CN1583953A - 一种吸水保水高分子土壤保护网膜喷剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种吸水保水高分子土壤保护网膜喷剂及其制备方法。本发明的吸水保水高分子土壤保护网膜喷剂是由水溶性高分子材料聚乙烯醇与聚丙烯酸盐、纤维素衍生物或改性淀粉在水中适度交联，制成具有网状结构的高分子水分散液，喷洒在土壤表面形成高分子网膜。该膜可吸纳雨水及灌溉水分、不影响作物破膜生长、无环境危害、表面干后又恢复保护膜的功能，可广泛用于节水农业生产、植树种草、水土流失治理和沙尘固定化等领域。

Description

一种吸水保水高分子土壤保护网膜喷剂及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种吸水保水高分子土壤保护网膜喷剂及其制备方法，水溶性高分子材料如聚丙烯酸盐、聚乙烯醇、纤维素衍生物或改性淀粉在水中适度交联制成环保型吸水保水土壤保护网膜水分散液，可广泛用于节水农业、水土流失治理和沙尘固定化。

背景技术

干旱和土地荒漠化是严重的自然灾害。农用地膜及液态地膜的使用有助于土壤保墒、增温。但是，农膜的大量使用已经造成白色污染，严重影响了农业的可持续发展，成为全球关注、亟待解决的重大问题。

1963年比利时根特大学与Labofina公司合作，研制出了农用乳化沥青(液体地膜)，随后在许多国家得到应用并使农作物达到了一定的增产效果；在规划地区农业增产、固沙、植草、加固道路路基等方面也发挥了重要作用。液态地膜主要原料为石油化工深加工产品(沥青)，该物质是由长链烃基分子组成，乳化后具有强烈的粘附能力，粘附力的大小与土粒周围的水膜成反比。当液态地膜施用于干旱土壤时，乳剂表面粘附许多土粒，并可扩展到一定范围，随乳液失水，形成胶结膜，固定在土粒接触角深处，将土粒联结成理想的团聚体。

由于沥青长链烃分子的疏水性很强，分子间束缚力较高，分子聚合物小等性质，使得这类液体地膜在农用及环境治理方面普遍存在以下不足：(1)不透水，使得雨水很快蒸发；(2)较高的黏附性和机械强度阻碍植物破膜生长；(3)沥青及各种添加剂如乳化剂、稳定剂和增塑剂等造成新的环境污染；(4)使用寿命短，一般40-60天；(5)黑褐色膜影响透光，也影响美观。其中不吸、透水，含污染成分，使用寿命短是液体地膜用于环境治理和农林生产的致命缺陷。

为克服乳化沥青液态地膜在农用和环境保护领域的缺点，以天然、合成高分子为成膜物质的新型液态地膜已有报道(中国专利申请号01130944，02100581)，但这类地膜均未解决土壤吸纳雨水这一关键问题。JP86-250085，USP87-4637759，USP87-4690589等专利报道了利用水溶性高分子水溶胶与土壤里的可溶性多价阳离子反应形成高分子凝胶的成膜技术，但成膜是在土壤表层下，起不到地膜的作用。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种吸水保水高分子土壤保护网膜喷剂，这种吸水保水高分子土壤保护膜可用于节水农业生产、植树种草、水土流失治理和沙尘固定化。

本发明的另一个目的是提供上述吸水保水高分子土壤保护网膜喷剂的制备方法。

一种吸水保水高分子土壤保护网膜喷剂，高分子之间交联成网状结构，它包含，

    A)水溶性高分子材料                          2-20重量份

    B)交联剂                                 0.002-1重量份

    C)水                                     100-500重量份

作为组分A，至少一种选自聚丙烯酸、聚丙烯盐、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、氧化淀粉、丙烯酸与丙烯酰胺共聚物、丙烯酸与丙烯酸钠共聚物、丙烯酸与聚乙烯醇共聚物，其余为重量百分比为20-80％的聚乙烯醇。

上述交联剂至少一种选自甘油、乙二醇、戊二醛、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、环氧氯丙烷、甲苯二异氰酸酯和硼砂。

上述吸水保水高分子土壤保护网膜喷剂中还可含有引发剂0.001-0.5份，引发剂为硝酸铈铵、过硫酸盐等，过硫酸盐如过硫酸钾、过硫酸钠等。

上述吸水保水高分子土壤保护网膜喷剂中还可含有0.01-0.5份氢氧化钠。

一种吸水保水高分子土壤保护网膜喷剂的制备方法：

a.将水溶性高分子材料加水溶解；

b.在20-30℃，搅拌下加入交联剂、引发剂，在20-80℃反应2-6小时；

c.产物过滤、灌装。

本发明使用的水溶性高分子材料是指含大量羟基、羧酸根、氨基，平均分子量为20000——4000000的水溶性高分子，如聚丙烯酸(盐)、聚乙烯醇、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、氧化淀粉、丙烯酸与丙烯酰胺共聚物、丙烯酸与聚乙烯醇共聚物。将上述一种或几种高分子的溶液在交联剂存在下反应制成具有网状结构的高分子水分散液。过滤后得到吸水保水高分子土壤保护网膜乳液。根据具体配方的差异，高分子在水分散液中的重量百分数为1％到15％。高浓度的水分散液在使用前可适当稀释，确保成膜的均匀性。

本发明的吸水保水高分子土壤保护网膜喷剂，适当稀释后喷洒，在土壤表面形成一层几十到上百纳米厚的高分子膜。所用高分子含有大量的亲水性基团如羟基、羧酸根、氨基，遇水后吸水溶胀，这种性质类似于高吸水性树脂。由于网膜的交联度较低，膜厚度薄，吸水后高分子链之间的空隙足以大到使水分子通过。从而解决了高分子土壤保护网膜吸纳雨水及灌溉水分的问题。随着膜表面水分缓慢蒸发，高分子链之间的空隙缩小，干后又恢复保护膜的功能。高分子土壤保护网膜的厚度只有普通地膜的几十分之一，加之在潮湿环境中可吸水溶胀，不影响作物破膜生长。高分子交联产生的网膜抑制了孤立分子向土壤毛细管及缝隙的渗透作用，使成膜利用率增加，用料减少，使用成本降低。该膜除具有地膜保水保温功能外，其突出优点是吸纳雨水及灌溉水分、不影响作物破膜生长、无环境危害、表面干后又恢复保护膜的功能。这种吸纳雨水、保水(墒)高分子土壤保护膜可用于节水农业生产、植树种草、水土流失治理和沙尘固定化等领域。本发明的吸水保水高分子土壤保护网膜乳液对人体、动物及植物均无毒副作用，网膜在土壤中通过微生物降解为小分子碳水化合物被吸收利用，对生体环境无不利影响。同时，本发明吸水保水高分子土壤保护网膜喷剂的制备方法简单，易于工业化生产。

具体实施方式

实施例1

聚乙烯醇(分子量8万)                                1重量份

丙烯酸                                             1重量份

丙烯酸钠                                           1重量份

N，N’-亚甲基双丙烯酰胺                          0.1重量份

过硫酸钾                                         0.1重量份

水                                               100重量份

实施例2

羧甲基纤维素钠                                     3重量份

聚乙烯醇                                           4重量份

N，N-亚甲基双丙烯酰胺                            0.5重量份

过硫酸钠                                         0.1重量份

水                                               100重量份

实施例3

氧化淀粉                                           3重量份

聚乙烯醇                                           2重量份

环氧氯丙烷                                       0.4重量份

氢氧化钠                                         0.2重量份

水                                               100重量份

实施例4

氧化淀粉                                           8重量份

聚乙烯醇                                           2重量份

硼砂                                             0.2重量份

氢氧化钠                                         0.3重量份

水                                               200重量份

实施例5

以实施例3的配方为例，制备吸水保水高分子土壤保护网膜喷剂的工艺过程如下：

①氧化淀粉加水搅拌调制成8％悬浮液，加热到完全糊化；

②聚乙烯醇加水搅拌调制成8％悬浮液，80℃溶解；

③将①和②液体混匀，在25℃搅拌下滴加环氧氯丙烷；

④用10％氢氧化钠溶液调节pH到9-10，加入配方所需的水，在50℃搅拌下继续反应5小时；

⑤过滤、灌装；

Claims (6)

1.一种吸水保水高分子土壤保护网膜喷剂，高分子之间交联成网状结构，它包含，

A)水溶性高分子材料                    2-20重量份

B)交联剂                           0.002-1重量份

C)水                               100-500重量份

2.根据权利要求1所述的一种吸水保水高分子土壤保护网膜喷剂，其特征在于，作为组分A，至少一种选自聚丙烯酸、聚丙烯盐、羧甲基纤维素、羟丙基纤维素、氧化淀粉、丙烯酸与丙烯酰胺共聚物、丙烯酸与丙烯酸钠共聚物、丙烯酸与聚乙烯醇共聚物，其余为重量百分比为20-80％的聚乙烯醇。

3.根据权利要求1所述的一种吸水保水高分子土壤保护网膜喷剂，其特征在于交联剂至少一种选自甘油、乙二醇、戊二醛、N，N’-亚甲基双丙烯酰胺、环氧氯丙烷、甲苯二异氰酸酯和硼砂。

4.根据权利要求1所述的一种吸水保水高分子土壤保护网膜喷剂，其特征在于还含有引发剂0.001-0.5份。

5.根据权利要求1-4任意之一所述的一种吸水保水高分子土壤保护网膜喷剂，其特征在于还含有0.01-0.5份氢氧化钠。

6.权利要求1所述的一种吸水保水高分子土壤保护网膜喷剂的制备方法：

a.将水溶性高分子材料加水溶解；

b.在20-30℃，搅拌下加入交联剂、引发剂，20-80℃反应2-6小时；

c.产物过滤、灌装。