CN113337291A - 一种用于园林绿化土壤的保水剂及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及园林绿化技术领域，具体涉及一种用于园林绿化土壤的保水剂及其制备方法，按照质量份数，所述用于园林绿化土壤的保水剂包含18‑30份聚丙烯酸、12‑20份交联聚丙烯酸、6‑10份交联聚丙烯酸盐、12‑20份玉米交联淀粉。本发明提供的用于园林绿化土壤的保水剂既能保持土壤表层水分，又能保持土壤深层水分，同时还具有改良土壤的作用。

Description

一种用于园林绿化土壤的保水剂及其制备方法
技术领域
本发明涉及园林绿化技术领域，具体涉及一种用于园林绿化土壤的保水剂及其制备方法。
背景技术
园林绿化土壤和农田、林地不同，其来源较为复杂，比如刚开发的耕作天地，有荒山土秃岭，同时也有人群居住较为集中的城市绿地，园林绿化土壤的主要特点为土壤层次紊乱、垃圾较多、表观密度高、有机质供含量少、土壤的pH值偏高。
随着城市化的进程，城市绿地面积不断扩大，园林施工和绿地管养的工作越加繁重，需要消耗大量的水资源。据新会园林管理处2006年统计，维护1ha的城市绿地一年要消耗1500m3净水，淋水总费用达5925.00元/ha，淋水总费用占绿地维护总成本的16.9％。因此发挥保水剂在园林绿化的节水、保水与改良土壤的作用，对于有效降低资源消耗，减少因施用化肥农药对环境造成的污染，和对改善人居生态环境方面，都具有重大意义。
保水剂是具有强力吸水和保水能力的混合物，在吸附几百上千倍的水后又能缓慢释放供植物生长利用，具有重复吸水的功能。保水剂除了保水性以外，还起到土壤改良剂、化肥缓释剂的作用。
目前土壤用保水剂经常使用钠型保水剂，如果钠型保水剂长期施用，则土壤中的钠离子含量过高，会造成土壤结板，从而对植物生长以及环境带来危害。而且目前土壤用的保水剂多数对于保持土壤表层水分有效果，但是对于土壤深层水分的保持效果不佳，无法从根本上解决土壤保水问题。
因此，在绿化技术领域，特别是在园林绿化技术领域，存在既能保持土壤表层水分，又能保持土壤深层水分的保水剂的强烈需求。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于园林绿化土壤的保水剂，既能保持土壤表层水分，又能保持土壤深层水分，同时还具有改良土壤的作用。
为此，本发明提供了以下技术方案。
第一方面，本发明提供了一种用于园林绿化土壤的保水剂，包含聚丙烯酸、交联聚丙烯酸、交联聚丙烯酸盐、玉米交联淀粉。
在优选的实施方式中，所述交联聚丙烯酸盐为交联聚丙烯酸铵。
在优选的实施方式中，所述聚丙烯酸、交联聚丙烯酸、交联聚丙烯酸盐和玉米交联淀粉的质量比为3-18:2-12:1-6:2-12。
在优选的实施方式中，所述用于园林绿化土壤的保水剂还包含硅藻土、草木灰、pH调节剂。
在优选的实施方式中，所述pH调节剂为腐植酸和氢氧化钠。
第二方面，本发明提供一种用于园林绿化土壤的保水剂，包含聚丙烯酸、交联聚丙烯酸、交联聚丙烯酸铵、玉米交联淀粉、硅藻土、草木灰、腐植酸、氢氧化钠，所述聚丙烯酸、交联聚丙烯酸、交联聚丙烯酸铵和玉米交联淀粉的质量比为3-18:2-12:1-6:2-12。
在优选的实施方式中，按照质量份数，所述用于园林绿化土壤的保水剂包含：
18-30份聚丙烯酸，例如，所述聚丙烯酸的质量份数可以为18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29或30份；
12-20份交联聚丙烯酸，例如，所述交联聚丙烯酸的质量份数可以为12、13、14、15、16、17、18、19或20；
6-10份交联聚丙烯酸铵，例如，所述交联聚丙烯酸铵的质量份数可以为6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5或10份；
12-20份玉米交联淀粉，例如，所述玉米交联淀粉的质量份数可以为12、13、14、15、16、17、18、19或20；
5-10份硅藻土，例如，所述硅藻土的质量份数可以为5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5或10份；
5-10份草木灰，例如，所述草木灰的质量份数可以为5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5或10份；
1-3份腐植酸，例如，所述腐植酸的质量份数可以为1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.1、2.2、2.3、2.4、2.5、2.6、2.7、2.8、2.9或3份；
3-6份氢氧化钠，例如，所述氢氧化钠的质量份数可以为3、3.5、4、4.5、5、5.5或6。
第三方面，本发明提供一种用于园林绿化土壤的保水剂，按照质量份数，所述用于园林绿化土壤的保水剂包含18份聚丙烯酸、12份交联聚丙烯酸、6份交联聚丙烯酸铵、12份玉米交联淀粉、6份硅藻土、8份草木灰、2份腐植酸、5份氢氧化钠。
第四方面，本发明提供一种用于园林绿化土壤的保水剂的制备方法，所述方法包含以下步骤：
S1.称取聚丙烯酸、交联聚丙烯酸、交联聚丙烯酸铵加入到反应釜中，加水，升温至50-60℃，搅拌20-30min；加入玉米交联淀粉继续反应20-30min；
S2.称取硅藻土、草木灰加入到步骤S1得到的反应混合物中，50-60℃反应30-50min；
S3.向步骤S2得到的反应混合物中加入腐殖酸、氢氧化钠混匀，即得所述用于园林绿化土壤的保水剂。
上述用于园林绿化土壤的保水剂的用量为2.5-5kg/m2。
相对于现有技术，本发明的有益效果在于：
聚丙烯酸类保水剂是一种具有强吸水保水能力的高分子材料，但是钠离子、钾离子、钙离子、镁离子、铁离子对聚丙烯酸类保水剂的吸水能力影响较大，本发明用于园林绿化土壤的保水剂中使用的聚丙烯酸、交联聚丙烯酸、交联聚丙烯酸铵均是具有极强吸水能力的保水材料，同时本申请人意外的发现本发明用于园林绿化土壤的保水剂中使用的交联聚丙烯酸、交联聚丙烯酸铵和玉米交联淀粉三者协同，既能够保持土壤表层的水分，又能够保持土壤深层的水分，能够从根本上解决土壤保水问题。进一步的研究发现，将本发明用于园林绿化土壤的保水剂中使用的聚丙烯酸、交联聚丙烯酸、交联聚丙烯酸铵和玉米交联淀粉的质量比控制在3-18:2-12:1-6:2-12的范围内，能够更好的保持土壤表层水分和土壤深层水分。
同时配合硅藻土、草木灰，本发明还具有改良土壤的作用，将硅藻土的质量份数控制在5-10份的范围内，将草木灰的质量份数控制在5-10份的范围内，能够进一步提高改良土壤效果，而且对土壤的保水性还能起到一定的促进作用。
再者，本发明使用的特定的腐植酸和氢氧化钠能够更好的调节园林绿化土壤的pH，使之更适于园林植物的健康生长。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。
实施例1
一种用于园林绿化土壤的保水剂，按照质量份数，包含：18份聚丙烯酸、12份交联聚丙烯酸、6份交联聚丙烯酸铵、12份玉米交联淀粉、5份硅藻土、5份草木灰、1份腐植酸、3份氢氧化钠。
本实施例的用于园林绿化土壤的保水剂的制备方法，包括：
S1.称取18份聚丙烯酸、12份交联聚丙烯酸、6份交联聚丙烯酸铵加入到反应釜中，加水，升温至60℃，搅拌30min；12份加入玉米交联淀粉继续反应30min；
S2.称取5份硅藻土、5份草木灰加入到步骤S1得到的反应混合物中，60℃反应50min；
S3.向步骤S2得到的反应混合物中加入1份腐殖酸、3份氢氧化钠混匀，即得所述用于园林绿化土壤的保水剂。
实施例2
本实施例提供一种用于园林绿化土壤的保水剂，按照质量份数，包含：30份聚丙烯酸、20份交联聚丙烯酸、10份交联聚丙烯酸铵、20份玉米交联淀粉、10份硅藻土、10份草木灰、3份腐植酸、6份氢氧化钠。
本实施例的用于园林绿化土壤的保水剂的制备方法，包括：
S1.称取30份聚丙烯酸、20份交联聚丙烯酸、10份交联聚丙烯酸铵加入到反应釜中，加水，升温至60℃，搅拌30min；加入20份玉米交联淀粉继续反应30min；
S2.称取10份硅藻土、10份草木灰加入到步骤S1得到的反应混合物中，60℃反应50min；
S3.向步骤S2得到的反应混合物中加入3份腐殖酸、6份氢氧化钠混匀，即得所述用于园林绿化土壤的保水剂。
实施例3
本实施例提供一种用于园林绿化土壤的保水剂，按照质量份数，包含：18份聚丙烯酸、12份交联聚丙烯酸、6份交联聚丙烯酸铵、12份玉米交联淀粉、6份硅藻土、8份草木灰、2份腐植酸、5份氢氧化钠。
本实施例的用于园林绿化土壤的保水剂的制备方法，包括：
S1.称取18份聚丙烯酸、12份交联聚丙烯酸、6份交联聚丙烯酸铵加入到反应釜中，加水，升温至60℃，搅拌30min；加入12份玉米交联淀粉继续反应30min；
S2.称取6份硅藻土、8份草木灰加入到步骤S1得到的反应混合物中，60℃反应50min；
S3.向步骤S2得到的反应混合物中加入2份腐殖酸、5份氢氧化钠混匀，即得所述用于园林绿化土壤的保水剂。
对比例1
为了进一步说明本发明的有益效果，提供对比例1，和实施例3相比，该对比例的区别在于：将本发明的交联聚丙烯酸铵替换为交联聚丙烯酸钾。
该对比例所述的用于园林绿化土壤的保水剂的制备方法是通过以下方法制备的，包括：
S1.称取18份聚丙烯酸、12份交联聚丙烯酸、6份交联聚丙烯酸钾加入到反应釜中，加水，升温至60℃，搅拌30min；加入12份玉米交联淀粉继续反应30min；
S2.称取6份硅藻土、8份草木灰加入到步骤S1得到的反应混合物中，60℃反应50min；
S3.向步骤S2得到的反应混合物中加入2份腐殖酸、5份氢氧化钠混匀，即得所述用于园林绿化土壤的保水剂。
对比例2
为了进一步说明本发明的有益效果，提供对比例2，和实施例3相比，该对比例的区别在于：将本发明的玉米交联淀粉替换为玉米淀粉。
该对比例的用于园林绿化土壤的保水剂的制备方法是通过以下方法制备的，包括：
S1.称取18份聚丙烯酸、12份交联聚丙烯酸、6份交联聚丙烯酸铵加入到反应釜中，加水，升温至60℃，搅拌30min；加入12份玉米淀粉继续反应30min；
S2.称取6份硅藻土、8份草木灰加入到步骤S1得到的反应混合物中，60℃反应50min；
S3.向步骤S2得到的反应混合物中加入2份腐殖酸、5份氢氧化钠混匀，即得所述用于园林绿化土壤的保水剂。
对比例3
为了进一步说明本发明的有益效果，提供对比例3，和实施例3相比，该对比例的区别在于：将本发明的硅藻土替换为活性炭。
该对比例所述的用于园林绿化土壤的保水剂的制备方法，包括：
S1.称取18份聚丙烯酸、12份交联聚丙烯酸、6份交联聚丙烯酸铵加入到反应釜中，加水，升温至60℃，搅拌30min；加入12份玉米交联淀粉继续反应30min；
S2.称取6份活性炭、8份草木灰加入到步骤S1得到的反应混合物中，60℃反应50min；
S3.向步骤S2得到的反应混合物中加入2份腐殖酸、5份氢氧化钠混匀，即得所述用于园林绿化土壤的保水剂。
对比例4
为了进一步说明本发明的有益效果，提供对比例4，和实施例3相比，该对比例的区别在于：将本发明的氢氧化钠替换为氢氧化钾。
该对比例所述的用于园林绿化土壤的保水剂是通过以下方法制备的，包括：
S1.称取18份聚丙烯酸、12份交联聚丙烯酸、6份交联聚丙烯酸铵加入到反应釜中，加水，升温至60℃，搅拌30min；加入12份玉米交联淀粉继续反应30min；
S2.称取6份硅藻土、8份草木灰加入到步骤S1得到的反应混合物中，60℃反应50min；
S3.向步骤S2得到的反应混合物中加入2份腐殖酸、5份氢氧化钾混匀，即得所述用于园林绿化土壤的保水剂。
对比例5
为了进一步说明本发明的有益效果，提供对比例5，和实施例3相比，该对比例的区别在于：将本发明的硅藻土替换为活性炭。
该对比例所述的用于园林绿化土壤的保水剂是通过以下方法制备的，包括：
S1.称取18份聚丙烯酸、12份交联聚丙烯酸、6份交联聚丙烯酸铵加入到反应釜中，加水，升温至60℃，搅拌30min；加入12份玉米交联淀粉继续反应30min；
S2.称取6份活性炭、8份草木灰加入到步骤S1得到的反应混合物中，60℃反应50min；
S3.向步骤S2得到的反应混合物中加入2份腐殖酸、5份氢氧化钠混匀，即得所述用于园林绿化土壤的保水剂。
对比例6
为了进一步说明本发明的有益效果，提供对比例6，和实施例3相比，该对比例的区别在于：将交联聚丙烯酸的质量份数调整为10份。
该对比例所述的用于园林绿化土壤的保水剂是通过以下方法制备的，包括：
S1.称取18份聚丙烯酸、10份交联聚丙烯酸、6份交联聚丙烯酸铵加入到反应釜中，加水，升温至60℃，搅拌30min；加入12份玉米交联淀粉继续反应30min；
S2.称取6份硅藻土、8份草木灰加入到步骤S1得到的反应混合物中，60℃反应50min；
S3.向步骤S2得到的反应混合物中加入2份腐殖酸、5份氢氧化钠混匀，即得所述用于园林绿化土壤的保水剂。
对比例7
为了进一步说明本发明的有益效果，提供对比例7，和实施例3相比，该对比例的区别在于：将交联聚丙烯酸的质量份数调整为22份。
该对比例所述的用于园林绿化土壤的保水剂是通过以下方法制备的，包括：
S1.称取18份聚丙烯酸、22份交联聚丙烯酸、6份交联聚丙烯酸铵加入到反应釜中，加水，升温至60℃，搅拌30min；加入12份玉米交联淀粉继续反应30min；
S2.称取6份硅藻土、8份草木灰加入到步骤S1得到的反应混合物中，60℃反应50min；
S3.向步骤S2得到的反应混合物中加入2份腐殖酸、5份氢氧化钠混匀，即得所述用于园林绿化土壤的保水剂。
对比例8
为了进一步说明本发明的有益效果，提供对比例8，和实施例3相比，该对比例的区别在于：未添加聚丙烯酸。
该对比例所述的用于园林绿化土壤的保水剂是通过以下方法制备的，包括：
S1.称取12份交联聚丙烯酸、6份交联聚丙烯酸铵加入到反应釜中，加水，升温至60℃，搅拌30min；加入12份玉米交联淀粉继续反应30min；
S2.称取6份硅藻土、8份草木灰加入到步骤S1得到的反应混合物中，60℃反应50min；
S3.向步骤S2得到的反应混合物中加入2份腐殖酸、5份氢氧化钠混匀，即得所述用于园林绿化土壤的保水剂。
对比例9
为了进一步说明本发明的有益效果，提供对比例9，和实施例3相比，该对比例的区别在于：未添加交联聚丙烯酸。
该对比例所述的用于园林绿化土壤的保水剂是通过以下方法制备的，包括：
S1.称取18份聚丙烯酸、6份交联聚丙烯酸铵加入到反应釜中，加水，升温至60℃，搅拌30min；加入12份玉米交联淀粉继续反应30min；
S2.称取6份硅藻土、8份草木灰加入到步骤S1得到的反应混合物中，60℃反应50min；
S3.向步骤S2得到的反应混合物中加入2份腐殖酸、5份氢氧化钠混匀，即得所述用于园林绿化土壤的保水剂。
对比例10
为了进一步说明本发明的有益效果，提供对比例10，和实施例3相比，该对比例的区别在于：未添加交联聚丙烯酸铵。
该对比例所述的用于园林绿化土壤的保水剂是通过以下方法制备的，包括：
S1.称取18份聚丙烯酸、12份交联聚丙烯酸加入到反应釜中，加水，升温至60℃，搅拌30min；加入12份玉米交联淀粉继续反应30min；
S2.称取6份硅藻土、8份草木灰加入到步骤S1得到的反应混合物中，60℃反应50min；
S3.向步骤S2得到的反应混合物中加入2份腐殖酸、5份氢氧化钠混匀，即得所述用于园林绿化土壤的保水剂。
对比例11
为了进一步说明本发明的有益效果，提供对比例11，和实施例3相比，该对比例的区别在于：未添加玉米交联淀粉。
该对比例所述的用于园林绿化土壤的保水剂是通过以下方法制备的，包括：
S1.称取18份聚丙烯酸、12份交联聚丙烯酸、6份交联聚丙烯酸铵加入到反应釜中，加水，升温至60℃，搅拌30min；
S2.称取6份硅藻土、8份草木灰加入到步骤S1得到的反应混合物中，60℃反应50min；
S3.向步骤S2得到的反应混合物中加入2份腐殖酸、5份氢氧化钠混匀，即得所述用于园林绿化土壤的保水剂。
效果验证
受试样品：本发明实施例1-3、对比例1-11制备得到的用于园林绿化土壤的保水剂。
实验方法：测试各用于园林绿化土壤的保水剂的吸水倍数、失水率。其中，吸水倍数的测试方法：将各用于园林绿化土壤的保水剂放入足够量的蒸馏水中24h 20目过滤、称重；失水率的测试方法：将吸饱水的用于园林绿化土壤的保水剂称得总重量后，放入7000r/min的离心机离心处理50min，取出后称得水分重量，失水率＝水分重量/总重量；
测试结果如下表1所示。
表1
Figure BDA0003106039680000111
Figure BDA0003106039680000121
为了进一步说明本发明的有益效果，
提供对比例12，和实施例3相比，该对比例12的区别在于：将本发明中聚丙烯酸的质量份数调整为15份；
提供对比例13，和实施例3相比，该对比例13的区别在于：将本发明中交联聚丙烯酸铵的质量份数调整为5份；
提供对比例14，和实施例3相比，该对比例14的区别在于：将本发明中玉米交联淀粉的质量份数调整为10份；
提供对比例15，和实施例3相比，该对比例15的区别在于：将本发明中草木灰的质量份数调整为3份；
结合本发明的制备方法制备成用于园林绿化土壤的保水剂，按照效果验证中的测试方法进行测试。观察对比例12、对比例13、对比例14、对比例15制备的用于园林绿化土壤的保水剂的保水效果。结果同上述对比例6中类似。
为了进一步说明本发明的有益效果，
提供对比例16，和实施例3相比，该对比例16的区别在于：将本发明中聚丙烯酸的质量份数调整为33份；
提供对比例17，和实施例3相比，该对比例17的区别在于：将本发明中交联聚丙烯酸铵的质量份数调整为12份；
提供对比例18，和实施例3相比，该对比例18的区别在于：将本发明中玉米交联淀粉的质量份数调整为22份；
提供对比例19，和实施例3相比，该对比例19的区别在于：将本发明中草木灰的质量份数调整为13份；
结合本发明的制备方法制备成用于园林绿化土壤的保水剂，按照效果验证中的测试方法进行测试。观察对比例16、对比例17、对比例18、对比例19制备的用于园林绿化土壤的保水剂的保水效果。结果同上述对比例7中类似。
为了进一步说明本发明的有益效果，
提供对比例20，和实施例3相比，该对比例20的区别在于：将本发明的交联聚丙烯酸铵替换为交联聚丙烯酸钠。
结合本发明的制备方法制备成用于园林绿化土壤的保水剂，按照效果验证中的测试方法进行测试。观察对比例20制备的用于园林绿化土壤的保水剂的保水效果。结果同上述对比例1中类似。
由以上结果可知：
使用本发明提供的用于园林绿化土壤的保水剂，能够达到很好的吸水效果，其吸水倍数(g/g)可达900以上。通过筛选本发明用于园林绿化土壤的保水剂中组分的种类或调整本发明用于园林绿化土壤的保水剂中组分的质量份数，能够显著提升吸水效果，其吸水倍数(g/g)可达990以上。
使用本发明提供的用于园林绿化土壤的保水剂，能够达到很好的保水效果，其失水率为4左右。通过筛选本发明用于园林绿化土壤的保水剂中组分的种类或调整本发明用于园林绿化土壤的保水剂中组分的质量份数，能够显著降低失水率，其失水率可降至3.0。
而未使用本发明配方体系的用于园林绿化土壤的保水剂，其有一定的吸水保水效果，但无法满足园林绿化土壤的保水性要求。
使用本发明提供的用于园林绿化土壤的保水剂，能够从根本上解决园林绿化土壤的保水问题，不仅对于保持土壤表层水分有效果，而且对于保持土壤深层水分的效果也很好。
应该理解到披露的本发明不仅仅限于描述的特定的方法、方案和物质，因为这些均可变化。还应理解这里所用的术语仅仅是为了描述特定的实施方式方案的目的，而不是意欲限制本发明的范围，本发明的范围仅受限于所附的权利要求。
本领域的技术人员还将认识到，或者能够确认使用不超过常规实验，在本文中所述的本发明的具体的实施方案的许多等价物。这些等价物也包含在所附的权利要求中。

Claims (7)

1.一种用于园林绿化土壤的保水剂，其特征在于，按照质量份数，包含18-30份聚丙烯酸、12-20份交联聚丙烯酸、6-10份交联聚丙烯酸盐、12-20份玉米交联淀粉。
2.根据权利要求1所述的用于园林绿化土壤的保水剂，其特征在于，所述交联聚丙烯酸盐为交联聚丙烯酸铵。
3.根据权利要求1所述的用于园林绿化土壤的保水剂，其特征在于，所述聚丙烯酸、交联聚丙烯酸、交联聚丙烯酸盐和玉米交联淀粉的质量比为3-18:2-12:1-6:2-12。
4.根据权利要求1所述的用于园林绿化土壤的保水剂，其特征在于，还包含硅藻土、草木灰、pH调节剂。
5.根据权利要求4所述的用于园林绿化土壤的保水剂，其特征在于，所述pH调节剂为腐植酸和氢氧化钠。
6.根据权利要求5所述的用于园林绿化土壤的保水剂，其特征在于，按照质量份数，包含18-30份聚丙烯酸、12-20份交联聚丙烯酸、6-10份交联聚丙烯酸铵、12-20份玉米交联淀粉、5-10份硅藻土、5-10份草木灰、1-3份腐植酸、3-6份氢氧化钠。
7.根据权利要求1-6所述的用于园林绿化土壤的保水剂的制备方法，其特征在于，包含以下步骤：
S1.称取聚丙烯酸、交联聚丙烯酸、交联聚丙烯酸铵加入到反应釜中，加水，升温至50-60℃，搅拌20-30min；加入玉米交联淀粉继续反应20-30min；
S2.称取硅藻土、草木灰加入到步骤S1得到的反应混合物中，50-60℃反应30-50min；
S3.向步骤S2得到的反应混合物中加入腐殖酸、氢氧化钠混匀，即得所述用于园林绿化土壤的保水剂。
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