纖維類保水劑及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及纖維素類保水劑及其制備方法，屬于高分子材料領(lǐng)域。本發(fā)明解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種纖維類保水劑及其制備方法，本發(fā)明纖維類保水劑由如下方法制備而成：取植物秸稈，加入水、微生物和尿素，進(jìn)行反應(yīng)，調(diào)節(jié)pH為8～11，于10～35℃下反應(yīng)0.5～4h，反應(yīng)完畢，過(guò)濾，得到纖維微晶；取纖維微晶，加入水、丙烯酸、堿性物質(zhì)、引發(fā)劑和交聯(lián)劑，攪勻，于10～35℃下反應(yīng)1～6h，得凝膠狀聚合物；將凝膠狀聚合物于溫度40～80℃下加熱0.5～3h，再經(jīng)干燥，得纖維類保水劑。本發(fā)明纖維類保水劑對(duì)蒸餾水的吸水倍數(shù)達(dá)500～850g/g，對(duì)0.9%鹽水的吸水倍數(shù)達(dá)50～100g/g。
【專利說(shuō)明】纖維類保水劑及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及纖維類保水劑及其制備方法，屬于高分子材料領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]保水劑使用的是高吸水性樹(shù)脂，它是一種吸水能力特別強(qiáng)的功能高分子材料。無(wú)毒無(wú)害，反復(fù)釋水、吸水，因此農(nóng)業(yè)上人們把它比喻為〃微型水庫(kù)〃。同時(shí)，它還能吸收肥料、農(nóng)藥、并緩慢釋放，增加肥效、藥效。高吸水性樹(shù)脂廣泛用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝、建筑材料；在工業(yè)方面可廣泛應(yīng)用于石油化工、電纜、造紙、傳感器、滅火器具、纖維制品、化妝品、食品保鮮、膨脹玩具等。
[0003]秸桿是成熟植物莖葉穗部分的總稱，通常指小麥、水稻、玉米、薯類、油料、棉花、甘蔗和其他植物在收獲籽實(shí)后的剩余部分，植物光合作用的產(chǎn)物有一半以上存在于秸桿中，秸桿富含氮、磷、鉀、鈣和有機(jī)質(zhì)等，是一種具有多種用途的可再生的生物資源。
[0004]近年來(lái)，利用保水劑改善土壤結(jié)構(gòu)和提供作物水肥利用效率，是化學(xué)節(jié)水技術(shù)的重要方式，所以對(duì)保水劑提出了更高的要求。農(nóng)作物秸桿是最豐富的纖維素資源，近年來(lái)，以農(nóng)作物秸桿為資源制備保水劑已成為新的高吸水性材料研究開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)。
[0005]已公開(kāi)的發(fā)明專利，申請(qǐng)?zhí)枮?00810010879.2，專利名稱為《一種土壤保水劑及其制備方法》，該專利的技術(shù)是將玉米秸桿堿化處理并經(jīng)氯乙酸醚化改性后與丙烯酸鈉接枝制備的保水劑。雖然保水劑吸水倍率達(dá)到了要求，但是該發(fā)明的方法制備時(shí)間較長(zhǎng)、反應(yīng)條件較為苛刻，步驟較為復(fù)雜繁瑣。
[0006]已公開(kāi)的發(fā)明專利，申請(qǐng)?zhí)枮?01310224630.2，專利名稱為《秸桿基保水劑的制備方法》，該專利的方法是直接將秸桿加氫氧化鈉水溶液進(jìn)行蒸煮、水洗、抽濾、烘干，然后得到處理后的秸桿，將處理·后的秸桿再次加入氫氧化鈉中和后的丙烯酸鈉、過(guò)硫酸銨和N, N-亞甲基雙丙烯酰胺，攪拌，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)完畢后恒溫烘干，最終得到淡黃色的秸桿保水劑。該發(fā)明需要多次加入氫氧化鈉，而且蒸煮需要耗費(fèi)大量的能源。成本較高，處理后的秸桿進(jìn)行后續(xù)處理是溫度保持在70°C，需要維持的溫度較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供纖維類保水劑及其制備方法。
[0008]本發(fā)明纖維類保水劑，其按下述方法制備而成:
[0009]( I )取植物秸桿，加入水、微生物和尿素，進(jìn)行反應(yīng)，調(diào)節(jié)pH為8~11，反應(yīng)溫度為10~35°C，反應(yīng)時(shí)間為0.5~4h，反應(yīng)完畢，過(guò)濾，得到纖維微晶；
[0010]其中，所述微生物為纖維單胞菌屬、木霉菌和枯草芽孢桿菌中至少一種；按重量比植物秸桿:水:微生物:尿素=100:20~70:0.5~5:0.5~10 ;
[0011](II)取步驟(1)中得到的纖維微晶，加入水、丙烯酸、堿性物質(zhì)、引發(fā)劑和交聯(lián)劑，攪勻，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度為10~35°c，反應(yīng)時(shí)間為I~6h，得凝膠狀聚合物；
[0012]其中，按重量比纖維微晶:水:丙烯酸:引發(fā)劑:交聯(lián)劑:堿性物質(zhì)=100:2500~5000:300 ~600:0.1 ~2:0.1 ~4:5 ~30;
[0013](III)將步驟(II)得到的凝膠狀聚合物于溫度40~80°C下加熱0.5~3h，再經(jīng)干燥，得保水劑。
[0014]進(jìn)一步地，為了能夠充分反應(yīng)，優(yōu)選植物秸桿是經(jīng)過(guò)粉碎后的植物秸桿，更優(yōu)選能夠過(guò)100目的植物秸桿。
[0015]進(jìn)一步地，優(yōu)選pH為8~10.5。
[0016]步驟(I )中所述的植物秸桿可以是常規(guī)的植物秸桿，優(yōu)選植物秸桿為稻草、玉米秸桿、大豆秸桿、油菜秸桿和棉花秸桿中至少一種；更優(yōu)選稻草或棉花秸桿。
[0017]本發(fā)明纖維類保水劑的制備方法步驟(I )中加入微生物，其目的在于利用微生物在堿性條件下將植物秸桿中纖維素微晶化。
[0018]進(jìn)一步地，為了盡可能的使纖維素微晶化，步驟(I )中所述纖維單胞菌屬包括產(chǎn)黃纖維單胞菌、糞肥纖維單胞菌、亞白纖維單胞菌、凝膠纖維單胞菌、雙氮纖維單胞菌、纖維化纖維單胞菌和潮濕纖維單胞菌中至少一種。
[0019]木霉菌:英文名稱:trichoderma spp ;木霉菌屬于絲狀真菌類。
[0020]進(jìn)一步地，為了盡可能的使纖維素微晶化，步驟(I )中所述木霉菌包括多孢木霉、長(zhǎng)枝木霉、小球木霉和鉤狀木霉中至少一種。
[0021]進(jìn)一步地，為 了盡可能的使纖維素微晶化，優(yōu)選所述微生物為產(chǎn)黃纖維單胞菌、雙氮纖維單胞菌、潮濕纖維單胞菌、多孢木霉、鉤狀木霉和枯草芽孢桿菌中至少一種；更優(yōu)選所述微生物為產(chǎn)黃纖維單胞菌、雙氮纖維單胞菌、潮濕纖維單胞菌、多孢木霉和鉤狀木霉中至少一種。
[0022]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(I )中調(diào)節(jié)pH的方式為加入堿性物質(zhì)，優(yōu)選所述堿性物質(zhì)為K2C03、Na2CO3^ KOH和NaOH中至少一種；更優(yōu)選所述堿性物質(zhì)為KOH或NaOH。
[0023]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(I )中按重量比植物秸桿:水:菌種:尿素=100:30~40:1~2:2~5 ;更優(yōu)選按重量比所述植物秸桿:水:菌種:尿素=100:35:1.5:3.5。
[0024]步驟(1)中所述反應(yīng)條件為常溫反應(yīng)，優(yōu)選步驟(1)中所述反應(yīng)溫度為20~30°C，優(yōu)選反應(yīng)溫度為25°C ;所述反應(yīng)時(shí)間為2~4h ;優(yōu)選反應(yīng)時(shí)間為3h。
[0025]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(II)中所述引發(fā)劑為鈰鹽、過(guò)硫酸鹽和過(guò)氧化氫中至少一種。
[0026]進(jìn)一步地，優(yōu)選所述過(guò)硫酸鹽為過(guò)硫酸鉀，過(guò)硫酸鈉、硫代硫酸鈉和硫代硫酸鉀中至少一種。
[0027]進(jìn)一步地，優(yōu)選所述引發(fā)劑為硫代硫酸鈉、過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸鈉，更優(yōu)選所述引發(fā)劑為硫代硫酸鈉。
[0028]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(II)中所述交聯(lián)劑為雙丙烯酸二元醇酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺和N，N- 二甲基雙丙烯酰胺中至少一種；更優(yōu)選所述交聯(lián)劑為丙烯酰胺或N，N- 二甲基雙丙烯酰胺；更優(yōu)選所述交聯(lián)劑為N，N- 二甲基雙丙烯酰胺。
[0029]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(II)中所述堿性物質(zhì)為K2C03、Na2CO3^ KOH和NaOH中至少一種；更優(yōu)選所述堿性物質(zhì)為KOH或NaOH。
[0030]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(II)中按重量比所述纖維微晶冰:丙烯酸:引發(fā)劑:交聯(lián)劑:堿性物質(zhì)=100:3000~4000:400~500:0.2~1:0.1~0.6:10~20 ;更優(yōu)選按重量比所述纖維微晶:水:丙烯酸:引發(fā)劑:交聯(lián)劑:堿性物質(zhì)=100:3500:450:0.6:0.35:15。[0031 ] 進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(II)中所述反應(yīng)溫度為20~30°C，優(yōu)選所述反應(yīng)溫度為25°C ；所述反應(yīng)時(shí)間為3~5h ;優(yōu)選所述反應(yīng)時(shí)間為4h。
[0032]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(III)中所述溫度為50~70°C，優(yōu)選所述溫度為60°C ;所述加熱的時(shí)間為I~2h，優(yōu)選所述加熱的時(shí)間為1.5h。
[0033]進(jìn)一步地，為了盡可能干燥保水劑，又不至于溫度過(guò)高破壞保水劑，優(yōu)選步驟(III)中所述干燥為于60~80°C下干燥至恒重。
[0034]本發(fā)明纖維類保水劑的制備方法，包括如下步驟:
[0035]( I )取植物秸桿，加入水、微生物和尿素，進(jìn)行反應(yīng)，調(diào)節(jié)pH為8~11，反應(yīng)溫度為10~35°C，反應(yīng)時(shí)間為0.5~4h，反應(yīng)完畢，過(guò)濾，得到纖維微晶；
[0036]其中，所述微生物為纖維單胞菌屬、木霉菌和枯草芽孢桿菌中至少一種；按重量比植物秸桿:水:微生物:尿素=100:20~70:0.5~5:0.5~10 ;
[0037](II)取步驟(I )中得到的纖維微晶，加入水、丙烯酸、堿性物質(zhì)、引發(fā)劑和交聯(lián)劑，攪勻，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度為10~35°C，反應(yīng)時(shí)間為I~6h，得凝膠狀聚合物；
[0038]其中，按重量比纖維微晶:水:丙烯酸:引發(fā)劑:交聯(lián)劑:堿性物質(zhì)=100:2500~5000:300 ~600:0.1 ~2:0.1 ~4:5 ~30 ；
[0039](III)將 步驟(II)得到的凝膠狀聚合物于溫度40~80°C下加熱0.5~3h，再經(jīng)干燥，得保水劑。
[0040]進(jìn)一步地，為了能夠充分反應(yīng)，優(yōu)選植物秸桿是經(jīng)過(guò)粉碎后的植物秸桿，更優(yōu)選能夠過(guò)100目的植物秸桿。
[0041]進(jìn)一步地，優(yōu)選pH為8~10.5。
[0042]步驟(I )中所述的植物秸桿可以是常規(guī)的植物秸桿，優(yōu)選植物秸桿為稻草、玉米秸桿、大豆秸桿、油菜秸桿和棉花秸桿中至少一種；更優(yōu)選稻草或棉花秸桿。
[0043]本發(fā)明纖維類保水劑的制備方法步驟(I )中加入微生物，其目的在于利用微生物在堿性條件下將植物秸桿中纖維素微晶化。
[0044]進(jìn)一步地，為了盡可能的使纖維素微晶化，步驟(I )中所述纖維單胞菌屬包括產(chǎn)黃纖維單胞菌、糞肥纖維單胞菌、亞白纖維單胞菌、凝膠纖維單胞菌、雙氮纖維單胞菌、纖維化纖維單胞菌和潮濕纖維單胞菌中至少一種。
[0045]木霉菌:英文名稱:trichoderma spp ;木霉菌屬于絲狀真菌類。
[0046]進(jìn)一步地，為了盡可能的使纖維素微晶化，步驟(I )中所述木霉菌包括多孢木霉、長(zhǎng)枝木霉、小球木霉和鉤狀木霉中至少一種。
[0047]進(jìn)一步地，為了盡可能的使纖維素微晶化，優(yōu)選所述微生物為產(chǎn)黃纖維單胞菌、雙氮纖維單胞菌、潮濕纖維單胞菌、多孢木霉、鉤狀木霉和枯草芽孢桿菌中至少一種；更優(yōu)選所述微生物為產(chǎn)黃纖維單胞菌、雙氮纖維單胞菌、潮濕纖維單胞菌、多孢木霉和鉤狀木霉中至少一種。
[0048]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(I )中調(diào)節(jié)pH的方式為加入堿性物質(zhì)，優(yōu)選所述堿性物質(zhì)為K2CO3> Na2CO3^ KOH和NaOH中至少一種；更優(yōu)選所述堿性物質(zhì)為KOH或NaOH。
[0049]進(jìn)一步地,優(yōu)選步驟(I )中按重量比植物稻桿:水:菌種:尿素=100:30~40:1~2:2~5 ;更優(yōu)選按重量比所述植物秸桿:水:菌種:尿素=100:35:1.5:3.5。
[0050]步驟(1)中所述反應(yīng)條件為常溫反應(yīng)，優(yōu)選步驟(1)中所述反應(yīng)溫度為20~30°C，優(yōu)選反應(yīng)溫度為25°C ;所述反應(yīng)時(shí)間為2~4h ;優(yōu)選反應(yīng)時(shí)間為3h。[0051]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(II)中所述引發(fā)劑為鈰鹽、過(guò)硫酸鹽和過(guò)氧化氫中至少一種。
[0052]進(jìn)一步地，優(yōu)選所述過(guò)硫酸鹽為過(guò)硫酸鉀，過(guò)硫酸鈉、硫代硫酸鈉和硫代硫酸鉀中至少一種。
[0053]進(jìn)一步地，優(yōu)選所述引發(fā)劑為硫代硫酸鈉、過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸鈉，更優(yōu)選所述引發(fā)劑為硫代硫酸鈉。
[0054]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(II)中所述交聯(lián)劑為雙丙烯酸二元醇酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺和N，N- 二甲基雙丙烯酰胺中至少一種；更優(yōu)選所述交聯(lián)劑為丙烯酰胺或N，N- 二甲基雙丙烯酰胺；更優(yōu)選所述交聯(lián)劑為N，N- 二甲基雙丙烯酰胺。
[0055]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(II)中所述堿性物質(zhì)為K2C03、Na2CO3^ KOH和NaOH中至少一種；更優(yōu)選所述堿性物質(zhì)為KOH或NaOH。
[0056]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(II)中按重量比所述纖維微晶冰:丙烯酸:引發(fā)劑:交聯(lián)劑:堿性物質(zhì)=100:3000~4000:400~500:0.2~1:0.1~0.6:10~20 ;更優(yōu)選按重量比所述纖維微晶:水:丙烯酸:引發(fā)劑:交聯(lián)劑:堿性物質(zhì)=100:3500:450:0.6:0.35:15。
[0057]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(II)中所述反應(yīng)溫度為20~30°C，優(yōu)選所述反應(yīng)溫度為25°C ；所述反應(yīng)時(shí)間為3~5h ;優(yōu)選所述反應(yīng)時(shí)間為4h。
[0058]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(III)中所述溫度為50~70°C，優(yōu)選所述溫度為60°C ;所述加熱的時(shí)間為I~2h，優(yōu)選所述加熱的時(shí)間為1.5h。
[0059]進(jìn)一步地，為了盡可能干燥保水劑，又不至于溫度過(guò)高破壞保水劑，優(yōu)選步驟(III)中所述干燥為于60~80°C下干燥至恒重。
[0060]本發(fā)明步驟(III)中干燥后造粒后可以得到顆粒狀保水劑，干燥后粉碎可以得到粉狀的保水劑。
[0061]可本發(fā)明步驟(III)中反應(yīng)后，干燥前可以采用不同粒徑的網(wǎng)過(guò)篩使其形成大小不同的球狀物，再進(jìn)行干燥，篩分得到球狀保水劑。
[0062]本發(fā)明步驟(II )中加入堿性物質(zhì)可以促使反應(yīng)更快進(jìn)行，縮短了反應(yīng)時(shí)間。
[0063]本發(fā)明顆粒狀的纖維類保水劑對(duì)蒸餾水的吸水倍率達(dá)500~850g/g，對(duì)0.9%鹽水的吸水倍率達(dá)50~100g/g。粉狀的纖維類保水劑對(duì)蒸餾水的吸水倍率達(dá)500~850g/g，g/g指每克保水劑吸水的克數(shù)。
[0064]本發(fā)明具有的有益效果:
[0065]1、本發(fā)明纖維類保水劑對(duì)蒸餾水的吸水倍數(shù)達(dá)500~850g/g，對(duì)0.9%鹽水的吸水倍數(shù)達(dá)50~100g/g。
[0066]2、本發(fā)明纖維類保水劑的制備原料廉價(jià)易得，成本低。
[0067]3、本發(fā)明纖維類保水劑的制備方法采用微生物發(fā)酵得到纖維微晶，不會(huì)造成環(huán)境污染；而且整個(gè)制備纖維類保水劑方法均在常溫下進(jìn)行，反應(yīng)條件溫和，節(jié)約了能源。而且本發(fā)明纖維類保水劑的生產(chǎn)周期短、條件易于控制。
[0068]4、本發(fā)明纖維類保水劑吸水性能好，采用植物秸桿為原料易于降解。
【具體實(shí)施方式】
[0069]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供纖維類保水劑及其制備方法。[0070]本發(fā)明纖維類保水劑，其按下述方法制備而成:
[0071]( I )取植物秸桿，加入水、微生物和尿素，進(jìn)行反應(yīng)，調(diào)節(jié)pH為8~11，反應(yīng)溫度為10~35°C，反應(yīng)時(shí)間為0.5~4h，反應(yīng)完畢，過(guò)濾，得到纖維微晶；
[0072]其中，所述微生物為纖維單胞菌屬、木霉菌和枯草芽孢桿菌中至少一種；按重量比植物秸桿:水:微生物:尿素=100:20~70:0.5~5:0.5~10 ;
[0073](II)取步驟(I )中得到的纖維微晶，加入水、丙烯酸、堿性物質(zhì)、引發(fā)劑和交聯(lián)劑，攪勻，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度為10~35°C，反應(yīng)時(shí)間為I~6h，得凝膠狀聚合物；
[0074]其中，按重量比纖維微晶:水:丙烯酸:引發(fā)劑:交聯(lián)劑:堿性物質(zhì)=100:2500~5000:300 ~600:0.1 ~2:0.1 ~4:5 ~30 ；
[0075](III)將步驟(II)得到的凝膠狀聚合物于溫度40~80°C下加熱0.5~3h，再經(jīng)干燥，得保水劑。
[0076]進(jìn)一步地，為了能夠充分反應(yīng)，優(yōu)選植物秸桿是經(jīng)過(guò)粉碎后的植物秸桿，更優(yōu)選能夠過(guò)100目的植物秸桿。
[0077]進(jìn)一步地，優(yōu)選pH為8~10.5。
[0078]步驟(I )中所述的植物秸桿可以是常規(guī)的植物秸桿，優(yōu)選植物秸桿為稻草、玉米秸桿、大豆秸桿、油菜秸桿和棉花秸桿中至少一種；更優(yōu)選稻草或棉花秸桿。
[0079]本發(fā)明纖維類保水劑的制備方法步驟(I )中加入微生物，其目的在于利用微生物在堿性條件下將植物秸桿中纖維素微晶化。
[0080]進(jìn)一步地，為了盡可能的使纖維素微晶化，步驟(I )中所述纖維單胞菌屬包括產(chǎn)黃纖維單胞菌、糞肥纖維單胞菌、亞白纖維單胞菌、凝膠纖維單胞菌、雙氮纖維單胞菌、纖維化纖維單胞菌和潮濕纖維單胞菌中至少一種。
[0081]木霉菌:英文名稱:trichoderma spp ;木霉菌屬于絲狀真菌類。
[0082]進(jìn)一步地，為了盡可能的使纖維素微晶化，步驟(I )中所述木霉菌包括多孢木霉、長(zhǎng)枝木霉、小球木霉和鉤狀木霉中至少一種。
[0083]進(jìn)一步地，為了盡可能的使纖維素微晶化，優(yōu)選所述微生物為產(chǎn)黃纖維單胞菌、雙氮纖維單胞菌、潮濕纖維單胞菌、多孢木霉、鉤狀木霉和枯草芽孢桿菌中至少一種；更優(yōu)選所述微生物為產(chǎn)黃纖維單胞菌、雙氮纖維單胞菌、潮濕纖維單胞菌、多孢木霉和鉤狀木霉中至少一種。
[0084]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(I )中調(diào)節(jié)pH的方式為加入堿性物質(zhì)，優(yōu)選所述堿性物質(zhì)為K2CO3> Na2CO3^ KOH和NaOH中至少一種；更優(yōu)選所述堿性物質(zhì)為KOH或NaOH。
[0085]進(jìn)一步地,優(yōu)選步驟(I )中按重量比植物稻桿:水:菌種:尿素=100:30~40:1~2:2~5 ;更優(yōu)選按重量比所述植物秸桿:水:菌種:尿素=100:35:1.5:3.5。
[0086]步驟(1)中所述反應(yīng)條件為常溫反應(yīng)，優(yōu)選步驟(1)中所述反應(yīng)溫度為20~30°C，優(yōu)選反應(yīng)溫度為25°C ;所述反應(yīng)時(shí)間為2~4h ;優(yōu)選反應(yīng)時(shí)間為3h。
[0087]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(II)中所述引發(fā)劑為鈰鹽、過(guò)硫酸鹽和過(guò)氧化氫中至少一種。
[0088]進(jìn)一步地，優(yōu)選所述過(guò)硫酸鹽為過(guò)硫酸鉀，過(guò)硫酸鈉、硫代硫酸鈉和硫代硫酸鉀中至少一種。
[0089]進(jìn)一步地，優(yōu)選所述引發(fā)劑為硫代硫酸鈉、過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸鈉，更優(yōu)選所述引發(fā)劑為硫代硫酸鈉。[0090]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(II)中所述交聯(lián)劑為雙丙烯酸二元醇酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺和N，N- 二甲基雙丙烯酰胺中至少一種；更優(yōu)選所述交聯(lián)劑為丙烯酰胺或N，N- 二甲基雙丙烯酰胺；更優(yōu)選所述交聯(lián)劑為N，N- 二甲基雙丙烯酰胺。
[0091]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(II)中所述堿性物質(zhì)為K2C03、Na2CO3^ KOH和NaOH中至少一種；更優(yōu)選所述堿性物質(zhì)為KOH或NaOH。
[0092]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(II)中按重量比所述纖維微晶冰:丙烯酸:引發(fā)劑:交聯(lián)劑:堿性物質(zhì)=100:3000~4000:400~500:0.2~1:0.1~0.6:10~20 ;更優(yōu)選按重量比所述纖維微晶:水:丙烯酸:引發(fā)劑:交聯(lián)劑:堿性物質(zhì)=100:3500:450:0.6:0.35:15。
[0093]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(II)中所述反應(yīng)溫度為20~30°C，優(yōu)選所述反應(yīng)溫度為25°C ；所述反應(yīng)時(shí)間為3~5h ;優(yōu)選所述反應(yīng)時(shí)間為4h。
[0094]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(III)中所述溫度為50~70°C，優(yōu)選所述溫度為60°C ;所述加熱的時(shí)間為I~2h，優(yōu)選所述加熱的時(shí)間為1.5h。
[0095]進(jìn)一步地，為了盡可能干燥保水劑，又不至于溫度過(guò)高破壞保水劑，優(yōu)選步驟(III)中所述干燥為于60~80°C下干燥至恒重。
[0096]本發(fā)明纖維類保水劑的制備方法，包括如下步驟:
[0097]( I )取植物秸桿，加入水、微生物和尿素，進(jìn)行反應(yīng)，調(diào)節(jié)pH為8~11，反應(yīng)溫度為10~35°C，反應(yīng)時(shí)間為0.5~4h，反應(yīng)完畢，過(guò)濾，得到纖維微晶；
[0098]其中，所述微生物為纖維單胞菌屬、木霉菌和枯草芽孢桿菌中至少一種；按重量比植物秸桿:水:微生物:尿素=100:20~70:0.5~5:0.5~10 ;
[0099](II)取步驟(I )中得到的纖維微晶，加入水、丙烯酸、堿性物質(zhì)、引發(fā)劑和交聯(lián)劑，攪勻，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度為10~35°C，反應(yīng)時(shí)間為I~6h，得凝膠狀聚合物；
[0100]其中，按重量比纖維微晶:水:丙烯酸:引發(fā)劑:交聯(lián)劑:堿性物質(zhì)=100:2500~5000:300 ~600:0.1 ~2:0.1 ~4:5 ~30;
[0101](III)將步驟(II)得到的凝膠狀聚合物于溫度40~80°C下加熱0.5~3h，再經(jīng)干燥，得保水劑。
[0102]進(jìn)一步地，為了能夠充分反應(yīng)，優(yōu)選植物秸桿是經(jīng)過(guò)粉碎后的植物秸桿，更優(yōu)選能夠過(guò)100目的植物秸桿。
[0103]進(jìn)一步地，優(yōu)選pH為8~10.5。
[0104]步驟(I )中所述的植物秸桿可以是常規(guī)的植物秸桿，優(yōu)選植物秸桿為稻草、玉米秸桿、大豆秸桿、油菜秸桿和棉花秸桿中至少一種；更優(yōu)選稻草或棉花秸桿。
[0105]本發(fā)明纖維類保水劑的制備方法步驟(I )中加入微生物，其目的在于利用微生物在堿性條件下將植物秸桿中纖維素微晶化。
[0106]進(jìn)一步地，為了盡可能的使纖維素微晶化，步驟(I )中所述纖維單胞菌屬包括產(chǎn)黃纖維單胞菌、糞肥纖維單胞菌、亞白纖維單胞菌、凝膠纖維單胞菌、雙氮纖維單胞菌、纖維化纖維單胞菌和潮濕纖維單胞菌中至少一種。
[0107]木霉菌:英文名稱:trichoderma spp ;木霉菌屬于絲狀真菌類。
[0108]進(jìn)一步地，為了盡可能的使纖維素微晶化，步驟(I )中所述木霉菌包括多孢木霉、長(zhǎng)枝木霉、小球木霉和鉤狀木霉中至少一種。
[0109]進(jìn)一步地，為了盡可能的使纖維素微晶化，優(yōu)選所述微生物為產(chǎn)黃纖維單胞菌、雙氮纖維單胞菌、潮濕纖維單胞菌、多孢木霉、鉤狀木霉和枯草芽孢桿菌中至少一種；更優(yōu)選所述微生物為產(chǎn)黃纖維單胞菌、雙氮纖維單胞菌、潮濕纖維單胞菌、多孢木霉和鉤狀木霉中至少一種。
[0110]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(I )中調(diào)節(jié)pH的方式為加入堿性物質(zhì)，優(yōu)選所述堿性物質(zhì)為K2CO3> Na2CO3^ KOH和NaOH中至少一種；更優(yōu)選所述堿性物質(zhì)為KOH或NaOH。
[0111]進(jìn)一步地,優(yōu)選步驟(I )中按重量比植物稻桿:水:菌種:尿素=100:30~40:1~2:2~5 ;更優(yōu)選按重量比所述植物秸桿:水:菌種:尿素=100:35:1.5:3.5。
[0112]步驟(1)中所述反應(yīng)條件為常溫反應(yīng)，優(yōu)選步驟(1)中所述反應(yīng)溫度為20~30°C，優(yōu)選反應(yīng)溫度為25°C ;所述反應(yīng)時(shí)間為2~4h ;優(yōu)選反應(yīng)時(shí)間為3h。
[0113]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(II)中所述引發(fā)劑為鈰鹽、過(guò)硫酸鹽和過(guò)氧化氫中至少一種。
[0114]進(jìn)一步地，優(yōu)選所述過(guò)硫酸鹽為過(guò)硫酸鉀，過(guò)硫酸鈉、硫代硫酸鈉和硫代硫酸鉀中至少一種。
[0115]進(jìn)一步地，優(yōu)選所述引發(fā)劑為硫代硫酸鈉、過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸鈉，更優(yōu)選所述引發(fā)劑為硫代硫酸鈉。
[0116]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(II )中所述交聯(lián)劑為雙丙烯酸二元醇酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺和N，N- 二甲基雙丙烯酰胺中至少一種；更優(yōu)選所述交聯(lián)劑為丙烯酰胺或N，N- 二甲基雙丙烯酰胺；更優(yōu)選所述交聯(lián)劑為N，N- 二甲基雙丙烯酰胺。
[0117]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(II)中所述堿性物質(zhì)為K2C03、Na2CO3^ KOH和NaOH中至少一種；更優(yōu)選所述堿性物質(zhì)為KOH或NaOH。
[0118]進(jìn)一步地，優(yōu)選步·驟(II)中按重量比所述纖維微晶冰:丙烯酸:引發(fā)劑:交聯(lián)劑:堿性物質(zhì)=100:3000~4000:400~500:0.2~1: 0.1~0.6:10~20 ;更優(yōu)選按重量比所述纖維微晶:水:丙烯酸:引發(fā)劑:交聯(lián)劑:堿性物質(zhì)=100:3500:450:0.6:0.35:15。
[0119]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(II)中所述反應(yīng)溫度為20~30°C，優(yōu)選所述反應(yīng)溫度為25°C ；所述反應(yīng)時(shí)間為3~5h ;優(yōu)選所述反應(yīng)時(shí)間為4h。
[0120]進(jìn)一步地，優(yōu)選步驟(III)中所述溫度為50~70°C，優(yōu)選所述溫度為60°C ;所述加熱的時(shí)間為I~2h，優(yōu)選所述加熱的時(shí)間為1.5h。
[0121]進(jìn)一步地，為了盡可能干燥保水劑，又不至于溫度過(guò)高破壞保水劑，優(yōu)選步驟(III)中所述干燥為于60~80°C下干燥至恒重。
[0122]本發(fā)明步驟(III)中干燥后造粒后可以得到顆粒狀保水劑，干燥后粉碎可以得到粉狀的保水劑。
[0123]可本發(fā)明步驟(III)中反應(yīng)后，干燥前可以采用不同粒徑的網(wǎng)過(guò)篩使其形成大小不同的球狀物，再進(jìn)行干燥，篩分得到球狀保水劑。
[0124]本發(fā)明步驟(II )中加入堿性物質(zhì)可以促使反應(yīng)更快進(jìn)行，縮短了反應(yīng)時(shí)間。
[0125]本發(fā)明顆粒狀的纖維類保水劑對(duì)蒸餾水的吸水倍率達(dá)500~850g/g，對(duì)0.9%鹽水的吸水倍率達(dá)50~100g/g。粉狀的纖維類保水劑對(duì)蒸餾水的吸水倍率達(dá)500~850g/g，g/g指每克保水劑吸水的克數(shù)。
[0126]下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做進(jìn)一步的描述，并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。
[0127]實(shí)施例1纖維類保水劑的制備[0128]( I )取植物秸桿100g，粉碎，過(guò)100目篩，加水70g后，再加入潮濕纖維單胞菌1.5g和尿素0.5g，混勻，進(jìn)行反應(yīng)，加入KOH調(diào)節(jié)pH為8，反應(yīng)條件為于10°C下反應(yīng)4h，過(guò)濾，得到纖維微晶；
[0129](11)取步驟(I )中得到的纖維微晶100g，加水2500g，丙烯酸300g，K0H5g，過(guò)硫酸鉀Ig和甲基丙烯酸丁酯0.lg，攪勻，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)條件為于10°C下反應(yīng)6h，得凝膠狀聚合物；
[0130](III)將步驟(II)得到的凝膠狀聚合物于40°C下加熱3h，干燥，粉碎、得粉狀保水劑。
[0131 ] 實(shí)施例2纖維類保水劑的制備
[0132]( I )取植物秸桿100g，粉碎、過(guò)100目篩，加水60g后、再加入產(chǎn)黃纖維單胞菌2g和尿素2g，混勻，進(jìn)行反應(yīng)，加入NaOH調(diào)節(jié)pH為10，反應(yīng)條件為于15°C下反應(yīng)3.5h，過(guò)濾，得到纖維微晶；
[0133](11)取步驟(I )中得到的纖維微晶100g，加水3000g、丙烯酸450g、Na0H30g，過(guò)硫酸鈉1.3g和丙烯酰胺0.Sg，攪勻，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)條件為于15°C下反應(yīng)5h，得凝膠狀聚合物；
[0134](III)將步驟(II)得到的凝膠狀聚合物于50°C下加熱0.5h，干燥，粉碎、得粉狀保水劑。
[0135]實(shí)施例3 纖維類保水劑的制備
[0136](I)取植物秸桿100g，粉碎，過(guò)100目篩，加水55g后，再加入亞白纖維單胞菌2.5g和尿素3.5g，混勻，進(jìn)行反應(yīng)，加入K2CO3調(diào)節(jié)pH為11，反應(yīng)條件為于20°C下反應(yīng)2.5h，過(guò)濾，得到纖維微晶；
[0137](II)取步驟(I )中得到的纖維微晶100g，加水3500g，丙烯酸400g，K2C0325g，叔丁基過(guò)氧化氫1.5g和N，N-二甲基雙丙烯酰胺1.5g，攪勻，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)條件為于20°C下反應(yīng)4h，得凝膠狀聚合物；
[0138](III)將步驟(II)得到的凝膠狀聚合物于60°C下加熱1.5h，干燥，粉碎、得粉狀保水劑。
[0139]實(shí)施例4纖維類保水劑的制備
[0140]( I )取植物秸桿100g，粉碎，過(guò)100目篩，加水35g后，再加入枯草芽孢桿菌3g和尿素7.5g，混勻，進(jìn)行反應(yīng)，加入K2OT3調(diào)節(jié)pH為8，反應(yīng)條件為于30°C下反應(yīng)2h，過(guò)濾，得到纖維微晶；
[0141](II)取步驟(I )中得到的纖維微晶100g，加水4000g，丙烯酸500g，k2C0315g，硫代硫酸鉀1.Sg和雙丙烯酸乙二醇酯3.5g，攪勻，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)條件為于25°C下反應(yīng)2h，得凝膠狀聚合物；
[0142](III)將步驟(II)得到的凝膠狀聚合物于70°C下加熱2h，干燥，造粒、得顆粒狀保水劑。
[0143]實(shí)施例5纖維類保水劑的制備
[0144]( I )取植物秸桿100g，粉碎、過(guò)100目篩，加水20g后、再加入凝膠纖維單胞菌5g和尿素10g，混勻，進(jìn)行反應(yīng)，加入Na2CO3調(diào)節(jié)pH為9，反應(yīng)條件為于35°C下反應(yīng)0.5h，過(guò)濾，得到纖維微晶；[0145](II)取步驟(I )中得到的纖維微晶100g，加水5000g、丙烯酸600g、Na2C0315g，硫酸高鈰2g和交聯(lián)劑4g，攪勻，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)條件為于35°C下反應(yīng)lh，得凝膠狀聚合物；
[0146](III)將步驟(II)得到的凝膠狀聚合物于80°C下加熱2.5h，干燥，造粒、得顆粒狀保水劑。
[0147]實(shí)施例6纖維類保水劑的制備
[0148]( I )取稻草100g，粉碎、過(guò)100目篩，加水35g后、再加入產(chǎn)黃纖維單胞菌1.5g和尿素3.5g，混勻，進(jìn)行反應(yīng)，加入NaOH調(diào)節(jié)pH為9，反應(yīng)條件為于25°C下反應(yīng)3h，過(guò)濾，得到纖維微晶；
[0149](11)取步驟(I )中得到的纖維微晶100g，加水3500g、丙烯酸450g、Na0H15g，硫代硫酸鈉0.6g和交聯(lián)劑0.35g，攪勻，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)條件為于25°C下反應(yīng)4h，得凝膠狀聚合物；
[0150](III)將步驟(II)得到的凝膠狀聚合物于60°C下加熱1.5h，干燥，造粒、得顆粒狀保水劑。
[0151 ] 實(shí)施例7纖維類保水劑的制備
[0152]( I )取棉花秸桿100g，粉碎、過(guò)100目篩，加水30g后、再加入雙氮纖維單胞菌Ig和尿素5g，混勻，進(jìn)行反應(yīng)，加入NaOH調(diào)節(jié)pH為9，反應(yīng)條件為于20°C下反應(yīng)4h，過(guò)濾，得到纖維微晶；
[0153](II)取步驟(I )中得到的纖維微晶100g，加水3000g、丙烯酸500g、NaOHlOg,異丙苯過(guò)氧化氫Ig和交聯(lián)劑 0.6g，攪勻，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)條件為于30°C下反應(yīng)3h，得凝膠狀聚合物；
[0154](III)將步驟(II)得到的凝膠狀聚合物于50°C下加熱2h，干燥，造粒、得顆粒狀保水劑。
[0155]實(shí)施例8纖維類保水劑的制備
[0156]( I )取棉花稻桿100g,粉碎、過(guò)100目篩,加水40g后、再加入鉤狀木霉2g和尿素2g，混勻，進(jìn)行反應(yīng)，加入KOH調(diào)節(jié)pH為9，反應(yīng)條件為于30°C下反應(yīng)2h，過(guò)濾，得到纖維微晶;
[0157](II)取步驟(I )中得到的纖維微晶100g，加水4000g、丙烯酸400g、K0H20g，硫代硫酸鉀0.2g和交聯(lián)劑0.lg，攪勻，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)條件為于20°C下反應(yīng)5h，得凝膠狀聚合物；
[0158](III)將步驟(II)得到的凝膠狀聚合物于70°C下加熱lh，干燥，造粒、得顆粒狀保水劑。
[0159]經(jīng)檢測(cè)上述實(shí)施例1~8制得的纖維類保水劑的吸水倍數(shù)見(jiàn)表1:
[0160]表1實(shí)施例制得的纖維類保水劑的吸水倍數(shù)
[0161]
實(shí)施例清水吸水倍數(shù)(g/g)~|0.9%鹽水吸水倍數(shù)(g/g)
168072
272478
【權(quán)利要求】
1.纖維類保水劑的制備方法，其特征在于:包括如下步驟: (I )取植物秸桿，加入水、微生物和尿素，進(jìn)行反應(yīng)，調(diào)節(jié)pH為8~11，反應(yīng)溫度為10~35°C，反應(yīng)時(shí)間為0.5~4h，反應(yīng)完畢，過(guò)濾，得到纖維微晶； 其中，所述微生物為纖維單胞菌屬、木霉菌和枯草芽孢桿菌中至少一種；按重量比植物秸桿:水:微生物:尿素=100:20~70:0.5~5:0.5~10 ; (II)取步驟(I )中得到的纖維微晶，加入水、丙烯酸、堿性物質(zhì)、引發(fā)劑和交聯(lián)劑，攪勻，進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)溫度為10~35°C，反應(yīng)時(shí)間為I~6h，得凝膠狀聚合物； 其中，按重量比纖維微晶:水:丙烯酸:引發(fā)劑:交聯(lián)劑:堿性物質(zhì)=100:2500~5000:300 ~600:0.1 ~2:0.1 ~4:5 ~30; (m)將步驟(II)得到的凝膠狀聚合物于溫度40~80°C下加熱0.5~3h，再經(jīng)干燥，得保水劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的纖維類保水劑的制備方法，其特征在于:步驟(I)中所述植物秸桿為稻草、玉米秸桿、大豆秸桿、油菜秸桿和棉花秸桿中至少一種；優(yōu)選所述植物秸桿為稻草或棉花秸桿。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的纖維類保水劑的制備方法，其特征在于:步驟(I)中所述纖維單胞菌屬包括產(chǎn)黃纖維單胞菌、糞肥纖維單胞菌、亞白纖維單胞菌、凝膠纖維單胞菌、雙氮纖維單胞菌、纖維化纖維單胞菌和潮濕纖維單胞菌中至少一種； 所述木霉囷包括多抱木霉、長(zhǎng)枝木霉、小球木霉和鉤狀木霉中至少一種； 優(yōu)選所述微生物為產(chǎn)黃纖維單胞菌、雙氮纖維單胞菌、潮濕纖維單胞菌、多孢木霉、鉤狀木霉和枯草芽孢桿菌中至少一種； 更優(yōu)選所述微生物為產(chǎn)黃纖維單胞菌、雙氮纖維單胞菌、潮濕纖維單胞菌、多孢木霉和鉤狀木霉中至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1~3任一項(xiàng)所述的纖維類保水劑的制備方法，其特征在于:步驟(I)中調(diào)節(jié)PH的方式為加入堿性物質(zhì)，優(yōu)選所述堿性物質(zhì)為K2C03、Na2CO3^ KOH和NaOH中至少一種；優(yōu)選所述堿性物質(zhì)為KOH或NaOH。
5.根據(jù)權(quán)利要求1~4任一項(xiàng)所述的纖維類保水劑的制備方法，其特征在于:步驟(I)中按重量比所述植物秸桿:水:菌種:尿素=100:30~40:1~2:2~5 ;優(yōu)選按重量比所述植物秸桿:水:菌種:尿素=100:35:1.5:3.5 ； 步驟(I )中所述反應(yīng)溫度為20~30°C，優(yōu)選反應(yīng)溫度為25°C ； 步驟(I )中所述反應(yīng)時(shí)間為2~4h ;優(yōu)選反應(yīng)時(shí)間為3h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1~5任一項(xiàng)所述的纖維類保水劑的制備方法，其特征在于:步驟(II)中所述引發(fā)劑為鈰鹽、過(guò)硫酸鹽和過(guò)氧化氫中至少一種； 優(yōu)選所述過(guò)硫酸鹽為過(guò)硫酸鉀，過(guò)硫酸鈉、硫代硫酸鈉和硫代硫酸鉀中至少一種； 優(yōu)選所述引發(fā)劑為硫代硫酸鈉、過(guò)硫酸鉀、過(guò)硫酸鈉，更優(yōu)選所述引發(fā)劑為硫代硫酸鈉； 所述交聯(lián)劑為雙丙烯酸二元醇酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酰胺和N，N- 二甲基雙丙烯酰胺中至少一種；優(yōu)選所述交聯(lián)劑為丙烯酰胺或N，N-二甲基雙丙烯酰胺；更優(yōu)選所述交聯(lián)劑為N，N-二甲基雙丙烯酰胺。
7.根據(jù)權(quán)利要求1~6任一項(xiàng)所述的纖維類保水劑的制備方法，其特征在于:步驟(II)中按重量比所述纖維微晶:水:丙烯酸:引發(fā)劑:交聯(lián)劑:堿性物質(zhì)=100:3000~4000:400 ~500:0.2 ~1:0.1 ~0.6:10 ~20 ； 優(yōu)選步驟(II)中按重量比所述纖維微晶:水:丙烯酸:引發(fā)劑:交聯(lián)劑:堿性物質(zhì)=100:3500:450:0.6:0.35:15。
8.根據(jù)權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述的纖維類保水劑的制備方法，其特征在于:步驟(II)中所述堿性物質(zhì)為K2CO3、Na2CO3、KOH和NaOH中至少一種；優(yōu)選所述堿性物質(zhì)為KOH或NaOH ； 步驟(II)中所述反應(yīng)溫度為20~30°C，優(yōu)選所述反應(yīng)溫度為25°C ； 步驟(II)中所述反應(yīng)時(shí)間為3~5h ;優(yōu)選所述反應(yīng)時(shí)間為4h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1~8任一項(xiàng)所述的纖維類保水劑的制備方法，其特征在于:步驟(III)中所述溫度為50~70°C，優(yōu)選所述溫度為60°C ； 步驟(III)中所述加熱的時(shí)間為I~2h，優(yōu)選所述加熱的時(shí)間為1.5h。
10.纖維類保水劑，其特征在于:由權(quán)利要求1~9任一項(xiàng)所述纖維類保水劑的制備方法制備而成。·
【文檔編號(hào)】C12P19/04GK103709330SQ201310710914
【公開(kāi)日】2014年4月9日 申請(qǐng)日期:2013年12月20日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月20日
【發(fā)明者】何其明, 廖立群, 楊錫良 申請(qǐng)人:成都新朝陽(yáng)作物科學(xué)有限公司