CN110184074B - 一种可降解型保水剂及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可降解型保水剂及制备方法。该保水剂由天然植物青草、丙烯酸、聚丙烯酰胺、丙三醇、聚乙烯、二氧化钛和添加剂等原料通过微波加热法合成。其中天然植物青草的加入量为8～21wt％，丙烯酸的加入量为9～40wt％、聚丙烯酰胺的加入量为10～20wt％、碳酸钠的加入量为13～22wt％、丙三醇的加入量为1～10wt％、聚乙烯的加入量为2‑8wt％、二氧化钛的加入量为1～7wt％、添加剂的加入量为0.06～0.28wt％。各组分含量均为质量百分比。该保水剂综合性能好，能够快速地吸水，并具有很强的保水能力。另外，该保水剂成本较低，无毒无害，而且能够自然降解，对环境无污染。

Description

一种可降解型保水剂及制备方法
技术领域
本发明属于农业和林业土壤治理领域，涉及一种可降解型高性能保水剂及制备方法。
背景技术
近年来我国土壤变得贫瘠化和荒漠化越发严重，对农业生产和人民生活带来严重影响。我国干旱和半干旱地区所占比例达国土面积的50％以上，土壤的持水能力较低，容易蒸发，水分的利用度很低，因而干旱和土壤等问题日益成为困扰我国农林业的一大难题。实施节水抗旱技术是我国农业可持续发展的重要途径。保水剂具有快速吸水和保水的能力，对提高土壤的保水性具有很大的作用。国内外对保水剂的研究已经有几十年历史，取得很好的研究成果，保水剂的种类较多，可分为合成树脂系、淀粉系和植物纤维素系三类。其中，合成树脂类保水剂生产效率高，工艺简单，吸水性能好，但是成本高，耐盐性差，不易降解，对环境有污染。淀粉类保水剂虽然原料来源广，容易降解，无毒无害，但是耐盐性较差，重复吸水性能也较差，不稳定性。植物纤维素类保水剂原料来源广、价格低，耐盐性好，但是制备过程复杂。总之，当前各类保水剂虽然具有各自的优点，但是也有各有缺点，普遍存在着保肥性弱，综合性能差、成本高或者难降解等问题。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，提出了一种成本低且可降解型高性能保水剂的制备方法。
具体技术方案为：
一种可降解型保水剂，该保水剂包括原料的重量比如下：预处理后的天然植物青草8～21wt％、丙烯酸9～40wt％、聚丙烯酰胺10～20wt％、碳酸钠13～22wt％、丙三醇1～10wt％、聚乙烯2-8wt％、二氧化钛1～7wt％、添加剂0.063～0.280wt％。
进一步地，上述所用的添加剂为N-N亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸钾、海藻酸钠和十二烷基磺酸钠，按照质量比4：1：2：0.01配置的混合物。
进一步地，上述添加剂的加入量为所加入丙烯酸质量的0.7％。
进一步地，上述的天然植物青草为三叶草、大花草、狗尾巴草、稗草、牛筋草中的一种或两种以上的混合。
进一步地，上述的聚丙烯酰胺的平均分子量为2万-3万。
进一步地，上述的聚乙烯的平均分子量为1万-2万。
进一步地，上述的二氧化钛为金红石型，粒度为50-100目。
上述的可降解型保水剂的制备方法，包括步骤如下：
(1)对天然植物青草进行预处理：首先将青草进行粉碎处理，粉碎后的粒度范围20-50目，然后将其加入到4倍青草重量的碳酸钠溶液中进行浸泡，碳酸钠溶液的浓度为30wt％，浸泡4h后取出自然晾干；
(2)按照保水剂各原料的重量比混合物料，混合时加水，加水量为丙烯酸质量的1-3倍；
(3)对步骤(2)的混合物料进行微波加热，温度为40-60℃，反应时间3-12min，反应结束后取出烘干，得到可降解型保水剂。
进一步地，上述步骤(2)混合物料时，先将预处理过的天然植物青草、丙烯酸、聚丙烯酰胺、碳酸钠、丙三醇、聚乙烯与水充分搅拌，再加入添加剂和二氧化钛混合搅拌。
本发明的有益效果为，制备的保水剂保水能力强，三年内可自然降解成水、二氧化碳等无毒无害物质。另外成本低、综合性能强、制备工艺简单。
具体实施方式
以下实施例中，首先对天然植物青草进行预处理：首先将青草进行粉碎处理，粉碎后的粒度范围20-50目，然后将其加入到4倍青草重量的碳酸钠溶液中进行浸泡，碳酸钠溶液的浓度为30wt％，浸泡4h后取出自然晾干。
所用的添加剂均为N-N亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸钾、海藻酸钠和十二烷基磺酸钠，按照质量比4：1：2：0.01配置的混合物。
实施例一：
(1)将20目预处理过青草20Kg、丙烯酸36Kg、聚丙烯酰胺15Kg、碳酸钠17Kg、丙三醇2Kg、聚乙烯6Kg，放到微波反应器中，然后加入40Kg水，充分搅拌。
(2)10分钟后加入添加剂0.252Kg、60目二氧化钛4Kg，充分搅拌，然后微波加热到60℃，加热时间为7min。
(3)反应结束后取出反应物，将其烘干就能得到本产品。
该产品对去离子水的吸水率可达1020g/g,对生理盐水的吸水率可达54g/g，保水能力，80℃烘干，为24h，完全自然解降时间约为36个月。
实施例二：
(1)将30目预处理过青草17Kg、丙烯酸38Kg、聚丙烯酰胺19Kg、碳酸钠14Kg、丙三醇1Kg、聚乙烯6Kg，放到微波反应器中，然后加入50Kg水，充分搅拌。
(2)10分钟后加入添加剂0.266Kg、80目二氧化钛5Kg，充分搅拌，然后微波加热到50℃，加热时间为10min。
(3)反应结束后取出反应物，将其烘干就能得到本产品。
该产品对去离子水的吸水率可达1039g/g,对生理盐水的吸水率可达61g/g，保水能力，80℃烘干，为27h，完全自然解降时间约为38个月。
实施例三：
(1)将40目预处理过青草19Kg、丙烯酸32Kg、聚丙烯酰胺20Kg、碳酸钠19Kg、丙三醇5Kg、聚乙烯3Kg，放到微波反应器中，然后加入40Kg水，充分搅拌。
(2)10分钟后加入添加剂0.224Kg、90目二氧化钛2Kg，充分搅拌，然后微波加热到70℃，加热时间为4min。
(3)反应结束后取出反应物，将其烘干就能得到本产品。
该产品对去离子水的吸水率可达1030g/g,对生理盐水的吸水率可达56g/g，保水能力，80℃烘干，为26h，完全自然解降时间约为37个月。
实施例四：
(1)将50目预处理过青草13Kg、丙烯酸40Kg、聚丙烯酰胺17Kg、碳酸钠17Kg、丙三醇10Kg、聚乙烯2Kg，放到微波反应器中，然后加入52Kg水，充分搅拌。
(2)10分钟后加入添加剂0.280Kg、100目二氧化钛1Kg，充分搅拌，然后微波加热到65℃，加热时间为5min。
(3)反应结束后取出反应物，将其烘干就能得到本产品。
该产品对去离子水的吸水率可达1047g/g,对生理盐水的吸水率可达57g/g，保水能力，80℃烘干，为28h，完全自然解降时间约为39个月。

Claims (6)

1.一种可降解型保水剂的制备方法，其特征在于，包括步骤如下：
(1)对天然植物青草进行预处理：首先将青草进行粉碎处理，粉碎后的粒度范围20-50目，然后将其加入到4倍青草重量的碳酸钠溶液中进行浸泡，碳酸钠溶液的浓度为30wt％，浸泡4h后取出自然晾干；
(2)按照保水剂各原料的重量比混合物料，预处理后的天然植物青草8～21wt％、丙烯酸9～40wt％、聚丙烯酰胺10～20wt％、碳酸钠13～22wt％、丙三醇1～10wt％、聚乙烯2-8wt％、二氧化钛1～7wt％、添加剂0.063～0.280wt％；所用的添加剂为N-N亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸钾、海藻酸钠和十二烷基磺酸钠，按照质量比4：1：2：0.01配置的混合物；所述的二氧化钛为金红石型，粒度为50-100目；混合时加水，加水量为丙烯酸质量的1-3倍；
(3)对步骤(2)的混合物料进行微波加热，温度为40-60℃，反应时间3-12min，反应结束后取出烘干，得到可降解型保水剂。
2.根据权利1所述的可降解型保水剂的制备方法，其特征在于：添加剂的加入量为所加入丙烯酸质量的0.7％。
3.根据权利要求1或2所述的可降解型保水剂的制备方法，其特征在于，所述的天然植物青草为三叶草、大花草、狗尾巴草、稗草、牛筋草中的一种或两种以上的混合。
4.根据权利要求1或2所述的可降解型保水剂的制备方法，其特征在于，所述的聚丙烯酰胺的平均分子量为2万-3万。
5.根据权利要求1或2所述的可降解型保水剂的制备方法，其特征在于，所述的聚乙烯的平均分子量为1万-2万。
6.根据权利要求1所述的可降解型保水剂的制备方法，其特征在于，步骤(2)混合物料时，先将预处理过的天然植物青草、丙烯酸、聚丙烯酰胺、碳酸钠、丙三醇、聚乙烯与水充分搅拌，再加入添加剂和二氧化钛混合搅拌。
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