CN108219797A - 一种土壤保湿剂 - Google Patents

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葛亚明
刘俊稚
韩厚峰
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Abstract

本发明涉及土壤改良技术领域，公开了一种土壤保湿剂。该由保湿剂以下重量份数配比的原料制成：羟乙基纤维素40~50份、改性壳聚糖20~30份、粉煤灰5~8份、土壤稳定剂3~6份和聚天门冬氨酸2~5份。本发明保湿剂具有持久的保湿能力和能够促进植物对营养元素的吸收。

Description

一种土壤保湿剂
技术领域
本发明涉及土壤改良技术领域，尤其是涉及一种用于提高土壤的保湿、保水能力的制剂。
背景技术
水资源的紧缺使得农业节水的紧迫性日益增强，旱地农业及节水农业中使用保湿剂已成为一项重要的节水技术。保湿剂合成原料不同、制备方法各异、产品型号繁多，还没有标准的分类方法，文献报道主要有依据原料的来源、亲水化方法、不溶化方法、制品形态等分类方法。大部分文献将保水剂分为合成树脂系、淀粉系和植物纤维系三类。目前市场上的保水剂虽然具有保水性能，但对保水剂保水的持久性研究报道较少。
中国专利公开号为CN1962813公开了一种高效保水剂及其应用。保水剂包括保水剂以及淀粉与矿物质颗粒的混合物，植物可以从保水剂中吸收水分，当周围环境水量充足时，保水剂吸收，当周围环境干旱时，保水剂释放自身水分，提供给植物吸收。该保水剂随具有吸水性能和环保，但是其水分吸收后容易散失，保湿持久性差。
发明内容
本发明是为了克服现有技术保湿剂水分容易散失，保水持久性差问题，提供一种保水持久的保湿剂。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种土壤保湿剂，由以下重量份数配比的原料制成：羟乙基纤维素40～50份、改性壳聚糖20～30份、粉煤灰5～8份、土壤稳定剂3～6份和聚天门冬氨酸2～5份。
羟乙基纤维素具有良好的保水和亲水性能，在本发明中作为保湿剂的基本原料，改性的壳聚糖具有较好的亲水能力，粉煤灰组分中的二氧化硅具有多孔结构，改性的壳聚糖分子能够从穿插在二氧化硅的多孔结构中，改性壳聚糖吸收的水分能够保存在二氧化硅的多孔结构中，水分不容易散失，大大提高保湿剂保水能力。土壤稳定剂能够增加土壤颗粒的团聚，改良土壤结构，能够达到固土的目的。聚天门冬氨酸是一种水溶性仿生聚合物，作为植物养分的吸收促进剂，可以有效促进植物对营养元素的吸收，降低农作物成本，提高农作物的产量和品质。本发明各组分容易降解，绿色环保，不会对环境造成污染。
作为优选，所述改性壳聚糖的制备方法包括以下步骤：
(1)将3～5g的壳聚糖和120～140mL的0.1～0.2mol/L的氢氧化钾加入到四口瓶中，加热至60～70℃，然后加入5～10mL环氧溴丙烷，搅拌反应，静置至室温，得到反应液；
(2)将反应液加热至70～80℃，然后缓慢加入2～4g 1,6-己二胺，搅拌反应，冷却至室温；
(3)用丙酮洗去没有参加反应的1,6-己二胺，然后放入真空干燥箱中8～10h，得到改性的壳聚糖。
粉煤灰在与其它组分混合中，容易团聚，粉煤灰分散不均严重影响保湿剂的保湿能力，水分散失较快，本发明中壳聚糖和1,6-己二胺通过环氧溴丙烷交联聚合，形成的改性壳聚糖与粉煤灰具有较好的结合能力，改性壳聚糖一部分穿插在粉煤灰的多孔结构中，提高保湿剂的保水持久性能，另一部分粘附在粉煤灰的表面，大大提高了粉煤灰的分散能力，从而提高保湿剂保水的稳定性。1,6-己二胺交联反应过程中未参加反应的氨基具有亲水性能，进一步提高了保湿剂的亲水性能。
作为优选，所述步骤(1)中搅拌反应3～5h。
作为优选，所述步骤(2)中搅拌反应2～3h。
作为优选，所述步骤(3)中干燥温度控制在65～80℃。
作为优选，所述土壤稳定剂的制备方法包括以下步骤：将2～3g干燥的浒苔藻放入粉碎机中粉碎，加入到100～120mL的壬基酚聚氧乙烯醚中，然后再加入0.5～1g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，加热到60～70℃，搅拌反应2～3h，洗涤干燥后得到土壤稳定剂。
阴离子聚合物2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸和浒苔藻能够交联形成含有阴离子和阳离子的网状结构，形成的聚合物既可以吸收阴离子又可以吸收阳离子，提高保湿剂对土壤中无机离子的吸收能力，另外，其施加到土壤中能通过静电吸附作用团聚土壤颗粒，有效改良了土壤结构，增强土壤的抗侵蚀和抗崩解能力，实现固土目的。
因此，本发明具有如下有益效果：(1)具有较强的持久保水能力；(2)保湿性能好；(3)能够促进植物对营养元素的吸收；(4)改良土壤结构，实现固土目的。
具体实施方式
下面通过具体实施例，对本发明的技术方案做进一步说明。
本发明中，若非特指，所采用的原料和设备等均可从市场购得或是本领域常用的，实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域的常规方法。
实施例1
一种土壤保湿剂，其特征在于，由以下重量份数配比的原料制成：羟乙基纤维素40份、改性壳聚糖20份、粉煤灰5份、土壤稳定剂3份和聚天门冬氨酸2份。
其中，所述改性壳聚糖的制备方法包括以下步骤：
(1)将3g的壳聚糖和120mL的0.1mol/L的氢氧化钾加入到四口瓶中，加热至60℃，然后加入5mL环氧溴丙烷，搅拌反应3h，静置至室温，得到反应液；
(2)将反应液加热至70℃，然后缓慢加入2g 1,6-己二胺，搅拌反应2h，冷却至室温；
(3)用丙酮洗去没有参加反应的1,6-己二胺，然后放入真空干燥箱中8h，控制干燥温度在65℃，得到改性的壳聚糖。
其中，土壤稳定剂的制备方法包括以下步骤：将2g干燥的浒苔藻放入粉碎机中粉碎，加入到100mL的壬基酚聚氧乙烯醚中，然后再加入0.5g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，加热到60℃，搅拌反应2h，洗涤干燥后得到土壤稳定剂。
实施例2
一种土壤保湿剂，其特征在于，由以下重量份数配比的原料制成：羟乙基纤维素42份、改性壳聚糖23份、粉煤灰6份、土壤稳定剂4份和聚天门冬氨酸3份。
其中，所述改性壳聚糖的制备方法包括以下步骤：
(1)将3.5g的壳聚糖和125mL的0.12mol/L的氢氧化钾加入到四口瓶中，加热至63℃，然后加入6mL环氧溴丙烷，搅拌反应3.5h，静置至室温，得到反应液；
(2)将反应液加热至73℃，然后缓慢加入2.5g 1,6-己二胺，搅拌反应2.2h，冷却至室温；
(3)用丙酮洗去没有参加反应的1,6-己二胺，然后放入真空干燥箱中8.5h，控制干燥温度在68℃，得到改性的壳聚糖。
其中，土壤稳定剂的制备方法包括以下步骤：将2.2g干燥的浒苔藻放入粉碎机中粉碎，加入到105mL的壬基酚聚氧乙烯醚中，然后再加入0.6g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，加热到62℃，搅拌反应2.3h，洗涤干燥后得到土壤稳定剂。
实施例3
一种土壤保湿剂，其特征在于，由以下重量份数配比的原料制成：羟乙基纤维素45份、改性壳聚糖25份、粉煤灰6.5份、土壤稳定剂4.5份和聚天门冬氨酸3.5份。
其中，所述改性壳聚糖的制备方法包括以下步骤：
(1)将4g的壳聚糖和130mL的0.15mol/L的氢氧化钾加入到四口瓶中，加热至65℃，然后加入7mL环氧溴丙烷，搅拌反应4h，静置至室温，得到反应液；
(2)将反应液加热至75℃，然后缓慢加入3g 1,6-己二胺，搅拌反应2.5h，冷却至室温；
(3)用丙酮洗去没有参加反应的1,6-己二胺，然后放入真空干燥箱中9h，控制干燥温度在70℃，得到改性的壳聚糖。
其中，土壤稳定剂的制备方法包括以下步骤：将2.5g干燥的浒苔藻放入粉碎机中粉碎，加入到110mL的壬基酚聚氧乙烯醚中，然后再加入0.7g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，加热到65℃，搅拌反应2.5h，洗涤干燥后得到土壤稳定剂。
实施例4
一种土壤保湿剂，其特征在于，由以下重量份数配比的原料制成：羟乙基纤维素48份、改性壳聚糖27份、粉煤灰7份、土壤稳定剂5份和聚天门冬氨酸4份。
其中，所述改性壳聚糖的制备方法包括以下步骤：
(1)将4.5g的壳聚糖和135mL的0.18mol/L的氢氧化钾加入到四口瓶中，加热至67℃，然后加入8mL环氧溴丙烷，搅拌反应4.5h，静置至室温，得到反应液；
(2)将反应液加热至77℃，然后缓慢加入3.5g 1,6-己二胺，搅拌反应2.8h，冷却至室温；
(3)用丙酮洗去没有参加反应的1,6-己二胺，然后放入真空干燥箱中9.5h，控制干燥温度在75℃，得到改性的壳聚糖。
其中，土壤稳定剂的制备方法包括以下步骤：将2.8g干燥的浒苔藻放入粉碎机中粉碎，加入到115mL的壬基酚聚氧乙烯醚中，然后再加入0.8g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，加热到68℃，搅拌反应2.8h，洗涤干燥后得到土壤稳定剂。
实施例5
一种土壤保湿剂，其特征在于，由以下重量份数配比的原料制成：羟乙基纤维素50份、改性壳聚糖30份、粉煤灰8份、土壤稳定剂6份和聚天门冬氨酸5份。
其中，所述改性壳聚糖的制备方法包括以下步骤：
(1)将5g的壳聚糖和140mL的0.2mol/L的氢氧化钾加入到四口瓶中，加热至70℃，然后加入10mL环氧溴丙烷，搅拌反应5h，静置至室温，得到反应液；
(2)将反应液加热至80℃，然后缓慢加入1,6-己二胺，搅拌反应3h，冷却至室温；
(3)用丙酮洗去没有参加反应的4g 1,6-己二胺，然后放入真空干燥箱中10h，控制干燥温度在80℃，得到改性的壳聚糖。
其中，土壤稳定剂的制备方法包括以下步骤：将3g干燥的浒苔藻放入粉碎机中粉碎，加入到120mL的壬基酚聚氧乙烯醚中，然后再加入1g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，加热到70℃，搅拌反应3h，洗涤干燥后得到土壤稳定剂。
测试：
将实施例1～5制备的样品等量分别加入到相同重量的5份土壤中，加入相同重量的水分，每份样品进行称重M0，然后放入25℃的环境中30天后称重质量M1，水分损失率为：R＝M0-M1/M0。
实施例1 实施例2 实施例3 实施例4 实施例5
R(％) 2.3 1.7 2.0 2.2 1.9
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种土壤保湿剂，其特征在于，由以下重量份数配比的原料制成： 羟乙基纤维素40~50份、改性壳聚糖20~30份、粉煤灰5~8份、土壤稳定剂3~6份和聚天门冬氨酸2~5份。
2.根据权利要求1所述的一种土壤保湿剂，其特征在于，所述改性壳聚糖的制备方法包括以下步骤：
（1）将3~5g的壳聚糖和120~140mL的0.1~0.2mol/L的氢氧化钾加入到四口瓶中，加热至60~70℃，然后加入5~10mL环氧溴丙烷，搅拌反应，静置至室温，得到反应液；
（2）将反应液加热至70~80℃，然后缓慢加入2~4g1,6-己二胺，搅拌反应，冷却至室温；
（3）用丙酮洗去没有参加反应的1,6-己二胺，然后放入真空干燥箱中8~10h，得到改性的壳聚糖。
3.根据权利要求2所述的一种土壤保湿剂，其特征在于，所述步骤（1）中搅拌反应3~5h。
4.根据权利要求2所述的一种土壤保湿剂，其特征在于，所述步骤（2）中搅拌反应2~3h。
5.根据权利要求2所述的一种土壤保湿剂，其特征在于，所述步骤（3）中干燥温度控制在65~80℃。
6.根据权利要求1~5任一权利要求所述的一种土壤保湿剂，其特征在于，所述土壤稳定剂的制备方法包括以下步骤：将2~3g干燥的浒苔藻放入粉碎机中粉碎，加入到100~120mL的壬基酚聚氧乙烯醚中，然后再加入0.5~1g的2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，加热到60~70℃，搅拌反应2~3h，洗涤干燥后得到土壤稳定剂。
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