[发明专利]一种荧光标记的聚丙烯酰胺及其制备方法与其作为可视化土壤结构改良剂的应用

说明书

本发明公开了一种荧光标记的聚丙烯酰胺及其制备方法与其作为可视化土壤结构改良剂的应用。该方法包括：丙烯酰胺单体与改性荧光单体FL(4‑(N'‑甲基‑1‑哌嗪基)‑N‑丙基‑1,8‑萘二甲酰烯丙基氯季铵盐)用引发剂引发，发生自由基共聚合反应生成一种荧光标记的聚丙烯酰胺。该材料在紫外光的激发下能发出肉眼可见的绿色荧光。将其施用于土壤，可使聚丙烯酰胺在土壤中的迁移实现可视化，为后续的聚丙烯酰胺在土壤中作用研究提供一种方法。聚丙烯酰胺含有大量的酰胺基团，因氢键作用能与土壤颗粒产生吸附，使其中的微小颗粒聚集成稳定的大团聚体，降低土壤容重，从而有效防治土壤板结和水土流失，对土壤有良好的改良效果。

技术领域

本发明属于材料合成领域，具体涉及一种荧光标记的聚丙烯酰胺及其制备方法与其作为可视化土壤结构改良剂的应用。

背景技术

如今，人口和经济高速发展给土地的使用带来巨大的挑战和压力，特别是在发展中国家。人们为了在短时间取得较高产量，采用不当的耕作形式或长期单一施加化肥等方式最终导致土壤退化，特别是土壤板结问题。土壤板结会使土壤的孔隙度降低、容重增加、导水率下降，土壤稳定性团聚体百分比下降，这些影响因素会使土壤保水保肥能力下降，使土壤中空气含量下降，继而影响作物对养分的吸收以及呼吸作用，最终导致作物减产，甚至影响土壤pH值使耕地变为不可耕种的土地。故土壤结构改良成为了人们亟需重视的问题。

现发现高分子量线性聚丙烯酰胺由于其结构上有极其庞大数量的酰胺基团，该基团能与土壤微小颗粒之间形成氢键作用，继而相互吸附，使土壤微小颗粒聚集成较大的稳定团聚体，从而改善土壤板结情况，促进肥料、水分和空气的进入，继而促进植物根系的发展。国内外对聚丙烯酰胺于土壤的改良效果虽有叙述，但作用位置与迁移情况未能有更直观的表现(Feng,Chuanping,Guo, et al.Effect of straw and polyacrylamide on thestability of land/water ecotone soil and the field implementation[J].Ecological engineering:The Journal of Ecotechnology,2016.参比文献2：王勇，李富程，汪璇等.聚丙烯酰胺对紫色土坡地耕作位移及土壤结构的影响[J].水土保持学报；2017(4),51-56.)，即无色无味的聚丙烯酰胺溶液在土壤中的迁移情况并没有实现肉眼可见的效果，这对于其改良效果的研究有很大的局限性。

发明内容

为了克服现有技术存在的上述不足，本发明的目的是提供一种荧光标记的聚丙烯酰胺及其制备方法与其作为可视化土壤结构改良剂的应用。

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种荧光标记的聚丙烯酰胺。

本发明的另一目的在于提供上述荧光标记的聚丙烯酰胺的制备方法，在对应条件下能较稳定合成对应分子量的荧光聚丙烯酰胺，且本制备方法所制得的不溶物相对较低。

本发明的再一目的在于使聚丙烯酰胺在土壤中分布实现可视化及其在土壤中改良的应用。

本发明的目的至少通过如下技术方案之一实现。

本发明提供的一种荧光标记的聚丙烯酰胺的制备方法，包括如下步骤：

(1)将单体丙烯酰胺、改性荧光单体4-(N'-甲基-1-哌嗪基)-N-丙基-1,8- 萘酰亚胺烯丙基氯季铵盐(FL)及助溶剂加入溶剂中，机械搅拌混合均匀，得到混合液；

(2)在惰性气氛下将步骤(1)所述混合液升温，加入引发剂，进行自由基共聚合反应，得到反应产物，纯化，得到所述荧光标记的聚丙烯酰胺 (FL-PAM)。

进一步地，步骤(1)所述改性荧光单体4-(N'-甲基-1-哌嗪基)-N-丙基-1,8- 萘酰亚胺烯丙基氯季铵盐的质量为单体丙烯酰胺质量的0.1％-0.3％。