CN110591722A - 一种具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性复合树脂的制备方法 - Google Patents

一种具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性复合树脂的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110591722A
CN110591722A CN201910888566.5A CN201910888566A CN110591722A CN 110591722 A CN110591722 A CN 110591722A CN 201910888566 A CN201910888566 A CN 201910888566A CN 110591722 A CN110591722 A CN 110591722A
Authority
CN
China
Prior art keywords
water
soil
super absorbent
evaporation
resin
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910888566.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110591722B (zh
Inventor
雷自强
程莎
李新雪
刘晓梅
杨尧霞
曾巍
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Northwest Normal University
Original Assignee
Northwest Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Northwest Normal University filed Critical Northwest Normal University
Priority to CN201910888566.5A priority Critical patent/CN110591722B/zh
Publication of CN110591722A publication Critical patent/CN110591722A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110591722B publication Critical patent/CN110591722B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F2/00—Processes of polymerisation
    • C08F2/44—Polymerisation in the presence of compounding ingredients, e.g. plasticisers, dyestuffs, fillers
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
    • C08F251/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polysaccharides or derivatives thereof
    • C08F251/02—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polysaccharides or derivatives thereof on to cellulose or derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
    • C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
    • C08K3/34—Silicon-containing compounds
    • C08K3/346—Clay
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K17/00—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials
    • C09K17/40—Soil-conditioning materials or soil-stabilising materials containing mixtures of inorganic and organic compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K2105/00—Erosion prevention

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • General Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Soil Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
  • Soil Conditioners And Soil-Stabilizing Materials (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

本发明公开了一种具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性复合树脂的制备方法，是以纤维素、丙烯酸、丙烯酰胺衍生物、无机矿物为原料，过硫酸盐为引发剂，N,N‑亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，通过自由基接枝聚合制备有机‑无机复合高吸水性树脂，然后在黏土和/或黄土中加入秸秆粉末，有机‑无机复合高吸水性树脂，蒸馏水，搅拌均匀，即得土基高吸水性树脂复合材料。本发明制备的高吸水性复合树脂不仅可以减少土壤表皮的收缩，而且具有较好的减少水分蒸发的性能，能有效减少水分流失，提高土壤生态功能，为植物生长提供良好的水土条件，促进植被或作物的生长。

Description

一种具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性复 合树脂的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高吸水性树脂，尤其涉及一种具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性树脂的制备，属于复合材料技术领域和水土保持技术领域。
背景技术
随着工业化的发展，石油、煤炭等矿产资源的消耗，加剧了环境污染，导致了环境质量下降或生态失调。而面对日益严重的环境问题，为了我国的生态文明建设，水土保持显示出其重要的地位。在保持土壤水分，防止水土流失和土地沙漠化的工程中，保水材料起到了十分重要的作用。目前，保水材料主要有高吸水性树脂和地膜。由于地膜使用价格高，难降解，易引起环境污染，在多风沙漠地区使用受限。而高吸水性树脂作为一种具有强亲水性基团和三维网状结构的功能高分子材料，不仅具有优良的吸水性能，而且具有良好的保水性能。因此，高吸水性树脂作为保水材料的应用引起了研究者的极大关注。
土壤水分蒸发是指土壤中的水分从液体转化为气体进入大气的过程。它与外部气象条件有关，如温度、湿度、风速和降雨量等。土壤水分过多或不足对植物和微生物都有一定的影响。高吸水性树脂不规则的三维网状结构使其具有较强的吸水能力，它能反复吸收自身重量数百倍甚至数千倍的水。吸水后膨胀为水凝胶，缓慢释放水分供作物吸收利用，是一种优良的抗旱节水材料。在西北地区，提高土壤水分利用效率具有重要意义。如果能够抑制土壤水分的蒸发损失，特别是在干旱地区，对抑制蒸发、延长水分在土壤里中的时间、提高水分利用效率具有重要意义。而高吸水性树脂是实现这一目标的重要手段。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性树脂复合材料及其制备方法。
一、高吸水性复合树脂的制备
（1）有机-无机复合高吸水性树脂的制备：在氮气保护下，将纤维素搅拌分散于蒸馏水中，加入无机矿物搅拌均匀后加热至60~80 ℃并保持30~60 min，然后冷却至45~55 ℃，再加入过硫酸盐水溶液搅拌5~20 min，加入丙烯酸、丙烯酰胺衍生物和N,N-亚甲基双丙烯酰胺的混合溶液，然后升温至60~80℃，恒温反应2~5h；反应结束后所得产物在50~80℃下烘干至恒重，粉碎，过40~80目筛，得有机-无机复合高吸水性树脂。
所述丙烯酸的中和度为55~95%。
所述纤维素为羧甲基纤维素钠、羟甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素钠中的一种。以纤维素为聚合单体，具有来源广泛、低毒、低成本、可生物降解和生物相容性等优点。纤维素的用量为丙烯酸质量的5~15wt%。
所述无机矿物为蒙脱土、高岭土、红土、黄土和凹凸棒石中的一种。无机矿物的引入，不仅可以降低生产成本，而且可以提高其膨胀能力、热稳定性和凝胶强度。无机矿物的用量为丙烯酸质量的1~12 wt%。
所述引发剂过硫酸盐为过硫酸胺或过硫酸钾，过硫酸盐的用量为丙烯酸质量的0.4~1.0 wt%。
所述丙烯酰胺衍生物为双丙酮丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-异丙基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和N-羟乙基丙烯酰胺中的一种。丙烯酰胺衍生物的引入可以提高高吸水性树脂的耐盐性。丙烯酰胺衍生物的用量为丙烯酸质量的12~30 wt%。
交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺用量为丙烯酸质量的0.05~0.15 wt%。
（2）高吸水性复合树脂的制备：在黏土或/和黄土中加入秸秆粉末，上述制备的有机-无机复合高吸水性树脂，蒸馏水，搅拌均匀，即得目标产物——具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性复合树脂。
所述黏土为红土、凹凸棒石、蒙脱土、高岭土。当黏土与黄土混合时，黏土与黄土的质量比为1:0.2~1:5。黏土和黄土经除杂质后，干燥，粉碎至100~200目。黏土和黄土作为原料，可以很好的降低土基材料的生产成本；此外，黏土或黄土的使用可以为沙生植物提供必需的营养物质，使其快速生长。
所述秸秆粉末为小麦秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆粉碎至40~80目的粉末。秸秆粉末的加入量为黏土或/和黄土质量的3~12 wt%；有机-无机复合高吸水性树脂的加入量为黏土或/和黄土质量的0.01~0.5 wt%；蒸馏水的加入量为黏土或/和黄土质量的60~80 wt%。
二、高吸水性树脂的结构和性能
下面以纤维素-接枝-聚(丙烯酸-共聚-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)/无机矿物为例，对本发明中高吸水性树脂的结构和性能进行分析说明。
图1分别为纤维素（a）、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸（b）、纤维素-接枝-聚(丙烯酸-共聚-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸) （c）、纤维素-接枝-聚(丙烯酸-共聚-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)/无机矿物（d）的红外光谱图。可以看到，在纤维素的红外光谱图中，1128 cm-1和1031 cm-1的吸收峰归属于C-OH键伸缩振动，聚合反应后基本消失，说明纤维素的C-OH参与了化学反应。在2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的红外光谱图中，1663 cm-1处为酰胺基团中C=O的伸缩振动峰，1083 cm-1处为磺酸基的对称伸缩振动峰，这些吸收峰在纤维素-接枝-聚(丙烯酸-共聚-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)和纤维素-接枝-聚(丙烯酸-共聚-2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸)/无机矿物的红外光谱中的强度均减弱；632 cm-1处磺酸基O=S的伸缩振动吸收峰在聚合后发生位置的偏移，这表明纤维素成功地接枝了2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸。在图1c和图d中，分别可以观察到1456 cm-1和 1411 cm-1处-COO-的不对称伸缩振动峰，这表明聚丙烯酸链已经接枝到了纤维素骨架上。d曲线中3433 cm-1处O-H的吸收峰与c曲线中3435cm-1处的吸收峰相比，强度增加；d曲线中，发现了465 cm-1处无机矿物的Si-O-Si弯曲振动峰，表明无机矿物参与了接枝共聚。
图2分别为纤维素（a）、纤维素-接枝-聚(丙烯酸-共聚-N-异丙基丙烯酰胺) （b）、纤维素-接枝-聚(丙烯酸-共聚-N-异丙基丙烯酰胺)/无机矿物（c）的扫描电镜图。图2所示，纤维素呈现出光滑、平整且致密的表面形貌；纤维素-接枝-聚(丙烯酸-共聚-N-异丙基丙烯酰胺)的表面比较粗糙，并且出现了一些孔洞；而引入了无机矿物之后制备的高吸水性树脂表面粗糙，孔洞多且分布均匀。这些结果表明无机矿物参与了聚合反应，孔洞结构有利于水分子进入树脂的三维结构，提高吸水性。
三、高吸水性复合树脂防止土壤表皮收缩-减少水分蒸发的性能
取规格相同（20.5×13.2×6.5 cm）的塑料盒，盒底先平铺一层泥土，加入等量自来水，然后取等量土基高吸水性树脂复合材料样品（粘稠状浊液），分别平铺在泥土的上层。在自然条件下，每隔2～4小时用电子天平称量样品的质量，记录数据并计算蒸发率；待材料完全干燥后测量材料的长和宽，并计算其收缩率。
图3为甲基纤维素-接枝-聚(丙烯酸-共聚-双丙酮丙烯酰胺)/凹凸棒石和高吸水树脂的含量对土壤水分蒸发率的影响，其中图a是整体图，图b是局部放大图。表1为60.5 h时，添加不同含量的甲基纤维素-接枝-聚(丙烯酸-共聚-双丙酮丙烯酰胺)/凹凸棒石高吸水性树脂制备的复合材料的蒸发率降低值。从图3和表1可以看出，与不添加高吸水树脂相比，土基高吸水树脂复合材料的蒸发率降低值在高吸水树脂的含量为0.010%到0.36%时是增加的；当高吸水树脂的含量继续增加时，蒸发率降低值下降。当在自然条件下放置60.5h时，蒸发率降低值最大，高吸水树脂含量为0.29~0.36%的复合材料的蒸发率降低了9.49%。这可能是因为随着高吸水性树脂含量的不断增加，水凝胶周围的空隙导致土壤水分蒸发的效果大于水凝胶的保水作用，所以表现出材料的蒸发率在高吸水性树脂含量高于0.36%时有所降低的结果。另外，这与表4中土壤的收缩率随高吸水性树脂含量的变化是一致的，土壤收缩会给水分提供空隙，使其由液体转变为气体后，可以更快地传送到大气中，从而提高了水分蒸发率。
图4为羟乙基纤维素-接枝-聚(丙烯酸-共聚-N-羟甲基丙烯酰胺)/蒙脱土高吸水树脂的含量对土壤水分蒸发率的影响，其中 图a是整体图，图b是局部放大图。表2为58 h时，添加不同含量的羟乙基纤维素-接枝-聚(丙烯酸-共聚-N-羟甲基丙烯酰胺)/蒙脱土高吸水性树脂制备的复合材料的蒸发率降低值。从图4和表2可以看出，土基高吸水树脂复合材料的蒸发率降低值在高吸水树脂的含量为0.010%到0.40%时呈增加趋势；当高吸水树脂的含量继续增加到0.50%时，蒸发率降低值下降。当在自然条件下放置58 h时，蒸发率降低值最大，高吸水树脂含量为0.30~0.40%的复合材料的蒸发率降低了7.13%。这可能是因为随着高吸水性树脂含量的不断增加，水凝胶周围的空隙导致土壤水分蒸发的效果大于水凝胶的保水作用，所以表现出材料的蒸发率在高吸水性树脂含量高于0.40%时有所降低的结果。另外，这与表5中土壤的收缩率随高吸水性树脂含量的变化是一致的，土壤收缩会给水分提供空隙，使其由液体转变为气体后，可以更快地传送到大气中，从而提高了水分蒸发率。
图5为羟丙基甲基纤维素-接枝-聚(丙烯酸-共聚-N-异丙基丙烯酰胺)/高岭土高吸水树脂的含量对土壤水分蒸发率的影响，其中图a是整体图，图b是局部放大图。表3为63.5 h时，添加不同含量的羟丙基甲基纤维素-接枝-聚(丙烯酸-共聚-N-异丙基丙烯酰胺)/高岭土高吸水性树脂制备的复合材料的蒸发率降低值。从图5和表3可以看出，土基高吸水树脂复合材料的蒸发率降低值在高吸水树脂的含量为0.010%到0.29%时呈上升趋势；当高吸水树脂的含量继续增加到0.50%时，蒸发率降低值下降。当在自然条件下放置63.5 h时，蒸发率降低值最大，高吸水树脂含量为0.22~0.29%的复合材料的蒸发率降低了6.14%。这可能是因为随着高吸水性树脂含量的不断增加，水凝胶周围的空隙导致土壤水分蒸发的效果大于水凝胶的保水作用，所以表现出材料的蒸发率在高吸水性树脂含量为0.29%~0.50%时有所降低的结果。另外，这与表6中土壤的收缩率随高吸水性树脂含量的变化是一致的，土壤收缩会给水分提供空隙，使其由液体转变为气体后，可以更快地传送到大气中，从而提高了水分蒸发率。
综上所述，本发明制备的高吸水性复合树脂不仅可以减少土壤表皮的收缩，而且具有较好的减少水分蒸发的性能，能有效减少水分流失，提高土壤生态功能，为植物生长提供良好的水土条件，促进植被或作物的生长。在干旱地区使用土不仅可以降低土壤的蒸发率率，提高土壤墒情，而且还能有效防止土壤皲裂-收缩、减少水土流失，有利于植被或作物的生长。
附图说明
图1为本发明制备的高吸水性树脂的红外光谱图。
图2为纤维素和制备的高吸水性树脂的扫描电镜图。
图3为甲基纤维素-接枝-聚(丙烯酸-共聚-双丙酮丙烯酰胺)/凹凸棒石高吸水树脂的含量对土壤水分蒸发率的影响。
图4为羟乙基纤维素-接枝-聚(丙烯酸-共聚-N-羟甲基丙烯酰胺)/蒙脱土高吸水树脂的含量对土壤水分蒸发率的影响。
图5为羟丙基甲基纤维素-接枝-聚(丙烯酸-共聚-N-异丙基丙烯酰胺)/高岭土高吸水树脂的含量对土壤水分蒸发率的影响。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本发明的土基高吸水性树脂复合材料的制备和应用作进一步说明。
实施例1、甲基纤维素-接枝-聚(丙烯酸-共聚-双丙酮丙烯酰胺)/凹凸棒石高吸水性树脂复合材料的制备
（1）将30 mL蒸馏水和0.576 g甲基纤维素加入装有机械搅拌的四口烧瓶，搅拌均匀获得分散液。在连续搅拌下，加入0.72 g凹凸棒石，并将溶液加热至60 ℃并保持60 min。将反应物冷却至50 ℃，加入0.0432 g过硫酸钾（溶于4 mL水中），搅拌10 min后，将含有7.2 g丙烯酸（中和度为60%）、1.08 g双丙酮丙烯酰胺和0.0072 g N,N-亚甲基双丙烯酰胺的混合溶液滴入上述体系中，然后缓慢升温至80 ℃，在恒温下反应3 h。整个实验过程中都用氮气保护。反应结束后，所得产物在 70 ℃烘干至恒重，粉碎，过40目筛，得高吸水性树脂；
（2）将凹凸棒石除杂质，干燥，粉碎至100~200目；
（3）取一定量处理过的凹凸棒石，加入其质量3~8 wt%秸秆粉末，0.01~0.5 wt%的高吸水性树脂，60~80 wt%蒸馏水，在200~300 r/min的搅拌速度下搅拌30~60min，即得高吸水性树脂复合材料（粘稠状浊液）；
（4）取上述高吸水性树脂复合材料样品（粘稠状浊液），将其均匀平铺在泥土的上层，压制以形成土基保水层。在自然条件下，称量其质量并计算蒸发率；待材料完全干燥后测量材料的长和宽，并计算其收缩率。表4为添加不同含量甲基纤维素-接枝-聚(丙烯酸-共聚-双丙酮丙烯酰胺)/凹凸棒石高吸水性树脂制备的复合材料的土壤表皮收缩率。
实施例2、羟乙基纤维素-接枝-聚(丙烯酸-共聚-N-羟甲基丙烯酰胺)/蒙脱土高吸水性树脂复合材料的制备
（1）将40 mL蒸馏水和0.864 g羟乙基纤维素加入装有机械搅拌的四口烧瓶，搅拌均匀获得分散液。在连续搅拌下，加入0.144 g蒙脱土，并将溶液加热至80 ℃并保持30 min。将反应物冷却至50 ℃，加入0.072 g过硫酸钾（溶于7 mL水中），搅拌10 min后，将含有7.2 g丙烯酸（中和度为80%）、1.44 g N-羟甲基丙烯酰胺和0.0108 g N,N-亚甲基双丙烯酰胺的混合溶液滴入上述体系中，然后缓慢升温至60℃，在恒温下反应5 h。整个实验过程中都用氮气保护。反应结束后，所得产物在 80 ℃烘干至恒重，粉碎，过40目筛，得高吸水性树脂；
（2）将蒙脱土除杂质，干燥，粉碎至100~200目；
（3）取一定量处理过的蒙脱土，加入其质量3~8 wt%秸秆粉末，0.01~0.5 wt%的高吸水性树脂，60~80 wt%蒸馏水，在200~300 r/min的搅拌速度下搅拌30~60min，即得土基高吸水性树脂复合材料（粘稠状浊液）；
（4）取高吸水性树脂复合材料样品（粘稠状浊液），将其均匀平铺在泥土的上层，压制以形成土基保水层。在自然条件下，称量其质量并计算蒸发率；待材料完全干燥后测量材料的长和宽，并计算其收缩率。表5为添加不同含量羟乙基纤维素-接枝-聚(丙烯酸-共聚-N-羟甲基丙烯酰胺)/蒙脱土高吸水性树脂制备的复合材料的土壤表皮收缩率。
实施例3、羟丙基甲基纤维素-接枝-聚(丙烯酸-共聚-N-异丙基丙烯酰胺)/高岭土高吸水性复合树脂的制备
（1）将35 mL蒸馏水和0.72 g羟丙基甲基纤维素加入装有机械搅拌的四口烧瓶，搅拌均匀获得分散液。在连续搅拌下，加入0.576 g高岭土，并将溶液加热至80 ℃并保持30 min。将反应物冷却至50 ℃，加入0.0576 g过硫酸钾（溶于6 mL水中），搅拌10 min后，将含有7.2g丙烯酸（中和度为70%）、1.8 g N-异丙基丙烯酰胺和0.0087 g N,N-亚甲基双丙烯酰胺的混合溶液滴入上述体系中，然后缓慢升温至60℃，在恒温下反应5 h。整个实验过程中都用氮气保护。反应结束后，所得产物在 60 ℃烘干至恒重，粉碎，过40目筛，得高吸水性树脂；
（2）将高岭土除杂质后，干燥，粉碎至100~200目；
（3）取一定量处理过的高岭土，加入其质量3~8 wt%秸秆粉末，0.01~0.5 wt%的高吸水性树脂，60~80 wt%蒸馏水，在200~300 r/min的搅拌速度下搅拌30~60min，即得高吸水性复合树脂（粘稠状浊液）；
（4）取上述高吸水性复合树脂样品（粘稠状浊液），将其均匀平铺在泥土的上层，压制以形成土基保水层。在自然条件下，称量其质量并计算蒸发率；待材料完全干燥后测量材料的长和宽，并计算其收缩率。表6为添加不同含量羟丙基甲基纤维素-接枝-聚(丙烯酸-共聚-N-异丙基丙烯酰胺)/高岭土高吸水性树脂制备的复合材料的土壤表皮收缩率。

Claims (10)

1.一种具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性复合树脂的制备方法，包括以下步骤：
（1）有机-无机复合高吸水性树脂的制备：在氮气保护下，将纤维素搅拌分散于蒸馏水中，加入无机矿物搅拌均匀后加热至60~80 ℃并保持30~60 min，然后冷却至45~55 ℃，再加入过硫酸盐水溶液搅拌5~20 min，加入丙烯酸、丙烯酰胺衍生物和N,N-亚甲基双丙烯酰胺的混合溶液，然后升温至60~80℃，恒温反应2~5h；反应结束后所得产物在50~80℃下烘干至恒重，粉碎，过40~80目筛，得有机-无机复合高吸水性树脂；
（2）高吸水性复合树脂的制备：在黏土或/和黄土中加入秸秆粉末，步骤（1）制备的有机-无机复合高吸水性树脂，蒸馏水，搅拌均匀，即得目标产物——具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性复合树脂。
2.如权利要求1所述一种具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性复合树脂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，丙烯酸的中和度为55~95%。
3.如权利要求1所述一种具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性复合树脂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述纤维素为羧甲基纤维素钠、羟甲基纤维素钠、羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、甲基纤维素、乙基纤维素和羟丙基甲基纤维素钠中的一种；纤维素的用量为丙烯酸质量的5~15 wt%。
4.如权利要求1所述一种具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性复合树脂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述无机矿物为蒙脱土、高岭土、红土、黄土和凹凸棒石中的一种；无机矿物的用量为丙烯酸质量的1~12 wt%。
5.如权利要求1所述一种具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性复合树脂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述过硫酸盐为过硫酸胺或过硫酸钾，过硫酸盐的用量为丙烯酸质量的0.4~1.0 wt%。
6.如权利要求1所述一种具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性复合树脂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，所述丙烯酰胺衍生物为双丙酮丙烯酰胺、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、N-异丙基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺和N-羟乙基丙烯酰胺中的一种；丙烯酰胺衍生物的用量为丙烯酸质量的12~30 wt%。
7.如权利要求1所述一种具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性复合树脂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，交联剂N,N-亚甲基双丙烯酰胺用量为丙烯酸质量的0.05~0.15 wt%。
8.如权利要求1所述一种具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性复合树脂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述黏土为红土、凹凸棒石、蒙脱土、高岭土；当黏土与黄土混合时，黏土与黄土的质量比为1:0.2~1:5。
9.如权利要求1所述一种具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性复合树脂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，所述秸秆粉末为小麦秸秆、玉米秸秆、棉花秸秆粉碎至40~80目的粉末；秸秆粉末的加入量为黏土或/和黄土质量的3~12 wt%。
10.如权利要求1所述一种具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性复合树脂的制备方法，其特征在于：步骤（2）中，有机-无机复合高吸水性树脂的加入量为黏土或/和黄土质量的0.01~0.5 wt%；蒸馏水的加入量为黏土或/和黄土质量的60~80 wt%。
CN201910888566.5A 2019-09-19 2019-09-19 一种具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性复合树脂的制备方法 Active CN110591722B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910888566.5A CN110591722B (zh) 2019-09-19 2019-09-19 一种具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性复合树脂的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910888566.5A CN110591722B (zh) 2019-09-19 2019-09-19 一种具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性复合树脂的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110591722A true CN110591722A (zh) 2019-12-20
CN110591722B CN110591722B (zh) 2020-12-22

Family

ID=68861614

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910888566.5A Active CN110591722B (zh) 2019-09-19 2019-09-19 一种具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性复合树脂的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110591722B (zh)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111471137A (zh) * 2020-01-17 2020-07-31 内蒙古农业大学 一种高吸水性树脂及其制备方法和应用
CN111826164A (zh) * 2020-05-06 2020-10-27 中国水利水电科学研究院 一种混合生物粉及减少土壤水分蒸发的方法
CN111820056A (zh) * 2020-05-06 2020-10-27 中国水利水电科学研究院 一种利用榆木粉减少土壤水分蒸发的方法
CN112646381A (zh) * 2021-01-22 2021-04-13 西北师范大学 一种高分子防蒸发控温材料的制备及应用
CN112876307A (zh) * 2021-01-21 2021-06-01 西北师范大学 一种具有缓释氮肥作用的可降解高吸水树脂及其制备方法
CN114920606A (zh) * 2022-04-27 2022-08-19 兰州石化职业技术学院 基于改性小麦秸秆的吸附型可降解保墒缓释肥的制备方法
CN115259942A (zh) * 2022-07-29 2022-11-01 青岛农业大学 一种聚合耐盐保水肥料及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06287556A (ja) * 1992-04-13 1994-10-11 Nippon Synthetic Chem Ind Co Ltd:The 土質固化剤
CN102617815A (zh) * 2012-03-23 2012-08-01 西北师范大学 天然营养型高吸水树脂及其制备方法
CN103555341A (zh) * 2013-11-11 2014-02-05 宁夏共享集团有限责任公司 一种利用糠醛废渣制备保水固沙剂的方法
CN103755897A (zh) * 2014-01-03 2014-04-30 西北师范大学 坡缕石黏土基耐盐性高吸水复合材料的制备方法
CN108929698A (zh) * 2018-08-21 2018-12-04 西北师范大学 一种无机黏土-碱纤维素保水材料的制备方法
CN109970917A (zh) * 2019-04-04 2019-07-05 黑龙江大学 一种含有蒙脱土的高吸水性树脂及其制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06287556A (ja) * 1992-04-13 1994-10-11 Nippon Synthetic Chem Ind Co Ltd:The 土質固化剤
CN102617815A (zh) * 2012-03-23 2012-08-01 西北师范大学 天然营养型高吸水树脂及其制备方法
CN103555341A (zh) * 2013-11-11 2014-02-05 宁夏共享集团有限责任公司 一种利用糠醛废渣制备保水固沙剂的方法
CN103755897A (zh) * 2014-01-03 2014-04-30 西北师范大学 坡缕石黏土基耐盐性高吸水复合材料的制备方法
CN108929698A (zh) * 2018-08-21 2018-12-04 西北师范大学 一种无机黏土-碱纤维素保水材料的制备方法
CN109970917A (zh) * 2019-04-04 2019-07-05 黑龙江大学 一种含有蒙脱土的高吸水性树脂及其制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
冯瑞云等: "秸秆型土壤改良剂对土壤结构和水分特征的影响", 《灌溉排水学报》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111471137A (zh) * 2020-01-17 2020-07-31 内蒙古农业大学 一种高吸水性树脂及其制备方法和应用
CN111826164A (zh) * 2020-05-06 2020-10-27 中国水利水电科学研究院 一种混合生物粉及减少土壤水分蒸发的方法
CN111820056A (zh) * 2020-05-06 2020-10-27 中国水利水电科学研究院 一种利用榆木粉减少土壤水分蒸发的方法
CN112876307A (zh) * 2021-01-21 2021-06-01 西北师范大学 一种具有缓释氮肥作用的可降解高吸水树脂及其制备方法
CN112646381A (zh) * 2021-01-22 2021-04-13 西北师范大学 一种高分子防蒸发控温材料的制备及应用
CN114920606A (zh) * 2022-04-27 2022-08-19 兰州石化职业技术学院 基于改性小麦秸秆的吸附型可降解保墒缓释肥的制备方法
CN114920606B (zh) * 2022-04-27 2024-01-12 兰州石化职业技术学院 基于改性小麦秸秆的吸附型可降解保墒缓释肥的制备方法
CN115259942A (zh) * 2022-07-29 2022-11-01 青岛农业大学 一种聚合耐盐保水肥料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN110591722B (zh) 2020-12-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110591722B (zh) 一种具有防止土壤表皮收缩减少水分蒸发功能的高吸水性复合树脂的制备方法
Kumar et al. Biodegradable hydrogels of tragacanth gum polysaccharide to improve water retention capacity of soil and environment-friendly controlled release of agrochemicals
Zhou et al. Synthesis composite hydrogels from inorganic-organic hybrids based on leftover rice for environment-friendly controlled-release urea fertilizers
EP1879932B1 (de) Wasserquellbares hybridmaterial mit anorganischen zusatzstoffen und verfahren seiner herstellung
Said et al. Environmentally friendly chitosan-g-poly (acrylic acid-co-acrylamide)/ground basalt superabsorbent composite for agricultural applications
Ibrahim et al. Development of bio-based polymeric hydrogel: green, sustainable and low cost plant fertilizer packaging material
US5407996A (en) Method for producing ceramics using crosslinked N-vinylcarboxylic and amide resin
CN101638460B (zh) 羧甲基马铃薯淀粉与丙烯酰胺、丙烯酸及其钠盐接枝共聚制备高吸水树脂的方法
Kenawy et al. Sodium alginate-g-poly (acrylic acid-co-2-hydroxyethyl methacrylate)/montmorillonite superabsorbent composite: Preparation, swelling investigation and its application as a slow-release fertilizer
CN102617815B (zh) 天然营养型高吸水树脂及其制备方法
Jhurry Agricultural polymers
CN101638461B (zh) 马铃薯淀粉磷酸酯接枝共聚合成含磷和氮高吸水树脂的方法
Wang et al. Novel water-and fertilizer-management strategy: Nutrient-water carrier
AU2012328386A1 (en) Highly swellable polymers
CN101691416B (zh) 马铃薯淀粉磷酸酯接枝共聚丙烯酸及其钠盐制备具有交联结构的高吸水树脂的方法
Tian et al. Superabsorbent polymer with excellent water/salt absorbency and water retention, and fast swelling properties for preventing soil water evaporation
US4342858A (en) Polymeric polyelectrolytes
Liu et al. Semi-coke-enhanced eco-friendly superabsorbent composites for agricultural application
Sang et al. Preparation and properties of multifunctional polyaspartic acid/waste paper fiber-based superabsorbent composites
CN108017750A (zh) 一种温敏水凝胶保水剂及其制备方法和应用
WO2011141526A1 (de) Bioabbaubares wasserquellbares hybridmaterial
CN113272406B (zh) 在农作物浇水期间吸水性提高的用作土壤改良剂的聚合物组合物
Hua et al. Preparation and properties of superabsorbent containing starch and sodium humate
CN111233581A (zh) 一种提高植烟土壤保水性能的烟草专用肥料
Liu et al. Modified acrylic-based superabsorbents with hydrophobic monomers: synthesis, characterization and swelling behaviors

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant