專利名稱：一種吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑及其制備方法，水溶性高分子材料如聚丙烯酸鹽、聚乙烯醇、纖維素衍生物或改性淀粉在水中適度交聯(lián)制成環(huán)保型吸水保水土壤保護(hù)網(wǎng)膜水分散液，可廣泛用于節(jié)水農(nóng)業(yè)、水土流失治理和沙塵固定化。
背景技術(shù)：
干旱和土地荒漠化是嚴(yán)重的自然災(zāi)害。農(nóng)用地膜及液態(tài)地膜的使用有助于土壤保墑、增溫。但是，農(nóng)膜的大量使用已經(jīng)造成白色污染，嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，成為全球關(guān)注、亟待解決的重大問題。
1963年比利時(shí)根特大學(xué)與Labofina公司合作，研制出了農(nóng)用乳化瀝青(液體地膜)，隨后在許多國家得到應(yīng)用并使農(nóng)作物達(dá)到了一定的增產(chǎn)效果；在規(guī)劃地區(qū)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、固沙、植草、加固道路路基等方面也發(fā)揮了重要作用。液態(tài)地膜主要原料為石油化工深加工產(chǎn)品(瀝青)，該物質(zhì)是由長鏈烴基分子組成，乳化后具有強(qiáng)烈的粘附能力，粘附力的大小與土粒周圍的水膜成反比。當(dāng)液態(tài)地膜施用于干旱土壤時(shí)，乳劑表面粘附許多土粒，并可擴(kuò)展到一定范圍，隨乳液失水，形成膠結(jié)膜，固定在土粒接觸角深處，將土粒聯(lián)結(jié)成理想的團(tuán)聚體。
由于瀝青長鏈烴分子的疏水性很強(qiáng)，分子間束縛力較高，分子聚合物小等性質(zhì)，使得這類液體地膜在農(nóng)用及環(huán)境治理方面普遍存在以下不足(1)不透水，使得雨水很快蒸發(fā)；(2)較高的黏附性和機(jī)械強(qiáng)度阻礙植物破膜生長；(3)瀝青及各種添加劑如乳化劑、穩(wěn)定劑和增塑劑等造成新的環(huán)境污染；(4)使用壽命短，一般40-60天；(5)黑褐色膜影響透光，也影響美觀。其中不吸、透水，含污染成分，使用壽命短是液體地膜用于環(huán)境治理和農(nóng)林生產(chǎn)的致命缺陷。
為克服乳化瀝青液態(tài)地膜在農(nóng)用和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的缺點(diǎn)，以天然、合成高分子為成膜物質(zhì)的新型液態(tài)地膜已有報(bào)道(中國專利申請(qǐng)?zhí)?1130944，02100581)，但這類地膜均未解決土壤吸納雨水這一關(guān)鍵問題。JP86-250085，USP87-4637759，USP87-4690589等專利報(bào)道了利用水溶性高分子水溶膠與土壤里的可溶性多價(jià)陽離子反應(yīng)形成高分子凝膠的成膜技術(shù)，但成膜是在土壤表層下，起不到地膜的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑，這種吸水保水高分子土壤保護(hù)膜可用于節(jié)水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、植樹種草、水土流失治理和沙塵固定化。
本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供上述吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑的制備方法。
一種吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑，高分子之間交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它包含，
A)水溶性高分子材料 2-20重量份B)交聯(lián)劑 0.002-1重量份C)水 100-500重量份作為組分A，至少一種選自聚丙烯酸、聚丙烯鹽、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、氧化淀粉、丙烯酸與丙烯酰胺共聚物、丙烯酸與丙烯酸鈉共聚物、丙烯酸與聚乙烯醇共聚物，其余為重量百分比為20-80％的聚乙烯醇。
上述交聯(lián)劑至少一種選自甘油、乙二醇、戊二醛、N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺、環(huán)氧氯丙烷、甲苯二異氰酸酯和硼砂。
上述吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑中還可含有引發(fā)劑0.001-0.5份，引發(fā)劑為硝酸鈰銨、過硫酸鹽等，過硫酸鹽如過硫酸鉀、過硫酸鈉等。
上述吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑中還可含有0.01-0.5份氫氧化鈉。
一種吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑的制備方法a.將水溶性高分子材料加水溶解；b.在20-30℃，攪拌下加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑，在20-80℃反應(yīng)2-6小時(shí)；c.產(chǎn)物過濾、灌裝。
本發(fā)明使用的水溶性高分子材料是指含大量羥基、羧酸根、氨基，平均分子量為20000——4000000的水溶性高分子，如聚丙烯酸(鹽)、聚乙烯醇、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、氧化淀粉、丙烯酸與丙烯酰胺共聚物、丙烯酸與聚乙烯醇共聚物。將上述一種或幾種高分子的溶液在交聯(lián)劑存在下反應(yīng)制成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子水分散液。過濾后得到吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜乳液。根據(jù)具體配方的差異，高分子在水分散液中的重量百分?jǐn)?shù)為1％到15％。高濃度的水分散液在使用前可適當(dāng)稀釋，確保成膜的均勻性。
本發(fā)明的吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑，適當(dāng)稀釋后噴灑，在土壤表面形成一層幾十到上百納米厚的高分子膜。所用高分子含有大量的親水性基團(tuán)如羥基、羧酸根、氨基，遇水后吸水溶脹，這種性質(zhì)類似于高吸水性樹脂。由于網(wǎng)膜的交聯(lián)度較低，膜厚度薄，吸水后高分子鏈之間的空隙足以大到使水分子通過。從而解決了高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜吸納雨水及灌溉水分的問題。隨著膜表面水分緩慢蒸發(fā)，高分子鏈之間的空隙縮小，干后又恢復(fù)保護(hù)膜的功能。高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜的厚度只有普通地膜的幾十分之一，加之在潮濕環(huán)境中可吸水溶脹，不影響作物破膜生長。高分子交聯(lián)產(chǎn)生的網(wǎng)膜抑制了孤立分子向土壤毛細(xì)管及縫隙的滲透作用，使成膜利用率增加，用料減少，使用成本降低。該膜除具有地膜保水保溫功能外，其突出優(yōu)點(diǎn)是吸納雨水及灌溉水分、不影響作物破膜生長、無環(huán)境危害、表面干后又恢復(fù)保護(hù)膜的功能。這種吸納雨水、保水(墑)高分子土壤保護(hù)膜可用于節(jié)水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、植樹種草、水土流失治理和沙塵固定化等領(lǐng)域。本發(fā)明的吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜乳液對(duì)人體、動(dòng)物及植物均無毒副作用，網(wǎng)膜在土壤中通過微生物降解為小分子碳水化合物被吸收利用，對(duì)生體環(huán)境無不利影響。同時(shí)，本發(fā)明吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑的制備方法簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1聚乙烯醇(分子量8萬)1重量份丙烯酸 1重量份丙烯酸鈉 1重量份N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺 0.1重量份過硫酸鉀 0.1重量份水 100重量份實(shí)施例2羧甲基纖維素鈉 3重量份聚乙烯醇 4重量份N，N-亞甲基雙丙烯酰胺0.5重量份過硫酸鈉 0.1重量份水 100重量份實(shí)施例3氧化淀粉 3重量份聚乙烯醇 2重量份環(huán)氧氯丙烷 0.4重量份氫氧化鈉 0.2重量份水 100重量份實(shí)施例4氧化淀粉 8重量份聚乙烯醇 2重量份硼砂 0.2重量份氫氧化鈉 0.3重量份水 200重量份實(shí)施例5以實(shí)施例3的配方為例，制備吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑的工藝過程如下①氧化淀粉加水?dāng)嚢枵{(diào)制成8％懸浮液，加熱到完全糊化；②聚乙烯醇加水?dāng)嚢枵{(diào)制成8％懸浮液，80℃溶解；③將①和②液體混勻，在25℃攪拌下滴加環(huán)氧氯丙烷；④用10％氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH到9-10，加入配方所需的水，在50℃攪拌下繼續(xù)反應(yīng)5小時(shí)；⑤過濾、灌裝；
權(quán)利要求
1.一種吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑，高分子之間交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它包含，A)水溶性高分子材料2-20重量份B)交聯(lián)劑 0.002-1重量份C)水 100-500重量份
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑，其特征在于，作為組分A，至少一種選自聚丙烯酸、聚丙烯鹽、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、氧化淀粉、丙烯酸與丙烯酰胺共聚物、丙烯酸與丙烯酸鈉共聚物、丙烯酸與聚乙烯醇共聚物，其余為重量百分比為20-80％的聚乙烯醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑，其特征在于交聯(lián)劑至少一種選自甘油、乙二醇、戊二醛、N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺、環(huán)氧氯丙烷、甲苯二異氰酸酯和硼砂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑，其特征在于還含有引發(fā)劑0.001-0.5份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意之一所述的一種吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑，其特征在于還含有0.01-0.5份氫氧化鈉。
6.權(quán)利要求1所述的一種吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑的制備方法a.將水溶性高分子材料加水溶解；b.在20-30℃，攪拌下加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑，20-80℃反應(yīng)2-6小時(shí)；c.產(chǎn)物過濾、灌裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑及其制備方法。本發(fā)明的吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑是由水溶性高分子材料聚乙烯醇與聚丙烯酸鹽、纖維素衍生物或改性淀粉在水中適度交聯(lián)，制成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子水分散液，噴灑在土壤表面形成高分子網(wǎng)膜。該膜可吸納雨水及灌溉水分、不影響作物破膜生長、無環(huán)境危害、表面干后又恢復(fù)保護(hù)膜的功能，可廣泛用于節(jié)水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、植樹種草、水土流失治理和沙塵固定化等領(lǐng)域。
文檔編號(hào)C08L29/04GK1583953SQ20041002623
公開日2005年2月23日 申請(qǐng)日期2004年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月15日
發(fā)明者宮永寬 申請(qǐng)人:西北大學(xué)