CN106010559A - 一种含有膨润土的盐碱地玉米用保水剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种含有膨润土的盐碱地玉米用保水剂及其制备方法，所述保水剂，包括淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、膨润土、岩藻粉、小球藻粉、花生皮粉、荞麦秸秆粉，所述制备方法包括淀粉和膨润土的处理，所述淀粉的处理包括制备单体溶液步骤、淀粉糊化步骤、膨润土超声处理步骤及聚合步骤，本发明还提供上述保水剂在盐碱地玉米种植中的应用。本发明的有益效果：本发明制备的保水剂在自来水、雨水、0.9%NaCl溶液的吸水能力强，在自来水中吸水能力可达到自身重量的830～940倍，在雨水中吸水能力可达到自身重量的730～850倍，在0.9%NaCl溶液中吸水能力可达到自身重量的330～410倍。

Description

一种含有膨润土的盐碱地玉米用保水剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种含有膨润土的盐碱地玉米用保水剂及其制备方法，属于保水剂技术领域。

背景技术

膨润土是以蒙脱石为主要矿物成分的非金属矿产，蒙脱石结构是由两个硅氧四面体夹一层铝氧八面体组成的2：1型晶体结构，由于蒙脱石晶胞形成的层状结构存在某些阳离子，如Cu、Mg、Na、K等，且这些阳离子与蒙脱石晶胞的作用很不稳定，易被其它阳离子交换，故具有较好的离子交换性。

膨润土具有强的吸湿性和膨胀性，可吸附8～15倍于自身体积的水量，体积膨胀可达数倍至30倍；在水介质中能分散成胶凝状和悬浮状，这种介质溶液具有一定的黏滞性、触变性和润滑性；有较强的阳离子交换能力；对各种气体、液体、有机物质有一定的吸附能力，最大吸附量可达5倍于自身的重量；它与水、泥或细沙的掺和物具有可塑性和黏结性；具有表面活性的酸性漂白土（活性白土、天然漂白土-酸性白土）能吸附有色离子。

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。

现有的保水剂存在的缺陷如下：

1、现有的保水剂在自来水、雨水、0.9%NaCl溶液的吸水能力差或者在自来水、雨水吸水能力好，但在0.9%NaCl溶液的吸水能力很差；

2、现有的保水剂在自来水、雨水、0.9%NaCl溶液的保水能力差或者在自来水、雨水保水能力好，但在0.9%NaCl溶液的保水能力很差；

3、现有的保水剂对不同水分条件下对土壤具有保水效果差；

4、现有的保水剂降解性能差，易对土壤造成污染；

5、现有的保水剂对盐碱地中土壤的保水能力差。

发明内容

本发明为解决现有技术存在的不足，提供一种含有膨润土的盐碱地玉米用保水剂及其制备方法，以实现以下发明目的：

(1)本发明制备的保水剂在自来水、雨水、0.9%NaCl溶液的吸水能力强；

(2)本发明制备的保水剂在自来水、雨水、0.9%NaCl溶液的保水能力强；

(3)本发明制备的保水剂对不同水分条件下对土壤具有保水效果好；

(4)本发明制备的保水剂降解性能好，对土壤无污染；

(5)本发明制备的保水剂对盐碱地中土壤的保水效果好；

（6）本发明制备的保水剂应用于盐碱地玉米中进行保水时，对玉米无副作用，安全性高。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种含有膨润土的盐碱地玉米用保水剂，所述保水剂，包括淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、膨润土、岩藻粉、小球藻粉、花生皮粉、荞麦秸秆粉。

以下是对上述技术方案的进一步限定：

所述保水剂，以重量份计，包括以下组分: 淀粉30～70份、丙烯酸130～350份、丙烯酰胺38～100份、10～30分、硫酸钾1.2～3份、磷酸铵1～3份、岩藻粉1.2～3份、小球藻粉0.5～1.5份、花生皮粉1.2～3份、荞麦秸秆粉1.6～4.3份、绿僵菌1.2～3份、发酵鸡粪1.2～3份、发酵羊粪1.5～4.3份、轻石粉1～3份、珍珠岩粉1.5～4.3份、亮氨酸1.2～3份、脯氨酸0.6～1.5份、复硝酚钠1.2～3份、引发剂0.8～2.2份、交联剂0.05～0.15份、水140～370份。

所述淀粉包括玉米淀粉、豆薯淀粉、竹芋淀粉、山药淀粉、蕉芋淀粉，所述各成分的质量比为15：7：4：5：3。

所述引发剂为过硫酸铵；所述交联剂为N,N～亚甲基双丙烯酰胺。

所述膨润土的目数为100-400目。

所述岩藻粉和小球藻粉的目数为80～240目；所述花生皮粉和荞麦秸秆粉的目数为30～200目；所述发酵鸡粪和发酵羊粪是干燥的目数为30～120目粉；所述轻石粉和珍珠岩粉的目数为100～300目。

一种含有膨润土的盐碱地玉米用保水剂的制备方法，所述制备方法包括淀粉和膨润土的处理，所述淀粉的处理包括制备单体溶液步骤、淀粉糊化步骤、膨润土超声处理步骤及聚合步骤。

所述淀粉糊化步骤，在三口烧瓶中加入淀粉和水搅拌成浆，通入氮气，加热至70～75℃下搅拌糊化反应60～90min，反应结束后，冷却至30～37℃。

所述膨润土超声处理步骤，将膨润土分散于水中,再将一定量十六烷基三甲基氯化铵溶于热水后加入膨润土悬浮液中,用650～850W功率超声波处理35min时间。

一种含有膨润土的盐碱地玉米用保水剂及其在盐碱地玉米种植中的应用，所述保水剂的用量为4～7kg/亩。

采用以上技术方案，本发明的有益效果为：

1、本发明制备的保水剂在自来水、雨水、0.9%NaCl溶液的吸水能力强，在自来水中吸水能力可达到自身重量的830～940倍，在雨水中吸水能力可达到自身重量的730～850倍，在0.9%NaCl溶液中吸水能力可达到自身重量的330～410倍。

2、本发明制备的保水剂在自来水、雨水、0.9%NaCl溶液的保水能力强，放置10天后，在自来水中保水能力可达到自身重量的620～740倍，在雨水中保水能力可达到自身重量的590～670倍，在0.9%NaCl溶液中保水能力可达到自身重量的170～300倍。

3、本发明制备的保水剂对不同水分条件下对土壤具有良好的保水效果，添加保水剂后含水量50%的砂土完全蒸发需9～12天，添加保水剂后含水量75%的砂土完全蒸发需12～13天，添加保水剂后含水量50%的壤土完全蒸发需12～16天，添加保水剂后含水量75%的壤土完全蒸发需15～18天。

4、本发明制备的保水剂降解性能好，对土壤无污染，保水剂酶解36h的降解率为49%～54%，保水剂酶解48h的降解率为66%～73%，保水剂酶解72h的降解率为79%～85%，保水剂酶解96h的降解率为87%～93%。

5、本本发明制备的保水剂对盐碱地中土壤的保水能力具有良好的效果，对盐碱地中土壤的保水能力：灌溉后1d土壤含水量为69%～73%，灌溉后3d土壤含水量为53%～64%，灌溉后5d土壤含水量为49%～54%，灌溉后7d土壤含水量为40%～48%，灌溉后9d土壤含水量为32%～44%。

6、本发明制备的保水剂使用后，玉米种植地中氮、磷、钾肥的使用量减少。使用后，玉米种植地中氮、磷、钾肥的使用量：氮肥使用量22～25kg/亩、磷肥使用量9～12kg/亩、钾肥使用量28～31kg/亩。

7、本发明制备的杀虫剂对玉米植株无任何副作用，安全性高，还取得意想不到的效果，玉米植株的产量有明显的提高作用，亩产达860-1100斤；玉米中碳水化合物和膳食纤维含量也显著提高，碳水化合物含量为21.3-23.0g/100g，膳食纤维含量为3.0-3.4g/100g。

具体实施方式

以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1 一种含有膨润土的盐碱地玉米用保水剂

所述保水剂，各原料组分的质量比例为：

淀粉30份、丙烯酸130份、丙烯酰胺38份、膨润土10份、硫酸钾1.2份、磷酸铵1份、岩藻粉1.2份、小球藻粉0.5份、花生皮粉1.2份、荞麦秸秆粉1.6份、绿僵菌1.2份、发酵鸡粪1.2份、发酵羊粪1.5份、轻石粉1份、珍珠岩粉1.5份、亮氨酸1.2份、脯氨酸0.6份、复硝酚钠1.2份、引发剂0.8份、交联剂0.05份、水140份。

所述淀粉包括玉米淀粉、豆薯淀粉、竹芋淀粉、山药淀粉、蕉芋淀粉，所述各成分的质量比为15：7：4：5：3；

所述丙烯酸有效成分含量为99%；

所述丙烯酰胺有效成分含量为98%；

所述膨润土的目数为100-400目；

所述硫酸钾有效成分含量为51%；

所述磷酸铵有效成分含量为98%；

所述岩藻粉和小球藻粉的目数为80～240目；

所述花生皮粉和荞麦秸秆粉的目数为30～200目；

所述绿僵菌采用市场上现有的产品，其中有效活菌含量为200亿/g；

所述发酵鸡粪和发酵羊粪是干燥的目数为30～120目粉；

所述轻石粉和珍珠岩粉的目数为100～300目；

所述亮氨酸的有效成分含量为45%；

所述脯氨酸的有效成分含量为45%；

所述复硝酚钠的有效成分含量为98%；

所述引发剂为过硫酸铵；

所述交联剂为N,N～亚甲基双丙烯酰胺，N,N～亚甲基双丙烯酰胺的浓度为1mg/ml。

实施例2一种含有膨润土的盐碱地玉米用保水剂

所述保水剂，各原料组分的质量比例为：

淀粉50份、丙烯酸240份、丙烯酰胺70份、膨润土20份、硫酸钾2份、磷酸铵2份、岩藻粉2份、小球藻粉1份、花生皮粉2份、荞麦秸秆粉3份、绿僵菌2份、发酵鸡粪2份、发酵羊粪3份、轻石粉2份、珍珠岩粉3份、亮氨酸2份、脯氨酸1份、复硝酚钠2份、引发剂1.5份、交联剂0.1份、水260份。

所述淀粉包括玉米淀粉、豆薯淀粉、竹芋淀粉、山药淀粉、蕉芋淀粉，所述各成分的质量比为15：7：4：5：3；

所述丙烯酸有效成分含量为99%；

所述丙烯酰胺有效成分含量为98%；

所述膨润土的目数为100-400目；

所述硫酸钾有效成分含量为51%；

所述磷酸铵有效成分含量为98%；

所述岩藻粉和小球藻粉的目数为80～240目；

所述花生皮粉和荞麦秸秆粉的目数为30～200目；

所述绿僵菌采用市场上现有的产品，其中有效活菌含量为200亿/g；

所述发酵鸡粪和发酵羊粪是干燥的目数为30～120目粉；

所述轻石粉和珍珠岩粉的目数为100～300目；

所述亮氨酸的有效成分含量为45%；

所述脯氨酸的有效成分含量为45%；

所述复硝酚钠的有效成分含量为98%；

所述引发剂为过硫酸铵；

所述交联剂为N,N～亚甲基双丙烯酰胺，N,N～亚甲基双丙烯酰胺的浓度为1mg/ml。

实施例3一种含有膨润土的盐碱地玉米用保水剂

所述保水剂，各原料组分的质量比例为：

淀粉70份、丙烯酸350份、丙烯酰胺100份、膨润土30份、硫酸钾3份、磷酸铵3份、岩藻粉3份、小球藻粉1.5份、花生皮粉3份、荞麦秸秆粉4.3份、绿僵菌3份、发酵鸡粪3份、发酵羊粪4.3份、轻石粉3份、珍珠岩粉4.3份、亮氨酸3份、脯氨酸1.5份、复硝酚钠3份、引发剂2.2份、交联剂0.15份、水370份。

所述淀粉包括玉米淀粉、豆薯淀粉、竹芋淀粉、山药淀粉、蕉芋淀粉，所述各成分的质量比为15：7：4：5：3；

所述丙烯酸有效成分含量为99%；

所述丙烯酰胺有效成分含量为98%；

所述膨润土的目数为100-400目；

所述硫酸钾有效成分含量为51%；

所述磷酸铵有效成分含量为98%；

所述岩藻粉和小球藻粉的目数为80～240目；

所述花生皮粉和荞麦秸秆粉的目数为30～200目；

所述绿僵菌采用市场上现有的产品，其中有效活菌含量为200亿/g；

所述发酵鸡粪和发酵羊粪是干燥的目数为30～120目粉；

所述轻石粉和珍珠岩粉的目数为100～300目；

所述亮氨酸的有效成分含量为45%；

所述脯氨酸的有效成分含量为45%；

所述复硝酚钠的有效成分含量为98%；

所述引发剂为过硫酸铵；

所述交联剂为N,N～亚甲基双丙烯酰胺，N,N～亚甲基双丙烯酰胺的浓度为1mg/ml。

实施例4一种含有膨润土的盐碱地玉米用保水剂及其制备方法

所述植物保水剂，制备方法包括：

（1）淀粉和膨润土的处理：

a、称取

称取实施例1～3所述的淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、膨润土、引发剂、交联剂、水。

b、制备单体溶液

在反应瓶中加入丙烯酸，然后在冰水浴冷却下用滴液漏斗慢慢加入20%氢氧化钠溶液，进行中和反应，调节pH值为6.5～7.5，丙烯酸的中和度为65%；

c、淀粉糊化

在三口烧瓶中加入淀粉和水搅拌成浆，通入氮气，加热至70～75℃下搅拌糊化反应60～90min，反应结束后，冷却至30～37℃，得到糊化后的淀粉；

d、膨润土超声处理

先将膨润土分散于水中,再将一定量十六烷基三甲基氯化铵溶于热水后加入膨润土悬浮液中,用650～850W功率超声波处理35min时间，过滤反应液,蒸馏水洗涤有机化膨润土至滤液不含氯离子，得到改性膨润土；

e、聚合

往糊化后的淀粉中加入中和好的丙烯酸溶液、丙烯酰胺溶液、改性膨润土、引发剂、交联剂，在氨气保护下，在温度28～33℃下搅拌45min～90min，混合均匀；反应物混合均匀后，水浴加热并逐渐升温至50℃-55℃进行反应，反应完成后冷却至20～25℃，制得含膨润土淀粉产物；

（2）称取各成分

按照实施例1～3所述的保水剂配方，称取硫酸钾、磷酸铵、岩藻粉、小球藻粉、花生皮粉、荞麦秸秆粉、绿僵菌、发酵鸡粪、发酵羊粪、轻石粉、珍珠岩粉、亮氨酸、脯氨酸、复硝酚钠。

（3）混合

将制得含膨润土淀粉产物、硫酸钾、磷酸铵、岩藻粉、小球藻粉、花生皮粉、荞麦秸秆粉、绿僵菌、发酵鸡粪、发酵羊粪、轻石粉、珍珠岩粉、亮氨酸、脯氨酸、复硝酚钠混合均匀，制得混合物；

（4）制得粒剂

将上述混合物输送到造粒机进行干燥制粒，干燥温度为34℃～45℃，制得粒剂，然后过60-200目的筛网，含水量控制在1%以内。

实施例5一种含有膨润土的盐碱地玉米用保水剂的性能测试

（1）保水剂吸水性能测定

首先准确称取实施例1至实施例3制备的保水剂样品10g放置于纱布袋中，分别置于不同水介质（雨水、自来水）及浓度为0.9%的NaCl水溶液中，使保水剂样品与溶液充分接触，室温下放置24h，吸水后过滤至30S无水滴下为准。过滤后，称取样品吸水后的重量，测定保水剂吸水后的重量能够达到自身重量的倍数。

（2）保水剂的保水性能测定

将上述实验中吸水饱和的保水剂放置在空气中，在20～25℃下放置10天，测定保水剂重量能够达到自身重量的倍数。

（3）保水剂在不同水分条件下对土壤保水能力的影响

测定保水剂在不同水分条件下对土壤保水能力，在土壤达到饱和状态的不同水分条件下，分别添加本发明的保水剂，查看土壤内水分完全蒸发所需天数。

由此可见本发明制备的保水剂在土壤中使用后，大大提高了土壤的保水能力。

（4）保水剂的降解性能

准确称取实施例1至实施例3制备的保水剂样品1g，添加到100ml蒸馏水中，用1mol/LHCI调pH至4.6后，在30℃磁力搅拌下加入淀粉酶1%，及纤维素酶4%，酶解36～96h后的残渣用水洗净表面糊状物，50℃烦躁24h后称重。

降解率%=［（G1－G2）/W］×100%

其中，G1是酶解前样品的质量（g），G2是酶解后样品的质量（g），W为样品中淀粉的质量（g）。

实施例6一种含有膨润土的盐碱地玉米用保水剂在玉米种植地中应用

在盐碱地中开辟出四个试验小区，分别为试验小区A、试验小区B、试验小区C和试验小区D，每个试验小区的长度大约为10～15m，四个试验小区的土壤中水含量一致，土壤中含水量为10%，先对盐碱地用土壤调节剂进行调节，然后再种植上玉米。

试验小区A：将实施例1中产品在水源处将保水剂干剂吸水成凝胶剂后用桶或袋装至地里，保水剂干剂的用量为4～7kg/亩，在植株行距主茎5～20cm处挖一平行沟，深至根部，把凝胶剂均匀撒入沟内，翻混均匀后覆土掩盖，并进行灌溉，灌溉完成后立即测定土壤中含水量。

试验小区B：将实施例2中产品在水源处将保水剂干剂吸水成凝胶剂后用桶或袋装至地里，保水剂干剂的用量为4～7kg/亩，在植株行距主茎5～20cm处挖一平行沟，深至根部，把凝胶剂均匀撒入沟内，翻混均匀后覆土掩盖，并进行灌溉，灌溉完成后立即测定土壤中含水量。

试验小区C：将实施例3中产品在水源处将保水剂干剂吸水成凝胶剂后用桶或袋装至地里，保水剂干剂的用量为4～7kg/亩，在植株行距主茎5～20cm处挖一平行沟，深至根部，把凝胶剂均匀撒入沟内，翻混均匀后覆土掩盖，并进行灌溉，灌溉完成后立即测定土壤中含水量。

试验小区D：作为对照试验小区，不施用本保水剂，对种植地进行灌溉，灌溉完成后立即测定土壤中含水量。

调查与统计方法：分别在种植地灌溉后的1天、3天、5天、7天、9天。

试验结果：

（1）本发明制备的保水剂对盐碱地中土壤的保水能力具有良好的效果。

对盐碱地中土壤的保水能力：灌溉后1d土壤含水量为69%～73%，灌溉后3d土壤含水量为53%～64%，灌溉后5d土壤含水量为49%～54%，灌溉后7d土壤含水量为40%～48%，灌溉后9d土壤含水量为32%～44%。

表1 本发明制备的保水剂对盐碱地中土壤的保水效果

（2）本发明制备的保水剂使用后，玉米种植地中氮、磷、钾肥的使用量减少。

使用后，玉米种植地中氮、磷、钾肥的使用量：氮肥使用量22～25kg/亩、磷肥使用量9～12kg/亩、钾肥使用量28～31kg/亩，具体指标见表2。

表2 本发明制备的保水剂使用后玉米种植地中的氮磷钾肥使用量

（3）本发明制备的杀虫剂对玉米植株无任何副作用，安全性高，还取得意想不到的效果，玉米植株的产量有明显的提高作用，亩产达860-1100斤；玉米中碳水化合物和膳食纤维含量也显著提高，碳水化合物含量为21.3-23.0g/100g，膳食纤维含量为3.0-3.4g/100g，具体见表3。

表3 玉米的产量、玉米中膳食纤维以及碳水化合物含量

本发明中对照为不使用本发明所述保水剂情况。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种含有膨润土的盐碱地玉米用保水剂，其特征在于：所述保水剂，包括淀粉、丙烯酸、丙烯酰胺、膨润土、岩藻粉、小球藻粉、花生皮粉、荞麦秸秆粉。

2.根据权利要求1所述的一种含有膨润土的盐碱地玉米用保水剂，其特征在于：所述保水剂，以重量份计，包括以下组分: 淀粉30～70份、丙烯酸130～350份、丙烯酰胺38～100份、10～30分、硫酸钾1.2～3份、磷酸铵1～3份、岩藻粉1.2～3份、小球藻粉0.5～1.5份、花生皮粉1.2～3份、荞麦秸秆粉1.6～4.3份、绿僵菌1.2～3份、发酵鸡粪1.2～3份、发酵羊粪1.5～4.3份、轻石粉1～3份、珍珠岩粉1.5～4.3份、亮氨酸1.2～3份、脯氨酸0.6～1.5份、复硝酚钠1.2～3份、引发剂0.8～2.2份、交联剂0.05～0.15份、水140～370份。

3.根据权利要求2所述的一种含有膨润土的盐碱地玉米用保水剂，其特征在于：所述淀粉包括玉米淀粉、豆薯淀粉、竹芋淀粉、山药淀粉、蕉芋淀粉，所述各成分的质量比为15：7：4：5：3。

4.根据权利要求2所述的一种含有膨润土的盐碱地玉米用保水剂，其特征在于：所述引发剂为过硫酸铵；所述交联剂为N,N～亚甲基双丙烯酰胺。

5.根据权利要求2所述的一种含有膨润土的盐碱地玉米用保水剂，其特征在于：所述膨润土的目数为100-400目。

6.根据权利要求2所述的一种含有膨润土的盐碱地玉米用保水剂，其特征在于：所述岩藻粉和小球藻粉的目数为80～240目；所述花生皮粉和荞麦秸秆粉的目数为30～200目；所述发酵鸡粪和发酵羊粪是干燥的目数为30～120目粉；所述轻石粉和珍珠岩粉的目数为100～300目。

7.一种含有膨润土的盐碱地玉米用保水剂的制备方法，其特征在于：所述制备方法包括淀粉和膨润土的处理，所述淀粉的处理包括制备单体溶液步骤、淀粉糊化步骤、膨润土超声处理步骤及聚合步骤。

8.根据权利要求7所述的一种含有膨润土的盐碱地玉米用保水剂的制备方法，其特征在于：所述淀粉糊化步骤，在三口烧瓶中加入淀粉和水搅拌成浆，通入氮气，加热至70～75℃下搅拌糊化反应60～90min，反应结束后，冷却至30～37℃。

9.根据权利要求6所述的一种含有膨润土的盐碱地玉米用保水剂的制备方法，其特征在于：所述膨润土超声处理步骤，将膨润土分散于水中,再将一定量十六烷基三甲基氯化铵溶于热水后加入膨润土悬浮液中,用650～850W功率超声波处理35min时间。

10.一种含有膨润土的盐碱地玉米用保水剂及其在盐碱地玉米种植中的应用，其特征在于：所述保水剂的用量为4～7kg/亩。