CN108587634A - 秸秆粉末和羟丙基甲基纤维素复合吸水保水剂的生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种秸秆粉末和羟丙基甲基纤维素复合吸水保水剂的生产方法，首先将秸秆芯煮沸，通过去除木质素的方法，在热力作用下使纤维解纤，降低了纤维的结晶度，增加了其塑性，同时在尿碱环境下易于溶解；本发明原料秸秆粉末具有价格低廉降解性好的优点，羟丙基甲基纤维素和秸秆粉末结合有助于结构的稳定性，该生产工艺简单，材料吸水后呈结合水的状态，避免传统自由水保水性能差的缺点，提高了保水的性能，有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及沙漠治理领域，特别是涉及一种秸秆粉末和羟丙基甲基纤维素复合吸水保水剂的生产方法。
背景技术
沙漠化作为一个生态问题是1977年联合国沙漠化会议以后才正式广泛采用，其内容为：“土地滋生生物潜力的削弱和破坏，最后导致类似沙漠情况，它是生态系统普遍恶化的一个方面，它削弱或破坏了生物的潜力。”由此可见，沙漠化与沙漠、戈壁不同，沙漠化不能抽调人为活动的实质，沙漠化的实质是人地关系矛盾造成生物或经济生产力下降与丧失，地表呈现类似沙漠景观的土地严重退化过程。沙漠化防治是人地关系相互协调，人与自然和谐相处，改善环境，土地生产力再恢复，经济可持续发展的过程。水土流失导致了土地沙漠化，而土地沙漠化正是水土流失的危害之一。由于水力侵蚀和风力侵蚀造成了土地退化，丧失了生产能力，北方地区表现为土地沙化，南方地区表现为土地石化。土地沙漠化严重地影响着人类的生活和生存，是我国经济和社会发展的制约因素。为此，利用高分子吸水材料及作物秸秆混合制备的吸水保水剂，不仅能改善沙漠化的严重，而且能为植物的生长提供所需的水分，它的可降解性也为持续发展带来了良好的展望。
发明内容
本发明的目的是提供一种秸秆粉末和羟丙基甲基纤维素复合吸水保水剂的生产方法，旨在改善土壤的吸水保水能力，并使在下雨时被储存在保水剂的水分能被各类植物所吸收，解决沙漠化的治理问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种秸秆粉末和羟丙基甲基纤维素复合吸水保水剂的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将秸秆用开水浸泡1h，去除水分，用烘箱调至100℃烘干，烘干后，加入球磨机中球磨，转速200-300r/min，得到秸秆粉末；
(2)将NaOH和尿素混合，加入水中，然后加入步骤(1)得到的秸秆粉末，再加入羟丙基甲基纤维素，搅拌均匀，在-10℃的环境下预冷2h，使秸秆粉末部分溶解于NaOH/尿素/水体系，得到秸秆粉末溶液；
(3)将步骤(2)中得到的秸秆粉末溶液置于60℃的水浴锅中，并在其中加入新戊二醇二缩水甘油醚(NGDE)和水，以300r/min的速度搅拌1h，制得复合吸水保水剂凝胶；
(4)将步骤(3)的复合吸水保水剂凝胶在养护箱中密封养护24h，放置真空冷冻干燥机中干燥，即得到秸秆粉末和羟丙基甲基纤维素复合吸水保水剂。
优选的，步骤(1)中，所述秸秆粉末平均粒径为80-100μm。
优选的，步骤(2)中，所述NaOH和尿素加入量分别为7份和11份，所述秸秆粉末加入量为2～4份，所述羟丙基甲基纤维素加入量为2～3份，所述水的加入量为80份。
优选的，步骤(3)中，所述新戊二醇二缩水甘油醚加入量为13～18份，水加入量为60份。
优选的，步骤(4)中，所述养护箱中温度为55～60℃。
本发明还提供一种通过上述制备方法制备得到的秸秆粉末和羟丙基甲基纤维素复合吸水保水剂。
本发明公开了以下技术效果：
(1)本发明首先将秸秆芯煮沸，通过去除木质素的方法，在热力作用下使纤维解纤，降低了纤维的结晶度，增加了其塑性，同时在尿碱环境下易于溶解；
(2)本发明原料秸秆粉末具有价格低廉降解性好的优点，羟丙基甲基纤维素和秸秆粉末结合有助于结构的稳定性，该生产工艺简单，材料吸水后呈结合水的状态，避免传统自由水保水性能差的缺点，提高了保水的性能，有良好的应用前景。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明制得的秸秆粉末和羟丙基甲基纤维素复合吸水保水剂的扫描电镜图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例1
1)将秸秆用开水浸泡1h，去除水分，然后用烘箱调至100℃将其烘干。将球磨机的转速调节成200-300r/min球磨，得到秸秆粉末，平均粒径为80-100μm，该秸秆可以为玉米秸秆、小麦秸秆、大豆秸秆、高粱秸秆、向日葵秸秆、花生秸秆、稻谷秸秆、棉花秸秆、草类秸秆，也可以是树木根茎、树叶、作物枝叶，还可以是稻壳或花生壳。
2)将7gNaOH和11g尿素混合，加入82g水中，然后将步骤1)中秸秆粉末加入2.0g，羟丙基甲基纤维素加入2.0g到溶液中搅拌均匀，在-10℃的环境下预冷2h，使秸秆粉末部分溶解于NaOH/尿素/水体系，得到秸秆粉末溶液。
3)将步骤2)中的溶液置于在60℃的水浴锅中，并在其中加入新戊二醇二缩水甘油醚16ml，然后再加入50g的水让凝胶有充分的扩散的体积，以300r/min的速度搅拌1h，得到复合吸水保水剂凝胶。
4)将步骤3)的复合吸水保水剂凝胶在60℃养护箱中密封养护24h，放置真空冷冻干燥机中干燥，即得到秸秆粉末和羟丙基甲基纤维素复合吸水保水剂。
实施例2
1)将秸秆用开水浸泡1h，去除水分，然后用烘箱调至100℃将其烘干。将球磨机的转速调节成200-300r/min球磨，得到秸秆粉末，平均粒径为80-100μm，该秸秆可以为玉米秸秆、小麦秸秆、大豆秸秆、高粱秸秆、向日葵秸秆、花生秸秆、稻谷秸秆、棉花秸秆、草类秸秆，也可以是树木根茎、树叶、作物枝叶，还可以是稻壳或花生壳。
2)将7gNaOH和11g尿素混合，加入82g水中，然后将步骤1)中秸秆粉末加入2.4g，羟丙基甲基纤维素加入2.0g到溶液中搅拌均匀，在-10℃的环境下预冷2h，使秸秆粉末部分溶解于NaOH/尿素/水体系，得到秸秆粉末溶液。
3)将步骤2)中的溶液在60℃的水浴锅中，并在其中加入新戊二醇二缩水甘油醚(NGDE)16ml，然后再加入50g的水让凝胶有充分的扩散的体积，以300r/min的速度搅拌1h，得到复合吸水保水剂凝胶。
4)将步骤3)的复合吸水保水剂凝胶在60℃养护箱中密封养护24h，放置真空冷冻干燥机中干燥，即得到秸秆粉末和羟丙基甲基纤维素复合吸水保水剂。
实施例3
1)将秸秆用开水浸泡1h，去除水分，然后用烘箱调至100℃将其烘干。将球磨机的转速调节成200-300r/min球磨，得到秸秆粉末，平均粒径为80-100μm，该秸秆可以为玉米秸秆、小麦秸秆、大豆秸秆、高粱秸秆、向日葵秸秆、花生秸秆、稻谷秸秆、棉花秸秆、草类秸秆，也可以是树木根茎、树叶、作物枝叶，还可以是稻壳或花生壳。
2)将7gNaOH和11g尿素混合，加入82g水中，然后将步骤1)中秸秆粉末加入2.8g，羟丙基甲基纤维素加入2.0g到溶液中搅拌均匀，在-10℃的环境下预冷2h，使秸秆粉末部分溶解于NaOH/尿素/水体系，得到秸秆粉末溶液。
3)将步骤2)中的溶液在60℃的水浴锅中，并在其中加入新戊二醇二缩水甘油醚16ml，然后再加入50g的水让凝胶有充分的扩散的体积，以300r/min的速度搅拌1h，得到复合吸水保水剂凝胶。
4)将步骤3)的复合吸水保水剂凝胶在60℃养护箱中密封养护24h，放置真空冷冻干燥机中干燥，即得到秸秆粉末和羟丙基甲基纤维素复合吸水保水剂。
实施例4
1)将秸秆用开水浸泡1h，去除水分，然后用烘箱调至100℃将其烘干。将球磨机的转速调节成200-300r/min球磨，得到秸秆粉末，平均粒径为80-100μm，该秸秆可以为玉米秸秆、小麦秸秆、大豆秸秆、高粱秸秆、向日葵秸秆、花生秸秆、稻谷秸秆、棉花秸秆、草类秸秆，也可以是树木根茎、树叶、作物枝叶，还可以是稻壳或花生壳。
2)将7gNaOH和11g尿素混合，加入82g水中，然后将步骤1)中秸秆粉末加入3.2g，羟丙基甲基纤维素加入2.0g到溶液中搅拌均匀，在-10℃的环境下预冷2h，2秸秆粉末部分溶解于NaOH/尿素/水体系，得到秸秆粉末溶液。
3)将步骤2)中的溶液在60℃的水浴锅中，并在其中加入新戊二醇二缩水甘油醚16ml，然后再加入50g的水让凝胶有充分的扩散的体积，以300r/min的速度搅拌1h，得到复合吸水保水剂凝胶。
4)将步骤3)的复合吸水保水剂凝胶在60℃养护箱中密封养护24h，放置真空冷冻干燥机中干燥，即得到秸秆粉末和羟丙基甲基纤维素复合吸水保水剂。
实施例1-4制得的秸秆粉末和羟丙基甲基纤维素复合吸水保水剂进行吸水测试，测量结果见表1。
表1
结果表明，随着秸秆粉末含量增加时，三维网状结构逐渐完整，吸水能力逐渐提高，当到达一定量时，吸水倍率最大。分子增大时，会产生过多的引发点，交联密度大，分子中平均动力学链长降低，吸水能力也相应的降低。秸秆粉末含量在实施例3时的吸水材料的吸水保水性能最好，吸水倍率达到了13.4倍。这种新型的保水剂用于抗旱具有成本低、使用方便、抗旱效果好、可降解性好的有点，最适用于沙漠地区。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (6)
1.一种秸秆粉末和羟丙基甲基纤维素复合吸水保水剂的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将秸秆用开水浸泡1h，去除水分，用烘箱调至100℃烘干，烘干后，加入球磨机中球磨，转速200-300r/min，得到秸秆粉末；
(2)将NaOH和尿素混合，加入水中，然后加入步骤(1)得到的秸秆粉末，再加入羟丙基甲基纤维素，搅拌均匀，在-10℃的环境下预冷2h，得到秸秆粉末溶液；
(3)将步骤(2)中得到的秸秆粉末溶液置于60℃的水浴锅中，并在其中加入新戊二醇二缩水甘油醚和水，以300r/min的速度搅拌1h，制得复合吸水保水剂凝胶；
(4)将步骤(3)的复合吸水保水剂凝胶在养护箱中密封养护24h，放置真空冷冻干燥机中干燥，即得到秸秆粉末和羟丙基甲基纤维素复合吸水保水剂。
2.根据权利要求1所述的一种秸秆粉末和羟丙基甲基纤维素复合吸水保水剂的生产方法，其特征在于，步骤(1)中，所述秸秆粉末平均粒径为80-100μm。
3.根据权利要求1所述的一种秸秆粉末和羟丙基甲基纤维素复合吸水保水剂的生产方法，其特征在于，步骤(2)中，所述NaOH和尿素加入量分别为7份和11份，所述秸秆粉末加入量为2～4份，所述羟丙基甲基纤维素加入量为2～3份，所述水的加入量为80份。
4.根据权利要求1所述的一种秸秆粉末和羟丙基甲基纤维素复合吸水保水剂的生产方法，其特征在于，步骤(3)中，所述新戊二醇二缩水甘油醚加入量为13～18份，水加入量为60份。
5.根据权利要求1所述的一种秸秆粉末和羟丙基甲基纤维素复合吸水保水剂的生产方法，其特征在于，步骤(4)中，所述养护箱中温度为55～60℃。
6.一种秸秆粉末和羟丙基甲基纤维素复合吸水保水剂，其特征在于，通过权利要求1～5任一项所述的制备方法制备得到。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112406204A (zh) * | 2020-11-10 | 2021-02-26 | 河北福赛生物科技发展有限公司 | 一种新型生物酶除味护理垫及制备方法 |
| CN114946601A (zh) * | 2021-02-24 | 2022-08-30 | 青岛冠中生态股份有限公司 | 一种超高海拔沙化地区建立植被系统的方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6593468B1 (en) * | 1997-10-20 | 2003-07-15 | Wolff-Walsrode Ag | Essentially fiber-free cellulose ether with improved water retention, method for the production and use thereof |
| CN104387609A (zh) * | 2014-11-18 | 2015-03-04 | 中国林业科学研究院林产化学工业研究所 | 一种纤维素多孔吸附材料的制备方法 |
-
2018
- 2018-08-06 CN CN201810882203.6A patent/CN108587634A/zh active Pending
Patent Citations (2)
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