CN114524910B - 一种耐光照耐盐水耐用型腐植酸抗旱保水剂的制备方法 - Google Patents
一种耐光照耐盐水耐用型腐植酸抗旱保水剂的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种耐光照耐盐水耐用型腐植酸抗旱保水剂的制备方法，采用黄腐酸钾为合成原料，再加入含有碳碳双键、且水溶性较好的聚合单体，包括丙烯酸、丙烯酸钾、丙烯酰胺、2‑丙烯酰胺‑2‑甲基丙烷磺酸，最后加入交联剂N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺MBA，随即，在过硫酸铵引发下，进行水溶液自由基聚合。本发明具有合成简便、肥效高、耐极端条件、耐久用的优点，将在光照强、盐碱度高的地区发挥重要的促进农作物增产的作用。
Description
技术领域
本发明属于化学材料领域，涉及一种耐光照耐盐水耐久用型腐植酸抗旱保水剂的制备方法与应用。
背景技术
保水剂是发展迅速的一种化学节水材料，作为一种亲水性高分子材料，具有良好的吸水、保水、释水性能，在农业上被誉为“微型水库”。在降雨量稀少的地区，将保水剂施入土壤，将会起到如下重要作用：第一，保水剂的本质是水凝胶，具有吸水快、释水缓慢的特点，同时保水剂本身不会溶于水，即不会向水中释出自身的化学组分；在接触灌溉水和雨水后，保水剂能够迅速吸收水分，在干旱时期，则能够缓慢释出水分，维持农作物正常生长的需要；第二，保水剂吸水和释水的同时，也将促进土壤团粒体的形成，改善土壤结构，促进农作物生长；第三，保水剂在达成“保水”效果的同时，也对K+、NH4 +、NO3 -等土壤中的营养成分具有很强的吸附作用，能够有效防止这些有益化学物质的流失，当农作物生长需要这些养分时，保水剂将通过交换作用，将这些吸附的养分供给农作物。综上所述，保水剂无疑是一种能够节水、保水、抗旱、改良土壤、抗水土流失的优质农用材料。
上世纪60年代，美国北方农业部首次设计并合成了保水剂，在农业生产领域发挥了巨大作用。自此以后，保水剂的研究和应用日益受到关注和重视。早期的保水剂，是一种亲水性高分子材料(水凝胶)，通常采用含羧基、磺酸基、羟基、氨基等亲水性单体，在引发剂和交联剂的作用下，发生聚合、水解、交联等化学反应，形成不溶于水、但在水中能高度溶胀的三维网状聚合物。保水剂的化学结构及其吸水机理是其具有优良保水性能的根本原因。例如，保水剂含有大量亲水基团(如羧基、磺酸基、羟基、氨基等)，与水接触时，这些亲水基团电离并与水分子结合成氢键，进而吸持大量的水分。形成的三维聚合物网状结构具有高弹性，能容纳许多水，形成凝胶状态。它甚至能吸收并保持自身质量数百倍甚至上千倍的纯水、几倍或数十倍的生理盐水。同时，保水剂作为一种电解质，在溶液中也可以电离，从而导致聚合物溶胀。聚合物网状结构中的离子浓度与外部溶液产生渗透势差，使得水分不断进入聚合物内部。网状结构上的正离子基团呈游离状态，而负离子基团仍在网链上，相邻负离子相互排斥，从而引起网状结构的膨胀。而且链与链之间的相互交联，使保水剂的网状结构具有一定的强度，而不是无限制地伸缩。所以，保水剂只膨胀形成凝胶，但不溶解于水。
尽管早期的保水剂已经取得巨大成功，但仍有一些缺憾之处，亟待克服。首先，保水剂有保水性，但无“肥效”，其自身结构对农作物没有施肥功能。第二，早期保水剂不耐光照。在长期的日光曝晒下，早期的保水剂会自动降解，产生对土壤有害的单体或自由基，这些化学物质攻击农作物的根部组织，影响农作物生长。第三，早期的保水剂(如聚丙烯酸钠)吸盐水性能差，在高盐高碱土壤中的使用效果不好。因此，保水剂的研发仍有很大发展空间，而研发能够克服传统有机高分子材料弊端的新一代保水剂将是未来发展的重要方向。
腐植酸(Humic acid，HA)是自然界中广泛存在的大分子有机物质，主要由C、H、O、N、S等元素组成，是肥沃土壤中腐殖质的主要成分，占腐殖质的85％-90％，在煤炭、沼泽、池塘、沟渠淤泥中大量存在，决定着土壤的形成、性质和肥力。腐植酸分子中含有酚羟基、醇羟基、烯醇基、磺酸基、氨基、醌基和羰基等多种功能基团，这些活性基团的存在赋予了腐植酸酸性、亲水性、离子交换性和络合性等功能。目前，腐植酸类物质已广泛应用于农林、石油、建材、环保和医疗卫生等行业。另一方面，黄腐酸(又名富里酸)是与胡敏酸共存于腐植酸中的一种高水溶性、高肥性组分。其平均分子量小(500-1000左右)，但富含羧基、羟基、甲氧基、酚羟基等有机官能团，酸性较强，且上述官能团对金属离子有非常强烈的配位作用。黄腐酸作为一种高效有机肥料，具有土壤增肥、抑制土壤板结的巨大作用。因此，腐植酸(特别是黄腐酸)能否用于合成保水剂，这是一个赋予保水剂肥性的重要课题，具有深远的科学意义和广阔的应用前景。
近年来，已有若干种类的腐植酸基保水剂出现，其合成方法均为通过亲水性乙烯基单体直接进行自由基聚合反应。常用的聚合方法主要为水溶液聚合、分散聚合、反相悬浮聚合。其中，水溶液聚合最为普遍，也是一种绿色环保的聚合方法。水溶液聚合采用的引发方法包括热引发、氧化还原引发、微波引发、紫外光引发、辉光放电等，但不管采用何种方法引发，聚合反应都是先产生自由基，然后诱导乙烯基单体聚合产生链增长。总体而言，目前的腐植酸基保水剂的合成方法符合绿色环保的要求，“三废”产生量较少，易于实现大规模生产。
现有腐植酸基保水剂按其制备所需的主要原料可分为：聚丙烯酸/腐植酸、聚(丙烯酸-co-丙烯酰胺)/腐植酸、聚丙烯酸/黏土/腐植酸、天然高分子接枝聚丙烯酸/腐植酸、粉煤灰/腐植酸等几种类型。现有研究发现，将腐植酸引入保水剂，将带来保水剂综合性能的大幅提升。例如，聚丙烯酸钠是最早商业化的保水剂，具有吸水倍率高、合成方法简单的优点，但是造价较高，耐盐碱性差，功能单一(没有肥效)。而通过水溶液自由基聚合反应合成的聚丙烯酸钠/腐植酸保水剂，在在蒸馏水和生理盐水中的吸水倍率大幅提升。又如，将丙烯酰胺单体引入腐植酸基保水剂，可有效提升保水剂的耐盐性。此外，在保持基本性能的基础上，如何继续降低腐植酸基保水剂的成本，成为目前农业生产领域非常关注的一个问题。黏土表面含有大量的活性硅烷醇基团，能够参与接枝共聚反应，可与有机聚合物网络交联形成均一的复合物或纳米复合物。与此同时，无机黏土的引入不仅可极大地降低生产成本，而且还能改善所得高吸水性树脂的凝胶强度和耐盐性能。最后，如将粉煤灰引入腐植酸基保水剂，所得保水剂具有保水、固沙、沃土、促进植物生长的综合生态效应。同时，对改善土壤的理化性质有一定的帮助，还可以节约成本、控制环境污染，取得较好的经济和社会效益。
尽管腐植酸基保水剂已经取得了很大的进展，但目前仍存在若干问题，亟待解决。第一，在腐植酸基保水剂制备的共聚反应中，单体、交联剂、引发剂比较单一，在耐光照、耐盐水、耐久用等方面仍有巨大的提升空间。第二，将腐植酸保水剂与肥料相结合，制备具有保水缓释功能的肥料。这样既可以保持腐植酸保水剂的诸多优点，还能控制养分释放，在提高化肥利用率的同时又可以减少大量使用普通化肥所造成的环境污染，腐植酸基保水缓释肥具有广阔的应用前景。第三，随着人们环保意识和环保法规的逐渐强化，生物可降解保水剂的开发和应用已经迫在眉睫。未来，实现腐植酸基保水剂大规模产业化的关键，是开发利用天然廉价的原料、采用绿色环保且节能的工艺，生产生物可降解保水剂产品，降低生产成本。加强对廉价组分如沸石、高岭土、凹凸棒土等的应用研究，也是实现该目标的关键举措。
发明内容
本发明为了解决传统腐植酸基保水剂耐光照、耐盐水、耐久用等方面不足以及其不具有保水缓释功能的问题，首次采用黄腐酸钾作为保水剂的共聚组分，能够实现保水和调控废料释放的双重目的。本发明提供了一种耐光照、耐盐水、耐久用型的腐植酸抗旱保水剂。
本发明以黄腐酸钾、丙烯酸、丙烯酸钠、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸为原料合成新型腐植酸保水剂。丙烯酸、丙烯酸钠、丙烯酰胺是合成保水剂常见的单体原料，能够实现保水剂的吸水和吸盐水的功能。黄腐酸钾分子量小，易溶于水，易释放，肥性高，本发明首次采用黄腐酸钾作为保水剂的共聚组分，能够实现保水和调控废料释放的双重目的。此外，2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸兼具丙烯酰胺基和磺酸基，前者能够提升保水剂吸盐水的性能，后者能够与多种金属离子形成稳定的配位键，进而稳定Zn2+、Fe2+、Se4+等植物营养元素。同时，磺酸基也能提升保水剂整体的亲水性，且能够提升保水剂在硬水条件下的吸水性能。本发明提供了一种耐光照、耐盐水、耐久用型的腐植酸抗旱保水剂，其具有合成简便、肥效高、耐极端条件、耐久用的优点，将在光照强、盐碱度高的地区发挥重要的促进农作物增产的作用。
本发明的技术方案是这样解决的：
一种耐光照耐盐水耐用型腐植酸抗旱保水剂的制备方法，考虑到黄腐酸钾具有分子量小、水溶性好、肥效高的特点，采用黄腐酸钾为合成原料，再加入含有碳碳双键、且水溶性较好的聚合单体，包括丙烯酸、丙烯酸钾、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸，最后加入交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)。随即，在过硫酸铵引发下，进行水溶液自由基聚合。具体包括以下步骤：
1)称取30～60g黄腐酸钾加入含有一定量去离子水的三口瓶中，室温下，机械搅拌使之基本溶解，得到A液；
2)在A液中加入75～100mL丙烯酸、10～25mL丙烯酰胺，持续搅拌5～15分钟得到B液；
3)在B液中逐滴加入10～25mL的KOH水溶液，充分搅拌，再加入交联剂2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，随后加入过硫酸铵，再加入1～4gN，N′－亚甲基双丙烯酰胺，水浴加热升温至65～70℃，维持该温度反应至混合物形成黏团状、无法搅拌时停止，保温2～4h；
4)取出产物，用大量蒸馏水清洗，再放入干燥的培养皿中，切成5-10mm的小块，放入烘箱中烘干，取出后研磨装袋得到保水剂，测定其吸水倍率。本发明进一步的改进在于：
所示步骤1)中，去离子水的含量为50～100mL。
所示步骤2)中，搅拌时间为5～15min。
所示步骤3)中，交联剂2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的添加量为10～20g。
所示步骤3)中，过硫酸铵的添加量为4～6g。
所示步骤4)中，烘燥温度为60～80℃。
所示步骤4)中，吸水倍率方法为：称取1～2g，放入500mL大烧杯中，加入蒸馏水或NaCl水溶液100～200mL，磁力搅拌0.5～1h，静置2～4h。随后，用纱布(或滤纸)常压过滤，至不再滴液为止，称重并计算吸水倍率。
所示步骤4)中，将含水的腐植酸抗旱保水剂在60℃烘箱中完全烘干，重复步骤5)的测试过程，重复若干次，记录每次的吸水倍率。
本发明的有益效果如下：
第一，在已有腐植酸基保水剂制备的共聚反应中，单体、交联剂、引发剂比较单一，在耐光照、耐盐水、耐久用等方面仍有巨大的提升空间。现有腐植酸基保水剂的合成中，没有用过单体2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)，但本发明首次采用该单体后，发现所合成的腐植酸抗旱保水剂具有显著的耐光照、耐高浓度盐水、耐久用的特征，上述综合性能高于现有腐植酸基保水剂。
第二，本发明的技术方案采用六个组分共聚的模式，综合了丙烯酸吸水、丙烯酰胺耐盐水、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸耐光照且保水等优势，所形成的的腐植酸抗旱保水剂具有极好的保水缓释性能，一次吸水之后，可在7天内保水并缓释水分，维持农作物生长。目前已有的腐植酸保水剂不具有上述综合优势。
附图说明
图1是腐植酸抗旱保水剂的合成原理图；
图2是黄腐酸钾原料的XPS全谱图；
图3是黄腐酸钾原料的C 1s谱图；
图4是黄腐酸钾原料的O 1s谱图；
图5是黄腐酸钾原料的K 2p谱图；
图6是黄腐酸钾原料的N 1s谱图；
图7是黄腐酸钾原料的S 2p谱图；
图8是腐植酸抗旱保水剂的XPS全谱图；
图9是腐植酸抗旱保水剂的C 1s谱图；
图10是腐植酸抗旱保水剂的O 1s谱图；
图11是腐植酸抗旱保水剂的K 2p谱图；
图12是腐植酸抗旱保水剂的N 1s谱图；
图13是腐植酸抗旱保水剂的S 2p谱图；
图14是腐植酸抗旱保水剂的XRD谱图；
图15是黄腐酸钾原料(a,放大1000倍；b，放大2000倍；c，放大5000倍)和腐植酸抗旱保水剂(d,放大2000倍；e，放大5000倍；f，放大20000倍)的SEM图
图16腐植酸抗旱保水剂的TEM图：a)放大41,000倍；b)放大41,000倍；c)SAED(选区电子衍射)模式(a图圈中部分)
具体实施方式
本发明包括以下步骤：
1)称取30～60g黄腐酸钾加入含有一定量去离子水的三口瓶中，室温下，机械搅拌使之基本溶解，得到A液；
2)在A液中加入75～100mL丙烯酸、10～25mL丙烯酰胺，持续搅拌5～15分钟得到B液；
3)逐滴加入10～25mL的KOH水溶液，充分搅拌，再加入交联剂2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，随后加入过硫酸铵，再加入1～4gN，N′－亚甲基双丙烯酰胺，水浴加热升温至65～70℃，维持该温度反应至混合物形成黏团状、无法搅拌时停止，保温2～4h；
4)取出产物，用大量蒸馏水清洗，再放入干燥的培养皿中，切成5-10mm的小块，放入60～80℃烘箱中烘干，取出后研磨装袋备用。
5)研究其蒸馏水条件下的吸水性能、高浓度盐水条件下的吸水性能及反复吸水倍率。称取1～2g(m1)，放入500mL大烧杯中，加入蒸馏水或NaCl水溶液100～200mL，磁力搅拌0.5～1h，静置2～4h。随后，用纱布(或滤纸)常压过滤，至不再滴液为止。称重(m2)。蒸馏水的吸水倍率为：Q＝(m2–m1)/m1；
6)测定完后，将含水的腐植酸抗旱保水剂在60℃烘箱中完全烘干，重复步骤5)的测试过程，重复若干次，记录每次的吸水倍率。
所示步骤1)中，去离子水的含量为50～100mL；
所示步骤3)中，交联剂2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的添加量为10～20g；
所示步骤3)中，过硫酸铵的添加量为4～6g；
实施例1
1)称取60g黄腐酸钾加入含有100mL去离子水的三口瓶中，室温下，机械搅拌使之基本溶解，得到A液；
2)在A液中加入75mL丙烯酸、15mL丙烯酰胺，持续搅拌10分钟得到B液；
3)逐滴加入10mL的KOH水溶液，充分搅拌，再加入10g交联剂2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，随后4g加入过硫酸铵，再加入2gN，N′－亚甲基双丙烯酰胺，水浴加热升温至75℃，维持该温度反应至混合物形成黏团状、无法搅拌时停止，保温2h；
4)取出产物，用大量蒸馏水清洗，再放入干燥的培养皿中，切成5-10mm的小块，放入60℃烘箱中烘干，取出后研磨装袋备用。
5)研究其蒸馏水条件下的吸水性能、高浓度盐水条件下的吸水性能及反复吸水倍率。称取1(m1)，放入500mL大烧杯中，分别加入蒸馏水、NaCl水溶液200mL，磁力搅拌0.5h，静置2h。随后，用纱布(或滤纸)常压过滤，至不再滴液为止。称重(m2)。蒸馏水的吸水倍率为：Q＝(m2–m1)/m1；
6)测定完后，将含水的腐植酸抗旱保水剂在60℃烘箱中完全烘干，重复步骤5)的测试过程，重复若干次，记录每次的吸水倍率。
综合以上实施例和参照附图所示：
将黄腐酸钾原料、腐植酸抗旱保水剂分别进行XPS分析，所得结果如表1、表2所示。
表1黄腐酸钾原料的元素绑定能与化学组成
a绑定能(eV),小括号中的数值为原子百分数(at％).
表2腐植酸抗旱保水剂的元素绑定能与化学组成
a绑定能(eV),小括号中的数值为原子百分数(at％).
根据表1数据，可以看出：黄腐酸钾原料的实验分子式为：C61.92O18.30S0.65Cl1.40Na2.13K15.60，分子量为1765.8569，质量百分数：C％＝42.11％，O％＝16.58％，Na％＝2.77％，K％＝34.54％。由图2可见，除了表1报道的元素之外，片钾原料不含其他杂质元素。
由图3可见，绑定能在284.3eV的峰代表碳碳双键上的碳原子(杂化模式sp2)，绑定能在285.1eV的峰代表烷基链上的碳原子(杂化模式sp3)，绑定能在287.9eV的峰代表羧基的碳。摩尔比为，双键碳：烷基碳：羧基的碳＝61.15：18.11：20.74。参考文献：Ind.Eng.Chem.Res.2012，51，9531-9539。
由图4可见，绑定能在530.5eV的峰代表无机氧化物中的氧，绑定能在531.3eV的峰代表有机质上C-O键上的氧，而532.4eV的宽峰代表C＝O键上的氧，535.5eV的峰代表片钾原料羟基的氧或吸附水的羟基氧。参考文献：Ind.Eng.Chem.Res.2007，46，1138-1147；Chem.Mater.2003,15,2040-2048。
由图5可见，绑定能在295.4eV的峰代表K 2p1/2的光电子，而绑定能在292.6eV的峰代表K 2p3/2的光电子，说明片钾原料中钾元素均以K+的形式存在。参考文献：ACSNano2020，14，4938-4949。
由图6可见，黄腐酸钾原料的N1s谱含两个部分：绑定能在399.4eV的峰代表-NH-基团，源自有机原料丙烯酰胺；绑定能在406.7eV的峰代表NO3 -，源自黄腐酸钾原料生产过程中带入的硝酸盐。参考文献：Langmuir 2019,35,6089-6105。
由图7可见，片钾原料的S 2p谱含三个组分：在169.6eV(S 2p1/2)和168.4eV(S2p3/2)的峰代表SO4 2-的S，在163.8eV的峰代表S单质。参考文献：J.Phys.Chem.C 2018,122,2173-2183。
根据表2数据，可以看出：第一，腐植酸抗旱保水剂的实验分子式为：C60.04O19.24N1.1 7S0.63Si3.62Na0.17K15.12，分子量为1762.296，质量百分数：C％＝40.91％，O％＝17.46％，Na％＝0.22％，K％＝33.54％。第二，综合表2和表1的数据，可以看出，相对于黄腐酸钾合成原料，腐植酸抗旱保水剂的钾含量只有轻微下降，但是钠含量有大幅下降。钾含量的基本保持，可以维持肥效，钠的含量降低，可以有效防止土壤板结。
由图8可见，除了表2报道的元素之外，腐植酸抗旱保水剂不含其他杂质元素。由图9可见，绑定能在284.7eV的峰代表烷基链上的碳原子(杂化模式sp3)，绑定能在285.9eV的峰代表C-O键的碳，而绑定能在288.7eV的峰则代表羧基的碳。摩尔比为，烷基碳：C-O键的碳：羧基的碳＝62.91：19.99：17.10。参考文献：Ind.Eng.Chem.Res.2012，51，9531-9539。
由图10可见，绑定能531.8eV的宽峰代表C＝O键上的氧，533.2eV的峰代表腐植酸抗旱保水剂羟基的氧或吸附水的羟基氧。参考文献：Ind.Eng.Chem.Res.2007，46，1138-1147；Chem.Mater.2003,15,2040-2048。
由图11可见，绑定能在295.7eV的峰代表K 2p1/2的光电子，而绑定能在293.0eV的峰代表K 2p3/2的光电子，说明B13中钾元素均以K+的形式存在。参考文献：ACS Nano2020，14，4938-4949。
由图12可见，腐植酸抗旱保水剂的N1s谱含一个组分：在399.7eV的峰代表-NH-基团，源自合成原料丙烯酰胺。参考文献：Langmuir 2019,35,6089-6105。
由图13可见，腐植酸抗旱保水剂的S 2p谱含两个组分：在167.8eV的峰代表SO4 2-和磺酸基中的S，在168.8eV的峰代表S2O8 2-的S，单质态或金属硫化物的S出峰低于167.0eV。参考文献：J.Phys.Chem.C 2018,122,2173-2183。
由图14可见，因腐植酸抗旱保水剂含有大量有机质，XRD的衍射峰呈宽带状，掩蔽了无机物相。
黄腐酸钾原料与腐植酸抗旱保水剂的SEM对比分析如图15所示。由图15可见(基于SEM收集的样品信息)，黄腐酸钾原料呈不规则的多边形，尺寸在1-4μm之间(a-c，图15)。腐植酸抗旱保水剂的尺寸要小得多，在50-400nm之间(d-f，图15)。这说明在合成的过程中，黄腐酸钾颗粒碎裂，得到纳米尺度的腐植酸抗旱保水剂颗粒。
腐植酸抗旱保水剂的TEM如图16所示。由腐植酸抗旱保水剂的TEM图可见，所合成的腐植酸抗旱保水剂仍包括微米级的单层状材料(a，b，图16)。此外，该单层状材料具有良好的晶型(图16a圈中部分)(图16c)。
腐植酸抗旱保水剂的蒸馏水吸水倍率如表3所示。
表3腐植酸抗旱保水剂吸蒸馏水的吸水倍率测定结果
由表3可见，腐植酸抗旱保水剂的蒸馏水保水性能很好，在前10次的使用中，蒸馏水吸水倍率随着使用次数的增加，逐渐提升。在第11次至第18次的使用中，蒸馏水吸水倍率先降后升。总体而言，所合成的腐植酸抗旱保水剂在蒸馏水环境中具有极好的保水和重复使用性能。
腐植酸抗旱保水剂的盐水吸水倍率如表4所示。
表4腐植酸抗旱保水剂吸盐水的吸水倍率测定结果
由表4可见，本发明合成的腐植酸抗旱保水剂，在超高浓度盐水(含盐量为9.09％)中，仍有很强的保水性能，即在13次的重复使用过程中，腐植酸抗旱保水剂的吸盐水倍率先降后升。在使用13次后，仍有较强的保水效果。目前，高分子类的腐植酸抗旱保水剂一般对盐水的保水效果很低，在高浓度盐水中，几乎没有吸水效果。本发明合成的腐植酸抗旱保水剂在超高浓度盐水中，已有优异的表现。
紫外光照24小时后，腐植酸抗旱保水剂的蒸馏水吸水倍率测试如表5所示。
表5腐植酸抗旱保水剂蒸馏水吸水倍率测定结果
紫外光照24小时后，腐植酸抗旱保水剂的盐水吸水倍率测试如表6所示。
表6腐植酸抗旱保水剂蒸馏水吸水倍率测定结果
由表5和表6可见，所合成的腐植酸抗旱保水剂经历24小时紫外线照射后，蒸馏水吸水倍率和盐水吸水倍率都随着使用次数的增多而显著增加。这一结果表明，紫外线的照射，很可能使腐植酸抗旱保水剂内部未聚合或未交联的单键继续聚合、交联，进一步扩大腐植酸抗旱保水剂内部的三维网络结构，使其蒸馏水吸水能力和盐水吸水能力大幅提升。
腐植酸抗旱保水剂的释水速率测定结果如表7所示。
表7腐植酸抗旱保水剂释水速率的测定结果
由表7可见，腐植酸抗旱保水剂吸水1-5小时阶段，释水速率为：0.17g/h(即0.40％/h)；腐植酸抗旱保水剂吸水5-10小时阶段，释水速率为：0.77g/h(即1.85％/h)。这一结果说明，腐植酸抗旱保水剂整体上具有缓释水的功能，且随着时间的延长，释水速率在缓慢增加。基于表7数据，可以推断，本发明合成的腐植酸抗旱保水剂一次吸水完成后，可以在7天内保持并缓释水分，维持农作物生长。
Claims (1)
1.一种耐光照耐盐水耐用型腐植酸抗旱保水剂的制备方法，其特征在于，采用黄腐酸
钾为合成原料，再加入含有碳碳双键、且水溶性较好的聚合单体，包括丙烯酸、丙烯酸钾、丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸，最后加入交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺MBA，随即，在过硫酸铵引发下，进行水溶液自由基聚合，具体包括以下步骤：
1)称取30～60g黄腐酸钾加入含有去离子水的三口瓶中，室温下，机械搅拌使之基本溶解，得到A液,去离子水的含量为50～100mL；
2)在A液中加入75～100mL丙烯酸、10～25mL丙烯酰胺，持续搅拌得到B液,搅拌时间为5～15min；
3)在B液中逐滴加入10～25mL的KOH水溶液，充分搅拌，再加入交联剂2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，随后加入过硫酸铵，再加入1～4gN，N′－亚甲基双丙烯酰胺，水浴加热升温至65～70℃，维持该温度反应至混合物形成黏团状、无法搅拌时停止，保温2～4h；交联剂2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的添加量为10～20g；过硫酸铵的添加量为4～6g；
4)取出产物，用大量蒸馏水清洗，再放入干燥的培养皿中，切成5-10mm的小块，放入烘箱中烘干，取出后研磨装袋得到耐光照耐盐水耐用型腐植酸抗旱保水剂，测定其吸水倍率，烘燥温度为60～80℃；
吸水倍率方法为：称取1～2g，放入500mL大烧杯中，加入蒸馏水或NaCl水溶液100～200mL，磁力搅拌0.5～1h，静置2～4h，随后，用纱布或滤纸常压过滤，至不再滴液为止，称重并计算吸水倍率；
将含水的腐植酸抗旱保水剂在60℃烘箱中完全烘干，重复步骤4)的测试过程，重复若干次，记录每次的吸水倍率。
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