專利名稱：一種耐鹽堿多功能保水劑及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種應用于高鹽堿和貧瘠土壤植樹造林用的多功能保水劑及其制備方法。
背景技術：
我國西部地域遼闊，自然資源豐富。但是由于水資源的缺乏和長期過伐、過墾、過牧、過采等人為活動，西部水土流水、沙漠化、鹽漬化等土地退化嚴重；干旱、沙塵暴等自然災害發(fā)生日趨頻繁，已成為西部經(jīng)濟和社會可持續(xù)發(fā)展的重要制約因素。為此，國家實施了西部大開發(fā)戰(zhàn)略，并將生態(tài)環(huán)境的恢復作為重要的建設內(nèi)容。
近幾年來國家和地方政府投入了大量的人力、物力和財力，進行了生態(tài)環(huán)境的恢復與治理工作，取得了一定的成績，但植樹造林的成活率卻不理想。其主要原因一是多采用傳統(tǒng)的方法種植，對新材料和技術的重視不夠；二是盡管部分采用了保水劑等新材料，但由于保水劑不耐鹽堿，尤其是對含鈣、鎂離子的硬水吸水效果差，植樹造林的結(jié)果也不理想；三是植被荒漠的地方往往土壤中有機質(zhì)也很貧乏，僅具有吸水保水功能的保水劑很難發(fā)揮作用。因此，針對目前的實際情況，開發(fā)適合西部植樹造林用耐鹽堿多功能保水劑，提高種樹的成活率，已成為西部生態(tài)環(huán)境恢復的前提和保證。我們(申請?zhí)?3120346.9)曾選用具有耐鹽性的廉價無機粘土-凹凸棒分別與丙烯酸、丙烯酸和丙烯酰胺以及淀粉和丙烯酰胺接枝共聚制備了新型的有機-無機復合保水劑，其在蒸餾水和生理鹽水以及含0.5％鈣鎂溶液中的吸水率得到大大提高，但在該類保水劑中僅含有植物所需的微量元素，而沒有植物生長所必需的有機營養(yǎng)成分。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有保水劑耐鹽堿的不足和滿足西部黃土區(qū)對植物生長所必需的有機質(zhì)的需求，本發(fā)明的目的在于提供一種既具有較好耐鹽堿性能又具有緩釋有機質(zhì)的多功能保水劑及其制備方法。
本發(fā)明通過以下措施來實現(xiàn)采用廉價的凹凸棒土、淀粉、腐植酸和丙烯酰胺作為復合保水劑的主要原料，添加引發(fā)劑和交聯(lián)劑，在水溶液中經(jīng)接枝共聚、交聯(lián)、水解、洗滌、干燥、粉碎、過篩等工序制成復合型保水劑。
凹凸棒土是一種鏈層結(jié)構(gòu)的鎂鋁硅酸鹽礦物，在我國西部儲量豐富，價格低廉。凹凸棒土表面存在大量的親水性硅羥基，可以與烯類單體有效的接枝共聚，同時能增強復合吸水劑的凝膠強度。淀粉是一種親水性天然高分子，用它作為制備高吸水性聚合物的原料，具有低成本和可生物降解的特點。腐植酸是一種廣泛應用的有機質(zhì)肥料，將它與其他成分共聚形成的保水劑，具有緩慢釋放有機質(zhì)的功能，同時結(jié)合凹凸棒鏈層中多種作物所需的微量元素如鉀、鐵等，可滿足植物生長所必需的營養(yǎng)成分。
一種耐鹽堿多功能保水劑，其特征在于保水劑原料的重量份數(shù)為丙烯酰胺100份，淀粉20-60份，凹凸棒土20-60份，腐植酸20-40份，引發(fā)劑0.5-2.0份，交聯(lián)劑0.02-0.5份；其中引發(fā)劑選自過硫酸銨或者過硫酸鉀，交聯(lián)劑選自N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺或甘油。
耐鹽堿多功能保水劑的制備方法，其特征在于首先將淀粉與蒸餾水混合后在50-100℃下糊化20分鐘-1小時，然后加入凹凸棒土、丙烯酰胺、腐植酸、交聯(lián)劑和引發(fā)劑，升溫至40-90℃反應3-5小時后，最后加入4-6M氫氧化鈉溶液，升溫至90-100℃反應1-3小時，產(chǎn)物經(jīng)洗滌、干燥、粉碎制成保水劑。
上述方法中凹凸棒土的粒徑為0.03-0.05mm。
上述方法中淀粉與蒸餾水的重量比為10-40。
上述方法中氫氧化鈉與丙烯酰胺的摩爾比為1∶0.2-0.8。
上述方法中凹凸棒土要進行酸化處理，具體是用鹽酸室溫浸泡20-40小時，然后烘干、粉碎。
與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點由于使用了廉價的凹凸棒土、腐植酸和淀粉，使復合保水劑具有低成本和可生物降解的優(yōu)點。該復合保水劑對含鈣鎂離子的溶液具有較高的吸水率，其干物吸收蒸餾水的質(zhì)量倍數(shù)為300-800，吸收0.9％NaCl溶液的質(zhì)量倍數(shù)為50-80，吸收0.5％CaCl2和MgCl2溶液的質(zhì)量倍數(shù)分別為8-12和10-16(而目前商品化的保水劑多為2-5左右)。該復合保水劑使用壽命長，重復吸水-失水5次后仍高達初始吸水率的80％。該復合保水劑中的腐植酸可緩慢釋放，滿足植物對有機質(zhì)的需求，同時凹凸棒土中的多種微量元素，可供作物吸收。經(jīng)在土壤中的實際使用，發(fā)現(xiàn)該復合保水劑中的凹凸棒土還可改善土壤的團粒結(jié)構(gòu)，提高土壤的透氣性和透氧性，有效的防止土壤板結(jié)。在保水劑完全失效后淀粉又可生物降解，不會對土壤造成二次污染。
具體實施例方式
下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明。
實施例1將天然的凹凸棒土用鹽酸浸泡24小時后，100-120℃烘干至恒重，粉碎后備用。將12克玉米淀粉與130ml蒸餾水的混合物在95℃下糊化30分鐘后，降溫至40℃，劇烈攪拌下加入14克凹凸棒土、36克丙烯酰胺、7克腐殖酸、0.7克引發(fā)劑，0.021克交聯(lián)劑，升溫至50-70℃并保持3-5小時。然后升溫至95℃，加入5M的氫氧化鈉溶液60ml，保持1小時。將產(chǎn)物在70℃下烘至恒重，粉碎，過40目網(wǎng)篩。產(chǎn)品每克吸蒸餾水623克，吸0.9％NaCl溶液78克，色澤為淡黃色。
實施例2將天然的凹凸棒土用鹽酸浸泡24小時后，120℃烘干至恒重，粉碎后備用。將60克玉米淀粉與1250ml蒸餾水的混合物在95℃下糊化50分鐘后，降溫至40℃，劇烈攪拌下加入81克凹凸棒土、180克丙烯酰胺、81克腐殖酸、4.1克引發(fā)劑，0.12克交聯(lián)劑，升溫至50-70℃并保持3-5小時。然后升溫至95℃，加入5M的氫氧化鈉溶液300ml，保持1小時。將產(chǎn)物在70℃下烘至恒重，粉碎，過40目網(wǎng)篩。產(chǎn)品每克吸蒸餾水561克，吸0.9％NaCl溶液63克，色澤為淡黃色。
實施例3將天然的凹凸棒土用鹽酸浸泡24小時后，120℃烘至恒重，粉碎后備用。將20克馬鈴薯淀粉與350ml蒸餾水的混合物在95℃下糊化30分鐘后，降溫至40℃，劇烈攪拌下加入27克凹凸棒土、60克丙烯酰胺、27克腐殖酸、1.36克引發(fā)劑、0.04克交聯(lián)劑，升溫至50-70℃并保持3-5小時。然后升溫至95℃，加入5M的氫氧化鈉溶液68ml，保持2小時。將產(chǎn)物在70℃下烘至恒重，粉碎，過40目網(wǎng)篩。產(chǎn)品每克吸蒸餾水692克，吸0.9％NaCl溶液65克，色澤為淡黃色。
權(quán)利要求
1.一種耐鹽堿多功能保水劑，其特征在于保水劑原料的重量份數(shù)為丙烯酰胺100份，淀粉20-60份，凹凸棒土20-60份，腐植酸20-40份，引發(fā)劑0.5-2.0份，交聯(lián)劑0.02-0.5份；其中引發(fā)劑選自過硫酸銨或者過硫酸鉀，交聯(lián)劑選自N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺或甘油。
2.如權(quán)利要求1所述的保水劑的制備方法，其特征在于首先將淀粉與蒸餾水混合后在50-100℃下糊化20分鐘-1小時，然后加入凹凸棒土、丙烯酰胺、腐植酸、交聯(lián)劑和引發(fā)劑，升溫至40-90℃反應3-5小時后，最后加入4-6M氫氧化鈉溶液，升溫至90-100℃反應1-3小時，產(chǎn)物經(jīng)洗滌、干燥、粉碎制成保水劑。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于凹凸棒土的粒徑為0.03-0.05mm。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于淀粉與蒸餾水的重量比為10-40。
5.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于氫氧化鈉與丙烯酰胺的摩爾比為1∶0.2-0.8。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種應用于高鹽堿和貧瘠土壤植樹造林用的保水劑及其制備方法。保水劑將凹凸棒土、淀粉、丙烯酰胺、腐植酸、交聯(lián)劑和引發(fā)劑作為原料，采用交聯(lián)聚合工藝研制而成的有機－無機雜化耐鹽堿多功能保水劑。本發(fā)明在采用無機礦物凹凸棒提高耐鹽堿的同時，又可以緩釋有機微肥，從而賦予了保水劑的多功能性，滿足了西部高鹽堿和貧瘠土壤植樹造林的要求。
文檔編號C09K17/48GK1699508SQ200410045450
公開日2005年11月23日 申請日期2004年5月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月21日
發(fā)明者王愛勤, 李安, 汪琴, 劉瑞鳳 申請人:中國科學院蘭州化學物理研究所