钠后，物料出现粘稠微红色时，大约搅拌2h后停止搅拌，得到第三混合物，搅拌速率为100rad/min；
(D)将第三混合物提出容器，放置使其发泡交联后，经过冷却、切割、在110℃下烘干以及粉碎至目粒度10目以上步骤后得到产品。
实施例5
保水剂的制备方法如下：
(A)以质量份数计，将可溶性纤维素10份、玉米淀粉10份以及水20份放入塑料桶内进行混合搅拌35min后形成第一混合物，搅拌速率控制在200rad/min；
(B)在第一混合物中加入丙烯酸10份、丙烯酰胺4份、N-羟甲基丙烯酰胺0.3份、过硫酸铵0.3份以及过硫酸钾0.4份混合搅拌40min后形成第二混合物，搅拌速率控制在150rad/min；
(C)取质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液10份加入第二混合物中，在温度为45℃的条件下搅拌，然后再取质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液20份加入第二混合物中，在温度为45℃的条件下搅拌，最后再取质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液25份加入第二混合物中，控制温度在50℃，边加边搅拌，当加完氢氧化钠后，物料出现粘稠微红色时，大约搅拌2h后停止搅拌，得到第三混合物，搅拌速率为200rad/min；
(D)将第三混合物提出塑料桶，放置使其发泡交联后，经过冷却、切割、在110℃下烘干以及粉碎至目粒度10目以上步骤后得到产品。
实施例6
保水剂的制备方法如下：
(A)以质量份数计，将可溶性纤维素8份、玉米淀粉8份以及水20份放入耐腐蚀开口容器内进行混合搅拌35min后形成第一混合物，搅拌速率控制在100rad/min；
(B)在第一混合物中加入丙烯酸10份、丙烯酰胺4份、N-羟甲基丙烯酰胺0.3份、过硫酸铵0.3份以及过硫酸钾0.4份混合搅拌35min后形成第二混合物，搅拌速率控制在150rad/min；
(C)取质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液20份加入第二混合物中，在温度为45℃的条件下搅拌，然后再取质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液15份加入第二混合物中，在温度为45℃的条件下搅拌，最后再取质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液10份加入第二混合物中，控制温度在50℃，边加边搅拌，当加完氢氧化钠后，物料出现粘稠微红色时，大约搅拌2h后停止搅拌，得到第三混合物，搅拌速率为100rad/min；
(D)将第三混合物提出容器，放置使其发泡交联后，经过冷却、切割、在120℃下烘干以及粉碎至目粒度10目以上步骤后得到产品。
实施例7
保水剂的制备方法如下：
(A)以质量份数计，将可溶性纤维素10份、玉米淀粉10份以及水20份将放入塑料桶或耐腐蚀开口容器内进行混合搅拌30min后形成第一混合物，搅拌速率控制在150rad/min；
(B)在第一混合物中加入丙烯酸10份、丙烯酰胺4份、N-羟甲基丙烯酰胺0.3份、过硫酸铵0.2份以及过硫酸钾0.5份混合搅拌40min后形成第二混合物，搅拌速率控制在100rad/min；
(C)取质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液20份加入第二混合物中，在温度为50℃的条件下搅拌，然后再取质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液20份加入第二混合物中，在温度为50℃的条件下搅拌，最后再取质量百分比浓度为30％的氢氧化钠溶液10份加入第二混合物中，控制温度在50℃，边加边搅拌，当加完氢氧化钠后，物料出现粘稠微红色时，大约搅拌2h后停止搅拌，得到第三混合物，搅拌速率为150rad/min；
(D)将第三混合物提出容器，放置使其发泡交联后，经过冷却、切割、在110℃下烘干以及粉碎至目粒度10目以上步骤后得到产品。
实验例1
新疆某试验田，相邻两地同时播种小麦，一号地按常规种植，二号地播种时伴播本发明实施例4的保水剂，平均每亩播种1.5公斤保水剂。一号地每十五天浇水一次，共计浇水10次，二号地浇水3次，每次浇水水量相同。秋收时，一号地生产小麦平均每亩450公斤，二号地生产小麦平均每亩500公斤。小麦增产11％，用水量减少70％。
实验例2
按照农业标准NY/T 886-2004“农林保水剂”评价高效保水剂的性能。本发明实施例1-4的保水剂，其性能参数为：PH(1:250倍稀释)6.0-8.0；水分含量≤8％；达到产品的设计要求，彰显技术进步。本产品与市售产品对去离子水吸水倍数的对比结果如下表1所示：
表1对比结果
| 组别 | 去离子水吸水倍数 |
| 农林保水剂-1 | 489 |
| 农林保水剂-2 | 466 |
| 农林保水剂-3 | 517 |
| 实施例1 | 685 |
| 实施例2 | 690 |
| 实施例3 | 695 |
| 实施例4 | 685 |
从上表1的数据可知：在相同情况下下，本发明实施例1-4的保水剂吸去离子水的能力好于其他市售产品，达到标准要求。
实验例3
本发明实施例3的保水剂与市售产品对吸盐水倍数的对比结果如下表2所示：
表2对比结果
| 0.9％氯化钠溶液吸水倍数 | |
| 农林保水剂-1 | 56 |
| 农林保水剂-2 | 44 |
| 农林保水剂-3 | 39 |
| 实施例3 | 75 |
从上表2数据可知：在相同情况下，本发明实施例3的保水剂吸0.9％氯化钠溶液的能力好于其他市售产品，达到标准要求。
尽管已用具体实施例来说明和描述了本发明，然而应意识到，在不背离本发明的精神和范围的情况下可以作出许多其它的更改和修改。因此，这意味着在所附权利要求中包括属于本发明范围内的所有这些变化和修改。
Claims (10)
1.一种保水剂，其特征在于，其原材料按质量份数计包括以下组分：丙烯酸10-20份，可溶性纤维素5-15份，玉米淀粉5-15份，丙烯酰胺4-10份，N-羟甲基丙烯酰胺0.1-1份，过硫酸铵0.1-1份，过硫酸钾0.2-1份，水15-30份，质量百分比浓度为30-40％的氢氧化钠溶液45-60份。
2.根据权利要求1所述的一种保水剂，其特征在于，其原材料按质量份数计包括以下组分：丙烯酸10-15份，可溶性纤维素5-10份，玉米淀粉5-10份，丙烯酰胺4-8份，N-羟甲基丙烯酰胺0.1-0.4份，过硫酸铵0.1-0.4份，过硫酸钾0.2-0.6份，水15-25份，质量百分比浓度为30-40％的氢氧化钠溶液45-55份。
3.根据权利要求1所述的一种保水剂，其特征在于，其原材料按质量份数计包括以下组分：丙烯酸10份，可溶性纤维素10份，玉米淀粉10份，丙烯酰胺4份，N-羟甲基丙烯酰胺0.3份，过硫酸铵0.3份，过硫酸钾0.4份，水20份，质量百分比浓度为30-40％的氢氧化钠溶液50份。
4.权利要求1-3任一项所述的保水剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(A)将所述可溶性纤维素、所述玉米淀粉以及所述水混合搅拌均匀后形成第一混合物；
(B)在第一混合物中加入所述丙烯酸、所述丙烯酰胺、所述N-羟甲基丙烯酰胺、所述过硫酸铵以及所述过硫酸钾混合搅拌均匀后形成第二混合物；
(C)取所述质量百分比浓度为30-40％的氢氧化钠溶液加入所述第二混合物中，在温度为45-50℃的条件下混合搅拌2-3h后停止搅拌得到第三混合物；
(D)将所述第三混合物放置使其交联后，经过冷却、切割、烘干以及粉碎步骤后得到产品。
5.根据权利要求4所述的保水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(A)中，搅拌时间为30-40min，搅拌速率为100-200rad/min。
6.根据权利要求4所述的保水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(B)中，搅拌时间为30-40min，搅拌速率为100-200rad/min。
7.根据权利要求4所述的保水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(C)中，所述氢氧化钠溶液分2-3次添加在所述第二混合物中。
8.根据权利要求4所述的保水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(C)中，进行搅拌的搅拌速率为100-200rad/min。
9.根据权利要求4所述的保水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(D)中，进行烘干的温度为100-120℃。
10.根据权利要求4所述的保水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤(D)中，粉碎后产品的目粒度控制在10目以上。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20150325 |