CN113683730A - 一种玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料及其制备方法 - Google Patents
一种玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113683730A CN113683730A CN202110999908.8A CN202110999908A CN113683730A CN 113683730 A CN113683730 A CN 113683730A CN 202110999908 A CN202110999908 A CN 202110999908A CN 113683730 A CN113683730 A CN 113683730A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- absorbent resin
- cellulose
- based water
- composite material
- resin composite
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 title claims abstract description 74
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 title claims abstract description 68
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 title claims abstract description 68
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 title claims abstract description 68
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 title claims abstract description 68
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 239000010902 straw Substances 0.000 title claims abstract description 48
- 239000000805 composite resin Substances 0.000 title claims abstract description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 14
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 56
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims abstract description 28
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims abstract description 28
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims abstract description 25
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 17
- GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N dialuminum;dioxosilane;oxygen(2-);hydrate Chemical compound O.[O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3].O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O.O=[Si]=O GUJOJGAPFQRJSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910052901 montmorillonite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 9
- 239000000440 bentonite Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910000278 bentonite Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N bentoquatam Chemical compound O.O=[Si]=O.O=[Al]O[Al]=O SVPXDRXYRYOSEX-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 239000004927 clay Substances 0.000 claims abstract description 6
- 229910052570 clay Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 claims abstract description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 26
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 26
- SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 2-(2-methoxy-5-methylphenyl)ethanamine Chemical compound COC1=CC=C(C)C=C1CCN SMZOUWXMTYCWNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 2-Propenoic acid Natural products OC(=O)C=C NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 19
- HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N Acrylamide Chemical compound NC(=O)C=C HRPVXLWXLXDGHG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 15
- 229920000536 2-Acrylamido-2-methylpropane sulfonic acid Polymers 0.000 claims description 13
- XHZPRMZZQOIPDS-UHFFFAOYSA-N 2-Methyl-2-[(1-oxo-2-propenyl)amino]-1-propanesulfonic acid Chemical compound OS(=O)(=O)CC(C)(C)NC(=O)C=C XHZPRMZZQOIPDS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims description 13
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims description 9
- 238000006386 neutralization reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 7
- DZSVIVLGBJKQAP-UHFFFAOYSA-N 1-(2-methyl-5-propan-2-ylcyclohex-2-en-1-yl)propan-1-one Chemical compound CCC(=O)C1CC(C(C)C)CC=C1C DZSVIVLGBJKQAP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 6
- 239000003607 modifier Substances 0.000 claims description 6
- ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N n,n'-methylenebisacrylamide Chemical group C=CC(=O)NCNC(=O)C=C ZIUHHBKFKCYYJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 230000003472 neutralizing effect Effects 0.000 claims description 6
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical group [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 6
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 5
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 3
- 239000003513 alkali Substances 0.000 claims description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 244000221633 Brassica rapa subsp chinensis Species 0.000 abstract description 21
- 235000010149 Brassica rapa subsp chinensis Nutrition 0.000 abstract description 21
- 230000035784 germination Effects 0.000 abstract description 16
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 14
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 abstract description 3
- 238000002791 soaking Methods 0.000 abstract description 3
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 abstract description 2
- 230000009102 absorption Effects 0.000 description 13
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 12
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 11
- 229920006184 cellulose methylcellulose Polymers 0.000 description 11
- 239000002689 soil Substances 0.000 description 7
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 5
- 101001134276 Homo sapiens S-methyl-5'-thioadenosine phosphorylase Proteins 0.000 description 4
- 102100022050 Protein canopy homolog 2 Human genes 0.000 description 4
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 description 4
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 2
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 2
- 238000003898 horticulture Methods 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- SGKRLCUYIXIAHR-AKNGSSGZSA-N (4s,4ar,5s,5ar,6r,12ar)-4-(dimethylamino)-1,5,10,11,12a-pentahydroxy-6-methyl-3,12-dioxo-4a,5,5a,6-tetrahydro-4h-tetracene-2-carboxamide Chemical compound C1=CC=C2[C@H](C)[C@@H]([C@H](O)[C@@H]3[C@](C(O)=C(C(N)=O)C(=O)[C@H]3N(C)C)(O)C3=O)C3=C(O)C2=C1O SGKRLCUYIXIAHR-AKNGSSGZSA-N 0.000 description 1
- BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N (S)-malic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- 241000609240 Ambelania acida Species 0.000 description 1
- 235000017060 Arachis glabrata Nutrition 0.000 description 1
- 244000105624 Arachis hypogaea Species 0.000 description 1
- 235000010777 Arachis hypogaea Nutrition 0.000 description 1
- 235000018262 Arachis monticola Nutrition 0.000 description 1
- 235000000536 Brassica rapa subsp pekinensis Nutrition 0.000 description 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- 102000004190 Enzymes Human genes 0.000 description 1
- 108090000790 Enzymes Proteins 0.000 description 1
- 244000004281 Eucalyptus maculata Species 0.000 description 1
- 229930191978 Gibberellin Natural products 0.000 description 1
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 description 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 1
- 108010057081 Merozoite Surface Protein 1 Proteins 0.000 description 1
- 240000008790 Musa x paradisiaca Species 0.000 description 1
- 235000018290 Musa x paradisiaca Nutrition 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- 239000004098 Tetracycline Substances 0.000 description 1
- 244000269722 Thea sinensis Species 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- 244000098338 Triticum aestivum Species 0.000 description 1
- KIPLYOUQVMMOHB-MXWBXKMOSA-L [Ca++].CN(C)[C@H]1[C@@H]2[C@@H](O)[C@H]3C(=C([O-])[C@]2(O)C(=O)C(C(N)=O)=C1O)C(=O)c1c(O)cccc1[C@@]3(C)O.CN(C)[C@H]1[C@@H]2[C@@H](O)[C@H]3C(=C([O-])[C@]2(O)C(=O)C(C(N)=O)=C1O)C(=O)c1c(O)cccc1[C@@]3(C)O Chemical compound [Ca++].CN(C)[C@H]1[C@@H]2[C@@H](O)[C@H]3C(=C([O-])[C@]2(O)C(=O)C(C(N)=O)=C1O)C(=O)c1c(O)cccc1[C@@]3(C)O.CN(C)[C@H]1[C@@H]2[C@@H](O)[C@H]3C(=C([O-])[C@]2(O)C(=O)C(C(N)=O)=C1O)C(=O)c1c(O)cccc1[C@@]3(C)O KIPLYOUQVMMOHB-MXWBXKMOSA-L 0.000 description 1
- BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N alpha-hydroxysuccinic acid Natural products OC(=O)C(O)CC(O)=O BJEPYKJPYRNKOW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001408 amides Chemical group 0.000 description 1
- 239000010905 bagasse Substances 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009395 breeding Methods 0.000 description 1
- 230000001488 breeding effect Effects 0.000 description 1
- 239000004566 building material Substances 0.000 description 1
- 125000003178 carboxy group Chemical group [H]OC(*)=O 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 125000002057 carboxymethyl group Chemical group [H]OC(=O)C([H])([H])[*] 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- WIIZWVCIJKGZOK-RKDXNWHRSA-N chloramphenicol Chemical compound ClC(Cl)C(=O)N[C@H](CO)[C@H](O)C1=CC=C([N+]([O-])=O)C=C1 WIIZWVCIJKGZOK-RKDXNWHRSA-N 0.000 description 1
- 229960005091 chloramphenicol Drugs 0.000 description 1
- CYDMQBQPVICBEU-UHFFFAOYSA-N chlorotetracycline Natural products C1=CC(Cl)=C2C(O)(C)C3CC4C(N(C)C)C(O)=C(C(N)=O)C(=O)C4(O)C(O)=C3C(=O)C2=C1O CYDMQBQPVICBEU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960004475 chlortetracycline Drugs 0.000 description 1
- CYDMQBQPVICBEU-XRNKAMNCSA-N chlortetracycline Chemical compound C1=CC(Cl)=C2[C@](O)(C)[C@H]3C[C@H]4[C@H](N(C)C)C(O)=C(C(N)=O)C(=O)[C@@]4(O)C(O)=C3C(=O)C2=C1O CYDMQBQPVICBEU-XRNKAMNCSA-N 0.000 description 1
- 235000019365 chlortetracycline Nutrition 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 125000004093 cyano group Chemical group *C#N 0.000 description 1
- 229960003722 doxycycline Drugs 0.000 description 1
- 230000003203 everyday effect Effects 0.000 description 1
- 239000003337 fertilizer Substances 0.000 description 1
- IXORZMNAPKEEDV-UHFFFAOYSA-N gibberellic acid GA3 Natural products OC(=O)C1C2(C3)CC(=C)C3(O)CCC2C2(C=CC3O)C1C3(C)C(=O)O2 IXORZMNAPKEEDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003448 gibberellin Substances 0.000 description 1
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 1
- 230000036541 health Effects 0.000 description 1
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 1
- 239000001630 malic acid Substances 0.000 description 1
- 235000011090 malic acid Nutrition 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 235000020232 peanut Nutrition 0.000 description 1
- 239000003208 petroleum Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 1
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- UIIIBRHUICCMAI-UHFFFAOYSA-N prop-2-ene-1-sulfonic acid Chemical class OS(=O)(=O)CC=C UIIIBRHUICCMAI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 238000004904 shortening Methods 0.000 description 1
- 238000009331 sowing Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 229960002135 sulfadimidine Drugs 0.000 description 1
- ASWVTGNCAZCNNR-UHFFFAOYSA-N sulfamethazine Chemical compound CC1=CC(C)=NC(NS(=O)(=O)C=2C=CC(N)=CC=2)=N1 ASWVTGNCAZCNNR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000542 sulfonic acid group Chemical group 0.000 description 1
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 1
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 1
- 229940063650 terramycin Drugs 0.000 description 1
- 229960002180 tetracycline Drugs 0.000 description 1
- 235000019364 tetracycline Nutrition 0.000 description 1
- 229930101283 tetracycline Natural products 0.000 description 1
- 150000003522 tetracyclines Chemical class 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F251/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polysaccharides or derivatives thereof
- C08F251/02—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polysaccharides or derivatives thereof on to cellulose or derivatives thereof
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Graft Or Block Polymers (AREA)
Abstract
本发明属于高分子材料和农业生物技术领域，具体涉及一种玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料及其制备方法。本发明提供一种玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料，所述复合材料是在制备玉米秸秆纤维素基吸水树脂的过程中引入改性物质制得；所述改性物质为蒙脱土、膨润土或粘土中的至少一种；所述改性物质的质量不超过玉米秸秆纤维素基吸水树脂质量的1.0％。本发明所得复合材料具有良好的吸水和保水功能，在这种吸水树脂复合材料辅助下，不需要对小白菜种子进行浸种处理能提高小白菜发芽率和缩短发芽时间；相同环境中在高吸水树脂辅助下小白菜发芽率提高了20％以上，小白菜发芽时间缩短了4天。
Description
技术领域
本发明属于高分子材料和农业生物技术领域，具体涉及一种玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料及其制备方法，所得复合材料能够提高小白菜发芽率和缩短小白菜的发芽时间。
背景技术
我国是人口大国，但是可耕种土地资源有限，因此农业的健康发展对我国经济社会可持续发展至关重要。高吸水树脂(Super-absorbent polymer,SAP)作为一种具有三维网状孔径结构的高分子材料，具有高吸水和保水的性能，广泛应用于农林园艺、医药卫生、石油化工、建筑材料以及智能制造等领域，其中在农林园艺中主要用于肥料缓释、药物缓释、吸水保水、育种育苗等方面。但是，目前高吸水树脂主链架构多由石油资源为原料，可降解性较弱，从可持续发展角度看也是不可再生资源，因此，开发天然纤维素基高吸水树脂引起了广泛关注。
天然纤维素基高吸水树脂的制备方法通常选择含有磺酸基、羧基、羟基、氰基以及酰胺等亲水基团的可聚合单体对天然纤维素进行接枝改性。已有大量文献报道以各种天然多糖类，包括纤维素接枝改性制备高吸水树脂，主要功能是吸水和保水。涉及亚麻、甘蔗渣维素、茶渣、小麦秸秆、水稻秸秆、香蕉树皮、花生壳、棕榈等植物树木类纤维素或羧甲基纤维素，它们大多以丙烯酸、丙烯酰胺、聚乙烯醇、丙烯基磺酸衍生物等亲水单体进行接枝改性制备高吸水树脂，具有干燥、吸水、保水、缓释、防火等功能，应用前景较大，具有重要的科学意义和可持续发展的战略意义。
提高小白菜种子发芽率的处理方法一般选择具有促进种子发芽的化学物质对种子进行浸种处理，包括采用植物酵素、羧甲基壳聚糖、柠檬酸、苹果酸、赤霉素、桉树皮、四环素、土霉素、金霉素、强力霉素、氯霉素和磺胺二甲嘧啶等。
现有技术中尚未有将天然纤维素基高吸水树脂和蒙脱土、黏土、膨润土等复合用来制备能够用于提高小白菜发芽率和缩短小白菜的发芽时间的复合材料的相关报道。
发明内容
本发明提供一种玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料，采用其可以提高小白菜发芽率和缩短小白菜发芽时间。
本发明的技术方案：
本发明要解决的第一个技术问题是提供一种玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料，所述复合材料是在制备玉米秸秆纤维素基吸水树脂的过程中引入改性物质制得；所述改性物质为蒙脱土、膨润土或粘土中的至少一种；所述改性物质的质量不超过玉米秸秆纤维素基吸水树脂(MSAP)质量的1.0％。
进一步，所述玉米秸秆纤维素基吸水树脂的制备方法为：羧甲基化的玉米秸秆纤维素(MS-CMC)和改性剂在引发剂和交联剂的作用下进行接枝改性，制得玉米秸秆纤维素基吸水树脂；其中，所述改性剂为丙烯酸、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸三种亲水单体的混合物；羧甲基化的玉米秸秆纤维素与丙烯酸、丙烯酰胺以及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的比例为：羧甲基化的玉米秸秆纤维素100重量份，丙烯酸700重量份，丙烯酰胺10～120重量份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸10～120重量份；优选为：羧甲基化的玉米秸秆纤维素100重量份，丙烯酸700重量份，丙烯酰胺25～100重量份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸50～100重量份。
进一步，所述引发剂为过硫酸钾。
进一步，所述引发剂的用量为羧甲基化的玉米秸秆纤维素质量的5.0％～7.0％，优选地6.0％～6.5％。
进一步，丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的中和度为60％～80％，优选为65％～75％。
进一步，所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)。
进一步，所述交联剂的用量为羧甲基化的玉米秸秆纤维素质量的0.1％～0.3％，优选地0.15％～0.25％。
本发明还要解决的第二个技术问题是提供上述玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
1)在反应装置A中依次加入羧甲基化的玉米秸秆纤维素和蒸馏水，搅拌下加热至50～80℃，待羧甲基化的玉米秸秆纤维素溶解后加入改性物质，惰性气体保护下加入引发剂和蒸馏水组成的混合物，搅拌20～70min后冷却至30～40℃；
2)在另一反应装置B中依次加入丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸、丙烯酰胺和蒸馏水，搅拌均匀得共混物，用碱中和到60～80％的中和度；搅拌下将共混物加入反应装置A中反应40～80min，再将配制预热到60～80℃的交联剂和水组成的混合物加入反应装置A中，搅拌下于60～80℃反应2～10h，加入醇类物质(优选为乙醇)淹没过产物，静置、过滤和烘干得得到玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料。
进一步，反应在水中进行，水的用量是羧甲基化的玉米秸秆纤维素质量的30～50倍。
本发明的有益效果：
本发明提供了一种玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料，所得复合材料具有良好的吸水和保水功能，在这种吸水树脂复合材料辅助下，不需要对小白菜种子进行浸种处理能提高小白菜发芽率和缩短发芽时间；相同环境中在高吸水树脂辅助下小白菜发芽率提高了20％以上，小白菜发芽时间缩短了4天。
具体实施方式
本发明提供了一种玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料，所述复合材料是在制备玉米秸秆纤维素基吸水树脂的过程中引入改性物质制得；所述改性物质为蒙脱土、膨润土或粘土中的至少一种；所述改性物质的质量不超过玉米秸秆纤维素基吸水树脂(MSAP)质量的1.0％。
进一步，所述玉米秸秆纤维素基吸水树脂的制备方法为：羧甲基化的玉米秸秆纤维素(MS-CMC)和改性剂在引发剂和交联剂的作用下进行接枝改性，制得玉米秸秆纤维素基吸水树脂；其中，所述改性剂为丙烯酸(结构式如式Ⅰ)、丙烯酰胺(结构式如式Ⅱ)和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(结构式如式Ⅲ)三种亲水单体的混合物；羧甲基化的玉米秸秆纤维素与丙烯酸、丙烯酰胺以及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的质量比为：1.00：7.00：(0.10-1.20)：(1.20-0.10)，优选为：1.00:7.00:(0.25-1.00):(1.00-0.50)。
下面对本发明实施例的一种玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料进行具体说明。为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。
实施例1
在反应装置(A)中依次加入羧甲基化的玉米秸秆纤维素MS-CMC(100.0g)和蒸馏水(3000.0mL)，搅拌下加热至60℃，待MS-CMC溶解后N2保护下加入过硫酸钾(6.3g)和蒸馏水(1000.0mL)组成的混合物，搅拌50min后冷却至40℃。
在另一反应装置(B)中依次加入丙烯酸(700.0g)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸(50.0g)、丙烯酰胺(100.0g)和水(400.0mL)，搅拌均匀，用氢氧化钠中和到70.0％的中和度，搅拌下加入反应装置(A)中反应60min，再将事先配制预热到70℃的交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(1.40g)和水组成的混合物加入反应装置(A)中，搅拌下于70℃反应6h，加入乙醇淹没过产物，静置，过滤得到玉米秸秆纤维素基吸水树脂(MSAP)，70℃烘干，MSAP-5的吸水率为513.4g/g，吸盐水率为72.5g/g，放入干燥器备用。
实施例2
在反应装置(A)中依次加入MS-CMC(100.0g)和蒸馏水(3000.0mL)，搅拌下加热至60℃，待MS-CMC溶解后加入蒙脱土(6.0g)，N2保护下加入过硫酸钾(6.3g)和蒸馏水(1000.0mL)组成的混合物，搅拌50min后冷却至40℃。
在另一反应装置(B)中依次加入丙烯酸(700.0g)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸(50.0g)、丙烯酰胺(100.0g)和水(400.0mL)，搅拌均匀，用氢氧化钠中和到70.0％的中和度，搅拌下加入反应装置(A)中反应60min，再将事先配制预热到70℃的交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(1.40g)和水组成的混合物加入反应装置(A)中，搅拌下于70℃反应6h，加入乙醇淹没过产物，静置，过滤得到玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料(MSAP-5)，70℃烘干，MSAP-5的吸水率为513.4g/g，吸盐水率为72.5g/g，放入干燥器备用。
实施例3
在反应装置(A)中依次加入MS-CMC(100.0g)和蒸馏水(3200.0mL)，搅拌下加热至60℃，待MS-CMC溶解后加入蒙脱土(3.5g)和粘土2.5g)，N2保护下加入过硫酸钾(6.3g)和蒸馏水(1200.0mL)组成的混合物，搅拌50min后冷却至40℃。
在另一反应装置(B)中依次加入丙烯酸(700.0g)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸(60.0g)、丙烯酰胺(85.0g)和水(400.0mL)，搅拌均匀，用氢氧化钠中和到72.0％的中和度，搅拌下加入反应装置(A)中反应60min，再将事先配制预热到70℃的交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(1.60g)和水组成的混合物加入反应装置(A)中，搅拌下于70℃反应6h，加入乙醇淹没过产物，静置，过滤得到玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料(MSAP-5)，70℃烘干，MSAP-5的吸水率为442.4g/g，吸盐水率为61.2g/g，放入干燥器备用。
实施例4
在反应装置(A)中依次加入MS-CMC(100.0g)和蒸馏水(3500.0mL)，搅拌下加热至60℃，待MS-CMC溶解后加入蒙脱土(3.5g)和膨润土(2.0g)，N2保护下加入过硫酸钾(6.3g)和蒸馏水(1300.0mL)组成的混合物，搅拌50min后冷却至40℃。
在另一反应装置(B)中依次加入丙烯酸(700.0g)、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸(65.0g)、丙烯酰胺(90.0g)和水(420.0mL)，搅拌均匀，用氢氧化钠中和到70.0％的中和度，搅拌下加入反应装置(A)中反应60min，再将事先配制预热到65℃的交联剂N,N'-亚甲基双丙烯酰胺(1.40g)和水组成的混合物加入反应装置(A)中，搅拌下于65℃反应6h，加入乙醇淹没过产物，静置，过滤得到玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料(MSAP-5)，70℃烘干，MSAP-5的吸水率为463.6g/g，吸盐水率为70.4g/g，放入干燥器备用。
小白菜育芽实验
自然环境条件下，在11.5×14.0cm(高度×直径)的塑料盆(四川花趣园艺有限公司)放入110g营养土(购买于四川花趣园艺有限公司的2号土壤)，在营养土中间挖出直径3～4cm，深度为1.5～3cm的坑，坑中放入3～5g玉米秸秆纤维素基吸水树脂MSAP，围着该小坑周围均匀的播种10粒小白菜种子(购买于寿光市蟋蟀农业推广服务中心的四季小白菜种子)，共布置三盆。
自然环境条件下，在11.5×14.0cm(高度×直径)的塑料盆(四川花趣园艺有限公司)放入110g营养土(购买于四川花趣园艺有限公司的2号土壤)，在营养土中间挖出直径3～4cm，深度为1.5～3cm的坑，坑中放入3～5g玉米秸秆纤维素基吸水树脂MSAP-5，围着该小坑周围均匀的播种10粒小白菜种子(购买于寿光市蟋蟀农业推广服务中心的四季小白菜种子)，共布置三盆。
为了对照实验，另外一个花盆只是均匀的播种10粒小白菜种子(购买于寿光市蟋蟀农业推广服务中心的四季小白菜种子)，播种方式与前述相同，但没有玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料MSAP-5，也是同时布置三盆。
以上三组实验的浇水方式都是每次将10mL自来水均匀的喷洒在土壤表面，隔一天喷洒一次，喷洒时间是每天中午12点，同时这一时间点观察并记录小白菜发芽情况，播种15天后统计发芽数量发芽率，见表1。
表1小白菜发芽时间和发芽率
注：①表中数值均为平均值；②MAS*，本实验室自制的丙烯酸接枝玉米秸秆纤维素基吸水树脂；
③MSA-1*，本实验室自制的丙烯酸接枝玉米秸秆纤维素基吸水树脂掺杂蒙脱土复合材料。
Claims (10)
1.一种玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料，其特征在于，所述复合材料是在制备玉米秸秆纤维素基吸水树脂的过程中引入改性物质制得；所述改性物质为蒙脱土、膨润土或粘土中的至少一种；所述改性物质的质量不超过玉米秸秆纤维素基吸水树脂质量的1.0％。
2.根据权利要求1所述的玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料，其特征在于，所述玉米秸秆纤维素基吸水树脂的制备方法为：羧甲基化的玉米秸秆纤维素和改性剂在引发剂和交联剂的作用下进行接枝改性，制得玉米秸秆纤维素基吸水树脂；其中，所述改性剂为丙烯酸、丙烯酰胺和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸三种亲水单体的混合物；羧甲基化的玉米秸秆纤维素与丙烯酸、丙烯酰胺以及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的比例为：羧甲基化的玉米秸秆纤维素100重量份，丙烯酸700重量份，丙烯酰胺10～120重量份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸10～120重量份。
3.根据权利要求2所述的玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料，其特征在于，羧甲基化的玉米秸秆纤维素与丙烯酸、丙烯酰胺以及2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的比例为：羧甲基化的玉米秸秆纤维素100重量份，丙烯酸700重量份，丙烯酰胺25～100重量份，2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸50～100重量份。
4.根据权利要求2或3所述的玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾。
5.根据权利要求4所述的玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料，其特征在于，所述引发剂的用量为羧甲基化的玉米秸秆纤维素质量的5.0％～7.0％，优选为6.0％～6.5％。
6.根据权利要求2～5任一项所述的玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料，其特征在于，丙烯酸和2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸的中和度为60％～80％，优选为65％～75％。
7.根据权利要求2～6任一项所述的玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料，其特征在于，所述交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺。
8.根据权利要求7所述的玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料，其特征在于，所述交联剂的用量为羧甲基化的玉米秸秆纤维素质量的0.1％～0.3％，优选我0.15％～0.25％。
9.权利要求1～8任一项所述的玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
1)在反应装置A中依次加入羧甲基化的玉米秸秆纤维素和蒸馏水，搅拌下加热至50～80℃，待羧甲基化的玉米秸秆纤维素溶解后加入改性物质，惰性气体保护下加入引发剂和蒸馏水组成的混合物，搅拌20～70min后冷却至30～40℃；
2)在另一反应装置B中依次加入丙烯酸、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙基磺酸、丙烯酰胺和蒸馏水，搅拌均匀得共混物，用碱中和到60～80％的中和度；搅拌下将共混物加入反应装置A中反应40～80min，再将配制预热到60～80℃的交联剂和水组成的混合物加入反应装置A中，搅拌下于60～80℃反应2～10h，加入醇类物质淹没过产物，静置、过滤和烘干得得到玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料。
10.根据权利要求9所述的玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料的制备方法，其特征在于，蒸馏水的用量是羧甲基化的玉米秸秆纤维素质量的30～50倍。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110999908.8A CN113683730A (zh) | 2021-08-27 | 2021-08-27 | 一种玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202110999908.8A CN113683730A (zh) | 2021-08-27 | 2021-08-27 | 一种玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料及其制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113683730A true CN113683730A (zh) | 2021-11-23 |
Family
ID=78583712
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202110999908.8A Pending CN113683730A (zh) | 2021-08-27 | 2021-08-27 | 一种玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料及其制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113683730A (zh) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101787101A (zh) * | 2010-01-25 | 2010-07-28 | 陕西科技大学 | 一种高吸水性纳米树脂的制备方法 |
| CN102633945A (zh) * | 2012-05-03 | 2012-08-15 | 山东大学 | 一种复合型高吸水性树脂的制备方法 |
| CN104479353A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-04-01 | 西华大学 | 一种新型无卤阻燃组合物、无卤阻燃pbt工程塑料复合材料及其制备方法 |
| JP2019206521A (ja) * | 2018-05-29 | 2019-12-05 | 日本製紙株式会社 | カルボキシメチル化セルロースナノファイバーを含む添加剤 |
| CN111471137A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-07-31 | 内蒙古农业大学 | 一种高吸水性树脂及其制备方法和应用 |
-
2021
- 2021-08-27 CN CN202110999908.8A patent/CN113683730A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101787101A (zh) * | 2010-01-25 | 2010-07-28 | 陕西科技大学 | 一种高吸水性纳米树脂的制备方法 |
| CN102633945A (zh) * | 2012-05-03 | 2012-08-15 | 山东大学 | 一种复合型高吸水性树脂的制备方法 |
| CN104479353A (zh) * | 2014-12-19 | 2015-04-01 | 西华大学 | 一种新型无卤阻燃组合物、无卤阻燃pbt工程塑料复合材料及其制备方法 |
| JP2019206521A (ja) * | 2018-05-29 | 2019-12-05 | 日本製紙株式会社 | カルボキシメチル化セルロースナノファイバーを含む添加剤 |
| CN111471137A (zh) * | 2020-01-17 | 2020-07-31 | 内蒙古农业大学 | 一种高吸水性树脂及其制备方法和应用 |
Non-Patent Citations (5)
| Title |
|---|
| YAN BAO等: "Synthesis and swelling behaviors of sodium carboxymethyl cellulose-g-poly(AA-co-AM-co-AMPS)/MMT superabsorbent hydrogel", vol. 84, no. 01, pages 76 - 82, XP028151870, DOI: 10.1016/j.carbpol.2010.10.061 * |
| 唐巧林: "玉米秸秆纤维素基吸水复合材料制备和性能研究", no. 02, pages 016 - 484 * |
| 贺龙强等: "利用高岭土和玉米秸秆制备复合高吸水性树脂", vol. 45, no. 23, pages 296 - 298 * |
| 金关泰主编: "《高分子化学的理论和应用进展》", vol. 01, 中国石化出版社, pages: 471 * |
| 马东卓等: "纤维素基高吸水材料研究进展", vol. 33, no. 07, pages 1786 - 1790 * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US8017553B2 (en) | Superabsorbent polymers in agricultural applications | |
| Neethu et al. | Prospects and applications of hydrogel technology in agriculture | |
| KR101278634B1 (ko) | 생체활성 성장 촉진 첨가제를 포함하는 고흡수 중합체 생성물 및 이의 형성 방법 | |
| Kaur et al. | Hydrogels in agriculture: prospects and challenges | |
| RU2697092C2 (ru) | Органическо-неорганическое полимерное водоудерживающее удобрение и способ его получения | |
| CN108017751A (zh) | 一种高强度互穿网络型吸水树脂及其制备方法 | |
| El Idrissi et al. | Effect of sodium alginate-based superabsorbent hydrogel on tomato growth under different water deficit conditions | |
| Azeem et al. | Eco‐friendly three‐dimensional hydrogels for sustainable agricultural applications: Current and future scenarios | |
| US4985062A (en) | Method of improving crop yield | |
| CN111154039B (zh) | 一种水性丙烯酸树脂改性淀粉基水凝胶保水剂颗粒的制备方法 | |
| EP3880770B1 (en) | Polymeric composition for use as soil conditioner with improved water absorbency during watering of the agricultural crops | |
| CN113683730A (zh) | 一种玉米秸秆纤维素基吸水树脂复合材料及其制备方法 | |
| JPH0279911A (ja) | 土壌保水剤および保水方法 | |
| CN111172756A (zh) | 一种棉纤维接枝丙烯酸型超吸水树脂及其制备方法与应用 | |
| CN115216103A (zh) | 一种具备荧光效应的功能性液体地膜及地膜铺设方法 | |
| CN110845635B (zh) | 一种两性多糖吸水材料的制备方法 | |
| JP6120202B2 (ja) | 水耕栽培用苗の栽培培地 | |
| CN110373209B (zh) | 一种甘薯专用保水剂及节水栽培甘薯的方法 | |
| JP2022542300A (ja) | 環境に優しい保水性天然ポリマー及びその方法 | |
| Fernando et al. | Evaluating the effects of different watering intervals and prepared soilless media incorporated with a best weight of super absorbent polymer (SAP) on growth of tomato | |
| Khushbu et al. | Synthesis and study of a novel carboxymethyl guar gum/polyacrylate polymeric structured hydrogel for agricultural application | |
| Dwivedi | Super Absorbent polymers and their Composites for Application in Agriculture | |
| CN103392696B (zh) | 一种悬浮种衣剂专用的缓释成膜剂 | |
| Sarkar et al. | Hydrogel Formulations for Increasing Input Use Efficiency in Agriculture | |
| JP2000044378A (ja) | 肥料組成物及びそれを用いた肥料成形物 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211123 |