[发明专利]一种土壤保水剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及农田土壤保水剂，具体是一种土壤保水剂及其制备方法。

背景技术

干旱灾害在我国各地频繁发生，因此发展旱作节水产业，已经成为当前农业生产中迫切需要解决的问题。而通过利用保水剂达到节水增产的目的是目前节水研究的一种新途径和新方法。保水剂又称土壤保水剂、高吸水剂、保湿剂、高吸水性树脂、高分子吸水剂，是利用强吸水性树脂制成的一种超高吸水保水能力的高分子聚合物。保水剂本身无毒副作用，不会污染环境，最终可被生物降解为水、二氧化碳和氮，是调节土壤水、热、气状况，改善土壤结构，提高土壤肥力的有效手段，具有特殊的抗旱、保水、节水等作用，在农业生产中逐步得到应用。

1969年，美国农业部北部研究中心(NRRC)首先研制出保水剂，并于20世纪70年代中期用于玉米、大豆种子涂层、树苗移栽等方面作为“改善水分状况的重要工具”在西部干旱地区推广应用，取得了良好的效果，引起了各国研究者的广泛重视。1987年后，日本保水剂产量每年以26％的速度递增，目前，无论生产能力、种类及应用，日本在保水剂领域均处于领先地位。2004年，世界保水剂需求总量在130万吨左右，其中美国消费量占全球消费量的35％，消费年均增长率为4～5％。20世纪80年代以来，我国开始研制保水剂并且应用于农林生产，在飞播造林、种草和苗木蘸根移栽等方面取得了较好的效果，但与国外还有很大差距。目前，我国每年保水剂的需求量约3万～3.5万吨，生产能力仅1万吨左右。

目前保水剂的研制主要采用丙烯酸、丙烯酰胺、马来酸酐等物质与淀粉、纤维素、蛋白质等长链有机大分子交联聚合形成三维网状吸水保水结构。它能迅速吸收和保持自身重量几百倍甚至上千倍的水分，具有反复吸水功能，吸水后膨胀为水凝胶，可缓慢释放水分供作物吸收利用。由于保水剂分子结构交联，能够将吸收的水分全部凝胶化，分子网络所吸水分不能用一般物理方法挤出，因而具有很强的保水性。

发明内容

本发明的目的是提供一种简化合成工艺，选择廉价易得材料，降低生产成本的土壤保水剂及其制备方法。

为实现以上目的，本发明所采用的技术方案为：

土壤保水剂：按重量份数计，100～150份改性玉米秸秆溶液、100～300份聚合丙烯酸钠溶液、5～20份过硫酸铵和1～12份N，N′-亚甲基双丙稀酰胺溶液。

所述改性玉米秸秆溶液为1～5份改性玉米秸秆粉末，放入50～200份水中，搅拌均匀；所述聚合丙烯酸钠溶液为30～50份丙烯酸溶液和氢氧化钠溶液在冰水浴中中和至pH值为4.5～7.5；所述N，N′-亚甲基双丙稀酰胺溶液为0.5～2份N，N′-亚甲基双丙稀酰胺，加入30～50份水中搅拌均匀；所述过硫酸铵溶液20～50份水溶解1～5份过硫酸铵，其中：所述氢氧化钠溶液为20～60份氢氧化钠，缓慢搅拌下加入40～80份水；所述丙烯酸溶液为200～300份丙烯酸溶液，在20～40℃下减压蒸馏去除阻聚剂。

所述改性玉米秸秆粉末制备方法为：1)玉米秸秆粉末制取：将干燥的新鲜玉米秸秆经去离子水冲洗后，剪成2～3厘米碎块，置于烘箱烘干，将烘干后玉米秸秆粉碎到60～100目，待用；2)将步骤1)100～200克的玉米秸秆粉末与800～1000毫升氢氧化钠溶液在70～90℃下搅拌4～6小时，而后经100～140目丝网过滤，滤渣用去离子水洗，待用；3)步骤2)过滤后滤渣中加入50～100毫升氢氧化钠溶液和20～50毫升乙醇溶液在20～40℃下反应30～60分钟，反应后的混合液待用；4)将步骤3)中混合液内加入50～100毫升乙醇溶液和30～50毫升氯乙酸溶液，在70～90℃下，反应1～2小时，而后再加入20～50毫升氢氧化钠溶液和30～50毫升乙醇溶液，混合液70～90℃温度下维持60～100分钟冷却后用盐酸溶液滴定至中性，再经120～160目丝网过滤，用乙醇溶液冲洗，所得滤渣即为改性玉米秸秆粉末。所述氢氧化钠溶液浓度为10～30％；所述乙醇溶液浓度为50～90％；所述氯乙酸溶液浓度为5～20％；所述盐酸溶液浓度为6～20％。

土壤保水剂制备方法：按重量份数计，将100～150份改性玉米秸秆溶液、100～300份聚合丙烯酸钠溶液和1～12份N，N′-亚甲基双丙稀酰胺溶液混合，搅拌均匀，并向混合液中持续通入3～7升/分钟流量的氮气，使混合液中空气排除，而后将混合液温度提高到20℃～40℃，反应0.5～1小时，然后加入5～20份过硫酸铵溶液，搅拌均匀并缓慢将温度控制在50℃～90℃，待溶液呈粘稠状后，干燥粉碎过30～50目筛子即得土壤保水剂胶体。