[发明专利]一种能够促进植物生长的复合型保水剂、制备及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种由水溶液聚合法制备复合型保水剂及其制备方法，属于保水剂技术领域。

背景技术

保水剂由于其含有强亲水性基团，可通过水合作用迅速地吸收自重几十倍乃至上千倍的水分或数十倍的盐溶液而呈凝胶状，具有吸水倍率高、保水性能优异的使用性能，使其广泛用于农林园艺、沙漠治理、医疗卫生、土木建筑、石油化工等领域。

丙烯酸-丙烯酰胺共聚类保水剂因为其制造工艺简单、生产效率高、产品性能优异等特点而被人们所重视，但是由于其制造成本高，功能单一，又使得其在农业上的应用遭到了极大限制，没办法大力推广，中国专利(CN1222553C)虽然提供了一种膨润土与丙烯酸-丙烯酰胺共聚物结合的保水剂，有效地降低了制造成本，但是还是无法改善其功能单一，应用无法推广的问题，而中国专利(CN1912007A)公开了一种腐植酸盐复合保水剂的制备方法，虽然拓宽了其功能，但是制备方案不可避免的提高了成本，且在制备后期引入了丙酮溶液，一旦无法洗涤干净，便会使产品变得有毒有害，无法使用，而洗涤过程无疑也增加了制备的复杂程度。因此，能够在不增加成本、不引入杂质的前提下，使腐殖酸与共聚物相结合成为了一道难题。

发明内容

本发明旨在解决以上问题，并提供了一种能够促进植物生长的复合型保水剂的制备及应用方法。

该问题的难点主要是因为腐植酸为大分子物质，其中含有较多的醌基结构单元，而这种结构单元本身就具有很强的阻聚作用，一旦将它引入反应本身，便会导致丙烯酸-丙烯酰胺聚合反应被延缓，使得反应时间变长，这将直接导致引发剂效能大幅下降，不得不被动地提高引发剂用量来进行弥补，使得总体能源消耗大幅提高，成本上升，甚至有可能由于腐植酸的含量过大，直接导致聚合反应不会发生。所以本发明采用分步反应法，先将丙烯酸-丙烯酰胺体系进行与反应，使其开始发生聚合以后，通过引入明胶，由于明胶的主要组成为氨基酸组成相同而分子量分布很宽的多肽分子混合物，溶于温水以后，不仅能够提高体系的粘稠程度，有效增加聚合物的交联程度，充当了部分交联剂的作用，而且由于明胶的存在，可以包裹住随后加入的腐植酸分子结构，以团粒结构附着在丙烯酸-丙烯酰胺聚合物形成的网状结构当中，有效的避免了腐植酸对聚合反应的影响。

本发明提供的复合型保水剂制备方法，其特征在于，以质量份数为7份的丙烯酸和5份的丙烯酰胺为单体，以占单体总质量0.3～0.4％的过硫酸铵为引发剂，以占单体总质量0.005～0.012％(优选0.0075％～0.01％)的N-N′亚甲基双丙烯酰胺为交联剂。膨润土占单体总质量25％～35％(优选30％)，明胶占单体总质量0.5％～1％，另外，腐殖酸占单体总质量1％～3％(优选1.5％～2.5％)，以上各主要成分经水溶液聚合法制备得到复合型保水剂。

本发明采用的技术方案如下：

在带有机械搅拌的装置中，以冰浴状态下，通过中和一定量的丙烯酸，然后分别加入丙烯酰胺、交联剂、膨润土和引发剂，混合均匀后，将体系升温至35℃，加入明胶，使其受热分解，随后引入腐殖酸并不断搅拌，待其完全溶解后，得到黑色的具有一定粘稠度的混合溶液，然后在55～70℃下密闭静止聚合。将聚合后的凝胶产物进行干燥、粉碎、过筛等处理，得到最终产品。

复合型保水剂制备方法如下：

a)冰浴环境下，在带有机械搅拌的装置中，用氢氧化钠中和质量份数为7份的丙烯酸，调节溶液PH值，使其达到5～7，后加入质量份数为5份的丙烯酰胺，待其溶解后，依次加入N-N′亚甲基双丙烯酰胺、膨润土以及过硫酸铵，通过机械搅拌，完全溶解，得到粘稠的土黄色水溶液；

b)将步骤a)中的土黄色水溶液进行加热处理，然后加入明胶，不断搅拌，完全溶解后，引入腐殖酸，持续搅拌，等整个体系完全混合均匀之后，得到黑色的粘稠溶液；

c)将步骤b)中的黑色粘稠溶液，放入高温反应箱内密闭静止聚合，进行阶梯升温反应，反应时间3～5h，使其完全反应，得到黑色凝胶状产物；

d)待黑色凝胶状产物冷却后，对其进行干燥、粉碎和过筛等步骤之后，使其颗粒度达到40～100μm，从而获得最终产物。

步骤(b)中加热的温度优选为35℃；步骤(c)反应的温度为55～70℃，更优选：其反应过程为55℃反应1小时，65℃反应2.5小时，70℃反应1h。

本发明制备得到的复合型保水剂与培养土混合使用，用于促进植物生长。应用过程中与培养土混合质量比例为1.5％～2％，可以极大地促进植物生长，使植物平均增重20％～30％。