CN109776730A - 一种具有缓释功能的环境友好型土壤保水剂及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种具有缓释功能的环境友好型土壤保水剂及制备方法，采用天然大分子物质玉米淀粉作为原料，在添加适量交联剂和引发剂后将其与丙烯酸及丙烯酰胺按照一定比例进行接枝共聚反应，经反相悬浮聚合后，洗涤、干燥、粉碎制得成品。该保水剂吸去离子水的倍数为350‑850g/g，既可单独使用，也可与化肥进行结合制作成具有缓释功能的缓释化肥，对农业生产、环境保护等有着重要的生态意义。本发明实际操作简单，易于实施，对生产设备无特殊要求。属于保水剂领域。
Description
技术领域
本发明涉及一种具有缓释功能的环境友好型土壤保水剂及其制备方法，属于环境友好型农用产品领域。
背景技术
水和肥是农作物生长的基础条件，同时也是制约我国农业可持续发展的重要因素和资源。我国是一个水资源极为贫乏的国家，农业作为我国第一用水大户，用水量高达我国总用水量的80％左右。近年来，我国耕地普遍贫瘠化，为实现作物增产大量施用以低浓度单质速效性肥料为主的化肥，但由于其养分释放速率快，农作物并不能完全吸收利用。由此，造成因肥料利用率低下产生的直接经济损失，以及因肥素流入周边水体产生的河流、湖泊水体富营养化等环境问题。
针对上述速效肥料的不足，缓释化肥应运而生。缓释肥料是指能够缓慢释放或按农作物的需肥规律供给养分的肥料。缓释肥料与传统肥料相比，具有利用率高、肥效长、养分淋失少等特点，其最常见的种类就是包膜缓释化肥。包膜缓释化肥是一种由半透水性或不透水性物质涂覆在粒状水溶性肥料表面制得的一种肥料，其肥料成分是通过包膜的微孔、裂缝慢慢释放出来，具有很好的缓释效果。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种具有缓释功能的环境友好型土壤保水剂及制备方法，为农用土壤保水剂以及缓释肥料包膜材料的研究与应用提供技术参考。
为解决上述问题，拟采用这样一种具有缓释功能的环境友好型土壤保水剂的制备方法，具体方法如下,所述份数均为质量份：
将100份玉米淀粉放入三口烧瓶中，加入1500份去离子水，90℃水浴锅中搅拌糊化30min，置于室温冷却，记为溶液A；
称取300-450份丙烯酸与100-150份丙烯酰胺于烧杯中混合，缓慢滴加到冰水浴的NaOH水溶液中，待中和热缓慢散去后，依次加入0.02-0.05份N，N′-亚甲基双丙烯酰胺和3-6份过硫酸铵，记为溶液B；
将溶液A与溶液B混合后，记为溶液C；
向装有搅拌器和冷凝管的三口烧瓶中加入体积油水比为2的环己烷和60份分散剂Span80，记为溶液D；
在300r/min搅拌转速下，将溶液C以2-4d/s的速度慢慢加入溶液D中，待加完溶液后，移入60-68℃的恒温水浴锅反应3h；
待反应结束后，将产物置于烧杯中，用无水乙醇洗涤，剪碎后的产物置于55℃干燥箱中干燥至恒重。
吸水能力的测定：取0.5g成品于500mL三角瓶中，加入去离子水，测量其吸水24h后的质量，具体数值表示为：吸水能力(g/g)＝湿重(g)/干重(g)；
前述制备方法中，反应条件为丙烯酸中和度为60-70％，反应温度60-68℃，油水比为2；
本发明还提供了一种具有缓释功能的环境友好型土壤保水剂，其原料各组分质量份数为：玉米淀粉100份、反应单体丙烯酸300-450份、反应单体丙烯酰胺100-150份、交联剂N，N′-亚甲基双丙烯酰胺0.02-0.05份、引发剂过硫酸铵3-6份、分散剂Span8060份。
与现有技术相比，本发明优点如下：
1、本发明采用反相悬浮聚合法，淀粉与丙烯酸的接枝共聚反应通常采用水溶液法，而水溶液法除具有溶解性差、散热困难、易产生凝胶等不足外，在制备过程中还伴随废水的产生，采用反相悬浮聚合法能够有效避免上述问题；
2、缓释肥料的包膜层大多选用聚氨酯或聚烯烃类等化学合成高分子材料，该类材料既不能被植物吸收，还易对土壤环境造成二次污染，本发明采用无毒、可生物降解、来源丰富的天然高分子材料淀粉作为反应底物，制备得到的高吸水树脂保水剂是一种环境友好型产品；
3、本发明合成的新型高吸水树脂保水剂即可单独使用也可作为缓释化肥的包膜材料。
附图说明
图1为本发明方法的流程框图；
图2为本发明实例2的红外光谱分析图；
图3为本发明实例2所得样品放大500倍(a)、1000倍(b)下的电子扫描显微镜图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1：
2g玉米淀粉放入三口烧瓶中，加入30mL去离子水，90℃水浴锅中搅拌糊化30min，置于室温冷却，记为溶液A。
称量7.2g丙烯酸和1.8g丙烯酰胺于烧杯中混合，缓慢滴加到冰水浴的NaOH水溶液中，使丙烯酸中和度达到75％，待中和热缓慢散去后，依次加入7.056*10-4gN,N′-亚甲基双丙烯酰胺和0.324g过硫酸铵，记为溶液B。
将溶液A与溶液B混合后，记为溶液C。
向装有搅拌器和冷凝管三口烧瓶中，加入加水量的2倍体积的环己烷和1.2g分散剂Span80，记为溶液D。
在一定搅拌转速下，将溶液C以2-4d/s的速度慢慢加入溶液D中。待加完溶液后，移入65℃的恒温水浴锅反应3h，待反应结束后，所得产品经无水乙醇洗涤数次，剪碎后于55℃下烘干至恒重，粉碎过筛后制得成品，所得产品每克吸去离子水399.06g。
实施例2：
将2g玉米淀粉放入三口烧瓶中，加入30ml去离子水，90℃水浴锅中搅拌糊化30min，置于室温冷却，记为溶液A。
称量6.75g丙烯酸和2.25g丙烯酰胺于烧杯中混合，缓慢滴加到冰水浴的NaOH水溶液中，使丙烯酸中和度达到65％，待中和热慢慢散去后，依次加入7.056*10-4gN,N′-亚甲基双丙烯酰胺和0.324g过硫酸铵，记为溶液B。
将溶液A与溶液B混合后，记为溶液C。
向装有搅拌器和冷凝管三口烧瓶中，加入加水量的2倍环己烷和1.2g分散剂Span80，记为溶液D。
在一定搅拌转速下，将溶液C以2-4d/s的速度慢慢加入溶液D中。待加完溶液后，移入65℃的恒温水浴锅反应3h。所得产品经无水乙醇洗涤数次，剪碎后于55℃下烘干，粉碎过筛后制得成品，产品每克吸去离子水802.4g。
实施例3：
将2g玉米淀粉放入三口烧瓶中，加入30ml去离子水，90℃水浴锅中搅拌糊化30min，置于室温冷却，记为溶液A。
称量6.75g丙烯酸和2.25g丙烯酰胺于烧杯中混合，缓慢滴加到冰水浴的NaOH水溶液中，使丙烯酸中和度达到60％，待中和热慢慢散去后，依次加入7.056*10-4gN,N′-亚甲基双丙烯酰胺和0.324g过硫酸铵，记为溶液B。
将溶液A与溶液B混合后，记为溶液C。
向装有搅拌器和冷凝管三口烧瓶中，加入加水量的2倍环己烷和1.2g分散剂Span80，记为溶液D。
在一定搅拌转速下，将溶液C以2-4d/s的速度慢慢加入溶液D中。待加完溶液后，移入65℃的恒温水浴锅反应3h。所得产品经无水乙醇洗涤数次，剪碎后于55℃下烘干，粉碎过筛后制得成品，产品每克吸去离子水779.9g。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种具有缓释功能的环境友好型土壤保水剂的制备方法，其特征在于，具体方法如下,所述份数均为质量份：
将100份玉米淀粉放入三口烧瓶中，加入1500份去离子水，90℃水浴锅中搅拌糊化30min，置于室温冷却，记为溶液A；
称取300-450份丙烯酸与100-150份丙烯酰胺于烧杯中混合，缓慢滴加到冰水浴的NaOH水溶液中，待中和热缓慢散去后，依次加入0.02-0.05份N，N′-亚甲基双丙烯酰胺和3-6份过硫酸铵，记为溶液B；
将溶液A与溶液B混合后，记为溶液C；
向装有搅拌器和冷凝管的三口烧瓶中加入体积油水比为2的环己烷和60份分散剂Span80，记为溶液D；
在300r/min搅拌转速下，将溶液C以2-4d/s的速度慢慢加入溶液D中，待加完溶液后，移入60-68℃的恒温水浴锅反应3h；
待反应结束后，将产物置于烧杯中，用无水乙醇洗涤，剪碎后的产物置于55℃干燥箱中干燥至恒重。
2.根据权利要求1所述一种具有缓释功能的环境友好型土壤保水剂的制备方法，其特征在于，反应条件为：丙烯酸中和度为60-70％，反应温度60-68℃，油水比为2。
3.一种具有缓释功能的环境友好型土壤保水剂，其特征在于，其原料各组分质量份数为：玉米淀粉100份、反应单体丙烯酸300-450份、反应单体丙烯酰胺100-150份、交联剂N，N′-亚甲基双丙烯酰胺0.02-0.05份、引发剂过硫酸铵3-6份、分散剂Span8060份。
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