[发明专利]一种具有缓释肥功能的多孔高吸水性树脂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有缓释肥功能的多孔高吸水性树脂及其制备方法，具体步骤为：依次向已中和的水溶性不饱和单体溶液中加入肥料、巴西棕榈蜡发泡剂、交联剂、引发剂、十六烷基三甲基溴化铵与纳米高岭土，升温进行聚合反应，之后使用三维打印的低温快速成型技术对生成的凝胶进行处理，得粒径在0.20‑0.71mm的颗粒状样品。有益效果为：本发明使用巴西棕榈蜡和羟丙甲纤维素包膜处理的碳酸盐化合物和酸源的混合物发泡剂、十六烷基三甲基溴化铵、纳米高岭土与三维打印的低温快速成型技术协同作用，使树脂内部多尺寸孔径相互连通，消除树脂的原料气味，提升树脂的吸收速度、吸收容量和肥料容载量，增强缓释效果。

技术领域

本发明涉及高分子材料应用技术领域，尤其是涉及一种具有缓释肥功能的多孔高吸水性树脂及其制备方法。

背景技术

肥料是农作物增产增收的保证，然而，肥料特别是氮肥的利用率偏低，将肥料与高吸水性树脂结合使用，可以得到新型保水缓/控释功能的高吸水性树脂肥料，使营养物质更为有效地释放和吸收，可明显提高肥料的利用效率，减少化肥用量，降低灌溉水的用量，大大降低农业成本。已知将肥料负载在水凝胶中的方法，存在肥料容载率小、制备时间长或缓释效果差的问题。因此，寻找一种肥料容载量大，制备时间短，缓释功能强的保水缓/控释高吸水性树脂肥料的意义重大。

多孔性水凝胶是提高肥料容载量的一种方法，已知多孔性水凝胶多是采用发泡剂来形成材料内部的微孔，但这些微孔的大小、形状及分布都不能很好的控制，且微孔之间的连通率难以保证，影响水凝胶的吸肥率和缓释性，而基于快速成形原理的三维打印成形方法有望实现大孔、微孔共存的多级结构，目前，将三维打印的低温快速成型技术应用于水凝胶缓释肥的制备，还未见报道。

作为肥料使用的水凝胶，通常使用交联剂、引发剂、改性剂和分散介质等通过聚合反应生产，因此，在生成水凝胶时，少量分散介质会被封闭在水凝胶颗粒中，不能通过加热的后处理方法除去，但是水凝胶吸水溶胀时，这些分散介质却会溢出从而挥发出原料组分的气味。这种气味即使轻微，也使人感到不舒服，因此需要开发无气味材料。

现有技术如授权公告号为CN 104958785 B的中国发明专利，公开了一种具有二级三维结构的复合骨修复材料及其制备方法。该方法利用低温快速成型技术将纳米羟基磷灰石、丝素和胶原共混物按照设计孔径制备出具有大孔结构的三维复合凝胶，再通过后期的冷冻干燥使溶剂进行升华得到微孔，从而制备出具有二级三维结构的骨修复支架材料。但是该三维打印方法是针对骨修复材料领域。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种吸收速度快、肥料容载量大、缓释功能强的多孔高吸水性树脂的制备方法。

本发明的目的之二在于提供一种吸收速度快、肥料容载量大、缓释功能强的多孔高吸水性树脂。

本发明针对上述技术中提到的问题，采取的技术方案为：

一种具有缓释肥功能的多孔高吸水性树脂的制备方法，包括巴西棕榈蜡发泡剂制备、聚合反应、三维打印，具体步骤为：

巴西棕榈蜡发泡剂制备：将碳酸盐化合物、酸源分开制粒、干燥、混合均匀，然后使用含有巴西棕榈蜡、羟丙甲纤维素的包膜材料包膜，形成巴西棕榈蜡发泡剂；羟丙甲纤维素具有网状结构和缓释效果，巴西棕榈蜡不溶于水，两者混合形成的包膜，可有效隔绝包膜内的发泡物质与体系溶剂接触；随反应体系温度上升，巴西棕榈蜡达到其熔点而溶解，包膜内的碳酸盐化合物和酸源透过羟丙甲纤维素的网状结构缓慢释放至聚合体系中，与水溶剂发生反应，在添加有肥料的聚合体系中，释放出大量二氧化碳气体，使高吸水性树脂内部及表面生成密集孔道，增大比表面积，大大提高了高吸水性树脂的吸肥吸水容量和吸收速度，同时，融化的巴西棕榈蜡和羟丙甲纤维素包膜含有多种活性成分，和添加的肥料分子产生协同作用，配合树脂内部生成的密集孔道，增强树脂对肥料分子的作用力和包埋度，延缓肥料分子的释放，增强缓释时间和缓释肥效；