本发明涉及一种保水剂及其制造方法。
背景技术：
目前全世界生产的各类高吸水材料很多，主要有4种类型：一是以有机单体如丙烯酸、丙烯酰胺等为原料的全合成型；二是以纤维素为原料的纤维素接枝改性型；三是以淀粉为原料的淀粉接枝改性型；四是以天然矿物质如蛭石、蒙脱石、海泡石等为原料的天然型。在国内20世纪90年代中期以前曾经有40多种各式各样的保水剂，但由于：一因工艺技术问题导致产品观感不好、质量不稳定，有的施入土壤后，有效性不足一年；二没有考虑农业上应用的特点，尤其是对土、肥、水、种知识缺乏最基本的理解，保水剂直接应用于农业生产上效果不稳定、性能不稳定，如施入土壤后，吸水倍数降低2/3；三受原料和生产工艺效率影响，产品价格高，每亩费用高达120-180元等诸多原因，使保水剂在农业生产上的示范、应用一直处于徘徊状态。20世纪90年代中期以后，保水剂的开发又开始了新一轮的高潮，但总的看来，农用保水剂产业化的难度相当大：一是单纯以有机单体如丙烯酸、丙烯酰胺等为原料的保水剂产品，生产成本高，农林用产品价格较高，农民难以接受；二是从化学、物理和生物学的角度来说，保水剂属高新技术产品，但对复合型保水剂、新型抗旱剂的技术配方、生产工艺及技术标准化等方面缺乏必要的研究和开发；三是现有的保水剂产品在生产实际中应用时，技术性强，在使用方法的掌握上需要做一定的培训指导工作。而且目前生产的保水剂多呈粉末状、薄片状、纤维状、液体状，并以粉末状应用为广，应用很不方便。
技术实现要素：
本发明需要解决的技术问题就在于提供一种营养型保水剂及其制造方法，该营养型保水剂抗压能力强，耐储运，吸水速度快，膨胀压好，其反复吸水的次数提高50-150％，其制造工艺简单，方法先进。
为解决上述问题，本发明采用如下技术方案：
一种营养型保水剂，包括内核、外壳，其特征在于：所述内核为保水材料，外壳为有机材料、无机材料或有机-无机复合体，外壳包裹着内核。所述的外壳的形状为任意几何形状；所述的保水材料为吸水倍数为50-300倍的保水材料；所述外壳与内核的重量比为80-95∶5-20；所述的保水材料含有高分子吸水材 料、稀土、纤维素、微量元素、氮磷钾养分；所述的有机-无机复合体含有土壤矿物质、纤维素、粉煤灰、稀土、粘合剂、杀虫剂、杀菌剂、氮磷钾养分和微量元素，有机-无机复合体中各成分按重量计用量比为60-80∶5∶5-10∶0.1-0.9∶1-2∶1∶1∶2-8∶2-8∶2-6∶0.5-1.5；所述高分子吸水材料选自聚丙烯酸钠、改性淀粉或丙烯酸-丙烯酰胺共聚物；稀土选自硝酸铈、硝酸镧；微量元素选自硫酸锌、硫酸锰、钼酸铵；氮元素选自尿素；磷元素选自五氧化二磷或磷酸二铵；钾元素选自氧化钾或氯化钾；高分子吸水材料、稀土、微量元素、氮元素、磷元素、钾元素按重量计用量比为70-80∶0.1-0.9∶0.5-1.5∶2-8∶3-9∶2-9；优选所述地保水材料按重量计用量比为，高分子保水材料含量70-80％，稀土含量为1-9‰、微量元素含量为0.05-1.5％、纯氮2-8％、五氧化二磷含量为3-9％、氧化钾含量为2-9％。
本发明还提供了一种保水剂制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)、吸水材料的制作
将高分子吸水材料、稀土、纤维素、微量元素、氮磷钾养分通过交联剂、引发剂等有机地融合在一起，制成粉末状或小颗粒状营养型复合保水剂，其中高分子保水材料、稀土、微量元素、氮元素、磷元素、钾元素按重量级用量比为：60-80∶0.1-0.9∶0.5-1.5∶2-8∶2-8∶2-6；
(2)、外壳与营养型保水剂的制作
(a)首先将土壤矿物质、纤维素、粉煤灰、稀土、粘合剂、杀虫剂、杀菌剂、氮磷钾养分和微量元素混合，搅拌均匀，混涅，制成外壳坯体；
(b)然后将坯体放入外模机具中；
(c)用内模机具冲压外模机具，成型为制作营养型保水球保水剂所需的几何形状；
(d)将配置好的营养型复合保水材料放入外壳中，其中外壳与内核的重量比为80-95∶5-20；
(e)最后将外壳扣合、脱模、烘干。
本发明所述的营养型保水剂外壳坯体的优选制备方法如下：
(1)坯原料
土壤矿物质，粉碎过60目筛；
粉煤灰，粉碎过40-60目筛；
微量元素、氮元素、磷元素、钾元素、杀虫剂、杀菌剂按重量计用量比为0.5-1.5∶2-8∶2-8∶2-6∶1∶1；
土壤矿物质与粉煤灰的比例为60-80∶5-10
将以上物质充分搅拌，即成坯原料；
(2)粘合剂
重量百分比浓度为2.5％的聚乙烯醇和重量百分比浓度为4％的羧甲基纤维素按重量计用量比为4∶1的比例混合均匀，即制成粘合剂；
(3)坯料制作
将坯原料与粘合剂以1∶0.95的比例充分混合，搅拌均匀、混捏，即制成坯体原料。
本发明所述的土壤矿物质选自以下物质种的一种或几种：水云母、蛭石、蒙脱石、高岭石、三水铝石。
各种土壤矿物质之间的重量比例没有特别的要求。
本发明的目的是针对目前保水剂生产存在的复合型保水剂技术配方、生产工艺等方面研究、开发的欠缺和保水剂产品成本高等一系列问题，本发明解决了高分子吸水材料、土壤矿物质、粉煤灰、纤维素、稀土和植物营养等有机结合的复配制造问题，而且使保水剂反复吸水的次数提高50-150％。同时，本发明与比利时的TC保水剂相比，其功能是相同的：增进土壤保持水分和营养的能力，促进植物的生长和增加生物量。但本发明的成本降低2倍以上，其吸水倍数却提高1-3倍；与目前国内使用的常规保水剂相比，成本降低一倍以上。
本发明所涉及的营养型保水剂，分为内核和外壳。内核主要增加土壤蓄水量，提高作物对自然降水的利用率，促根壮苗，增强作物的抗旱性能；外壳可以起到对蓄积水分的减蒸发和延长释放时间，并对内含的植物养分起到缓慢释放的作用，改良土壤结构，增强土壤蓄水能力。并具有以下优点：
1、持效性能好，营养型保水剂内核充分吸水后呈水囊球，在外壳的保护下，在土壤中形成一个个植物生长所需的“小水库”，比目前保水剂直接使用蒸发量降低10-20％，延长释放时间20-40天。
2、具有多种肥效，由于本发明在吸水材料中加入了氮、磷、钾和微量元素等多种植物营养，除了具有抗旱保墒、增强作物抗逆性性能以外，还可以缓慢释放肥料，提高肥料利用效率。
3、吸水速度快，在充分水分条件下，在土壤中10-25分钟可以使保水剂的蓄水量达到饱和状态；水分释放缓慢，在埋深15-20cm土层时，保水剂蓄积的水分80-120天释放95％以上。
4、耐储运，在防潮措施得当的情况下，可以长途运送，贮藏期可达3-5年。
5、吸水倍数稳定，本发明涉及的系列产品吸水倍数为50-300倍。
6、制造工艺简单，方法先进。
7、成本低廉，通过本发明一系列材料配方、制造工艺和模具的实施，营养型保水剂的成本价格比国内普通保水剂的价格降低50％，比比利时TC保水剂的价格降低2倍。
8、运用范围广，本发明的产品不仅可以在农作物大田使用，而且可以运用到城市园艺、荒山绿化等多个方面，从而起到改善土壤条件、美化人类生存环境、实现农产品的无公害生产等多种功能。
9、本发明在综合国内外技术优势的基础上，将可降解的高分子吸水材料、土壤矿物质、稀土、粉煤灰和植物营养成分等有机地融合在一起，实现了单体保水剂与有机物质的有机结合，拓展了复合型保水剂的研究思路和制造工艺。
10、在农业上应用效果显著：2002-2003年我们安排的营养型保水剂和博亚高能抗旱保水剂，在同等管理和栽培措施下的小麦品种+保水剂+地膜覆盖等小面积示范(每个保水剂8亩)，结果表明施用保水剂处理，小麦增产显著，其中新麦11和郑州9023旱地小麦均达到400kg/亩，与对照相比增产幅度达到15.70-49.45％，其增产的关键就是小麦分蘖、穗长、穗粒数、千粒重明显增加的结果，据测定采用营养型保水剂和博亚高能抗旱保水剂的小麦穗长平均增加1.58-2.82cm，穗粒数增加1.14-10.05粒，千粒重提高0.61-9.0g。营养型保水剂处理与博亚高能抗旱保水剂处理相比，营养型保水剂增产11.23-16.89％。2004年在相同的管理措施下，再不追加保水剂的情况下，营养型保水剂处理的郑州9023和新麦11平均亩产达到378kg，进一步说明营养型保水剂的保水性能稳定、持效性能好的特点。
【具体实施方式】
实施例1营养型复合保水剂的制作
将高分子吸水材料聚丙烯酸钠700g、硝酸铈1g、植物纤维素50g、微量元素2g、尿素20g、磷酸二铵80g、氯化钾35g等复合型保水剂原料等有机地融合在一起，制成粉末状或小颗粒状营养型复合保水剂，吸水倍数为150倍。
实施例2营养型复合保水剂的制作
将高分子吸水材料改性淀粉750g、硝酸镧9g、纤维素50g、微量元素3g、尿素80g、五氧化二磷20g、氧化钾20g复合型保水剂原料等有机地融合在一起，制成粉末状或小颗粒状营养型复合保水剂，吸水倍数为200倍。
实施例3营养型复合保水剂的制作
将高分子吸水材料丙烯酸-丙烯酰胺共聚物800g、稀土3g、纤维素50g、微量元素4g、尿素45g、五氧化二磷25g、氯化钾80g复合型保水剂原料等有机地融合在一起，制成粉末状或小颗粒状营养型复合保水剂，吸水倍数为300倍。
实施例4营养型保水剂外壳坯体的制备
1)坯原料
土壤矿物质蒙脱石、高岭石等粘土矿物的有机复合体800g，粉碎过60目筛；
粉煤灰100g，粉碎过40-60目筛；
微量元素硫酸锰2g、硫酸锌2g、钼酸铵1.5g、尿素20g、磷酸二铵80g、氯化钾35g及杀虫剂克百威0.8g、杀菌剂多菌灵800ml；
土壤矿物质与粉煤灰的比例为60-80∶5-10
将以上物质充分搅拌，即成坯原料；
2)粘合剂
粘合剂甲液：水100ml，聚乙烯醇2.5g，充分溶解；
粘合剂乙液：水100ml，速溶型羧甲基纤维素4g；
粘合剂甲液和粘合剂乙液混合均匀，比例为4∶1，即制成粘合剂；
3)坯料制作
将坯原料与粘合剂以1∶0.95的比例充分混合，搅拌均匀、混捏，即制成坯体原料。
实施例5外壳与营养型保水剂的制作
1)首先将水云母、蛭石、蒙脱石、高岭石、三水铝石等粘土矿物质的一种及其相关的混合物600g、纤维素50g、粉煤灰100g、稀土3g、粘合剂20g、杀虫剂克百威等10g、杀菌剂多菌灵等100ml、微量元素3g、尿素80g、五氧化二磷20g、氧化钾20g等原料混合，搅拌均匀，混捏，制成营养球外壳坯体；
2)然后将坯体放入外模机具中；
3)用内模机具冲压外模机具，成型为制作营养型保水剂所需的几何形状；
4)将配置好的实施例1营养型复合保水剂150g放入外壳中；
5)最后将两个外壳加压扣合、脱模、烘干。
实施例6外壳与营养型保水剂的制作
1)首先将水云母、蛭石、蒙脱石、高岭石、三水铝石等粘土矿物质的一种及其相关的混合物700g、纤维素50g、粉煤灰50g、稀土5g、粘合剂10g、杀虫剂克百威等10g、杀菌剂多菌灵等100ml、氮磷钾养分180g和微量元素3g等原料混合，搅拌均匀，混捏，制成营养球外壳坯体；
2)然后将坯体放入半球型外模机具中；
3)用内模机具冲压外模机具，成型为制作营养型保水剂所需的两个半圆球体；
4)将配置好的实施例2营养型复合保水剂150g放入两个半圆球体壳中；
5)最后将两个半圆球体外壳加压扣合、脱模、烘干。
实施例7外壳与营养型保水剂的制作
1)首先将水云母、蛭石、蒙脱石、高岭石、三水铝石等粘土矿物质的一种及其相关的混合物800g、纤维素50g、粉煤灰100g、稀土3g、粘合剂20g、杀虫剂克百威等1g、杀菌剂多菌灵等100ml、微量元素4g、尿素45g、五氧化二磷25g、氯化钾80g等原料混合，搅拌均匀，混捏，制成营养球外壳坯体；
2)然后将坯体放入半球型外模机具中；
3)用内模机具冲压外模机具，成型为制作营养型保水剂所需的两个半圆球体；
4)将配置好的实施例3营养型复合保水剂150g放入两个半圆球体壳中；
5)最后将两个半圆球体外壳加压扣合、脱模、烘干。