一种保水剂及其制备方法
【专利摘要】本发明提供了一种保水剂及其制备方法，其原材料按质量份数计包括以下组分：丙烯酸10-20份，可溶性纤维素5-15份，玉米淀粉5-15份，丙烯酰胺4-10份，N-羟甲基丙烯酰胺0.1-1份，过硫酸铵0.1-1份，过硫酸钾0.2-1份，水15-30份，质量百分比浓度为30-40％的氢氧化钠溶液45-60份。制备方法包括如下步骤：(A)将可溶性纤维素、所述玉米淀粉以及水混合搅拌均匀(B)加入丙烯酸、丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、过硫酸铵以及过硫酸钾混合搅拌均匀(C)取氢氧化钠溶液加入混合搅拌(D)放置使其交联后，冷却、切割、烘干以及粉碎后得到产品。本发明的保水剂对农作物的保水效果好、适用于干旱地区。
【专利说明】一种保水剂及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及农业生产领域，具体而言，涉及一种保水剂及其制备方法。
【背景技术】
[0002] 保水剂是一种吸水能力特别强的功能高分子材料。由于它大多数是由低分子物质 经聚合反应合成的高聚物或者由高分子化合物经化学反应制成，所以又称吸水性树脂或高 吸水性高分子。由于分子结构交联，分子网络所吸水分不能用一般物理方法挤出，故具有 很强的保水性。它能迅速吸收比自身重数百倍甚至上千倍的去离子水，数十倍至近百倍的 含盐水分，并且具有重复吸水的功能，吸水后膨胀为水凝胶，然后缓慢释放水分供种子发芽 和作物生长利用，从而增强土壤保水性能、改良土壤结构、减少水的深层渗漏和土壤养分流 失、提高水分利用率。保水剂适合在降水稀少、雨水年季分布不均匀的地区以及缺少灌溉水 源的地区使用。
[0003] 保水剂作为一种化学节水技术，是于20世纪70年代在美国农业部北方研究中心 开发成功。随后美国、日本、法国等国家对保水剂在农林业中的应用进行了大量的研究，并 进行了大面积的推广使用。国内对保水剂的研究开始于20世纪80年代中期，目前大部分 产品已有一定规模。在"八五"和"九五"期间共在全国示范推广达1100多万亩。目前，土 壤固化剂、复合土工膜料、坡面积雨固土材料、植物蒸腾抑制剂、种衣剂等大批保水剂已经 在我国农林业中得到了实际应用。
[0004] 保水剂使用的是高吸水性树脂，它是一种吸水能力特别强的功能高分子材料。无 毒无害，反复释水、吸水，因此农业上人们把它比喻为〃微型水库〃。同时，它还能吸收肥料、 农药、并缓慢释放，增加肥效、药效。高吸水性树脂广泛用于农业、林业、园艺、建筑材料；在 工业方面可广泛应用于石油化工、电缆、造纸、传感器、灭火器具、纤维制品、化妆品、食品保 鲜、膨胀玩具等。
[0005] 但是，现在在农业上用的保水剂普遍保水能力不强，尤其在干旱少雨的地区使用， 正由于保水能力不强的原因会导致农作物生长缓慢，甚至会发生枯死的现象。
[0006] 有鉴于此，特提出本发明。
【发明内容】
[0007] 本发明的第一目的在于提供一种保水剂，所述的保水剂具有高效的保水能力以及 可生物降解的能力等优点。
[0008] 本发明的第二目的在于提供一种所述的保水剂的制备方法，该方法保水剂的制备 方法具有操作简单、制备出的保水剂保水能力强、能有效促进农作物生长等优点。
[0009] 为了实现本发明的上述目的，特采用以下技术方案：
[0010] 本发明实施例提供了一种保水剂，其原材料按质量份数计包括以下组分：丙烯酸 10-20份，可溶性纤维素5-15份，玉米淀粉5-15份，丙烯酰胺4-10份，N-羟甲基丙烯酰胺 0. 1-1份，过硫酸铵0. 1-1份，过硫酸钾0. 2-1份，水15-30份，质量百分比浓度为30-40% 的氢氧化钠溶液45-60份。
[0011] 优选地，其原材料按质量份数计包括以下组分：丙烯酸10-15份，可溶性纤维素 5-10份，玉米淀粉5-10份，丙烯酰胺4-8份，N-羟甲基丙烯酰胺0. 1-0. 4份，过硫酸铵 0. 1-0. 4份，过硫酸钾0. 2-0. 6份，水15-25份，质量百分比浓度为30-40 %的氢氧化钠溶液 45-55 份。
[0012] 优选地，其原材料按质量份数计包括以下组分：丙烯酸10份，可溶性纤维素10份， 玉米淀粉10份，丙烯酰胺4份，N-羟甲基丙烯酰胺0. 3份，过硫酸铵0. 3份，过硫酸钾0. 4 份，水20份，质量百分比浓度为30-40 %的氢氧化钠溶液50份。
[0013] 本发明实施例提供的保水剂，具有很高的保水能力，并且具有可生物降解的能力， 不改变土壤环境，是一种绿色环保的农业药剂，适用于干旱缺水地区。
[0014] 本发明实施例还提供了一种保水剂的制备方法，包括如下步骤：
[0015] (A)将所述可溶性纤维素、所述玉米淀粉以及所述水混合搅拌均匀后形成第一混 合物；
[0016] (B)在第一混合物中加入所述丙烯酸、所述丙烯酰胺、所述N-羟甲基丙烯酰胺、所 述过硫酸铵以及所述过硫酸钾混合搅拌均匀后形成第二混合物；
[0017] (C)取所述质量百分比浓度为30-40%的氢氧化钠溶液加入所述第二混合物中， 在温度为45-50°C的条件下混合搅拌2-3h后停止搅拌得到第三混合物；
[0018] (D)将所述第三混合物放置使其交联后，经过冷却、切割、烘干以及粉碎步骤后得 到产品。
[0019] 本发明实施例提供的保水剂的制备方法，操作方法简单，在后续加入氢氧化钠时， 由于发生的化学反应很剧烈，因此加入碱液的时候最好配制成低浓度，但是如果浓度过低 又会混入大量的水，因此控制在质量浓度为30-40%的碱液为最佳配比，而且最好缓慢倒 入，另外加入碱液之后，当物料逐渐出现粘稠状且显现微红色时，表明反应基本进行完毕， 此时即可停止搅拌，一般在2-3h左右。
[0020] 优选地，所述步骤（A)中，搅拌时间为30-40min，搅拌速率为100-200rad/min，进 行充分搅拌使物料进行混合。
[0021] 优选地，所述步骤（B)中，搅拌时间为30-40min，搅拌速率为100-200rad/min，进 行充分搅拌使物料进行混合。
[0022] 优选地，所述步骤（C)中，所述氢氧化钠溶液分2-3次添加在所述第二混合物中， 为了使反应不至于太剧烈，氢氧化钠溶液最好分次加入，每次加入相等的量即可。
[0023] 优选地，所述步骤（C)中，进行搅拌的搅拌速率为100-200rad/min，进行充分搅拌 使物料进行混合。
[0024] 优选地，所述步骤（D)中，进行烘干的温度为100-120°C，当反应完毕之后，物料在 自然状态下由于发生交联会由流体状逐渐变成固体状，交联后在烘箱中进行充分的烘干使 其中水分完全蒸发掉。
[0025] 优选地，所述步骤（D)中，粉碎后产品的目粒度控制在10目以上，将得到的保水剂 进行粉碎，以方便后续使用。
[0026] 与现有技术相比，本发明的有益效果为：
[0027] (1)本发明实施例提供的保水剂，保水能力强，适用于干旱地区；
[0028] (2)保水剂具有生物降解能力，不会对环境造成污染，比较环保。
【具体实施方式】
[0029] 下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会 理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。实施例中未注明具体 条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为 可以通过市售购买获得的常规产品。
[0030] 实施例1
[0031] 保水剂的制备方法如下：
[0032] (A)以质量份数计，将可溶性纤维素5份、玉米淀粉5份以及水15份混合搅拌均匀 后形成第一混合物；
[0033] (B)在第一混合物中加入丙烯酸10份、丙烯酰胺4份、N-羟甲基丙烯酰胺0. 1份、 过硫酸铵〇. 1份以及过硫酸钾〇. 2份混合搅拌均匀后形成第二混合物；
[0034] (C)取质量百分比浓度为30%的氢氧化钠溶液45份加入第二混合物中，在温度为 45°C的条件下混合搅拌2h后停止搅拌得到第三混合物；
[0035] (D)将第三混合物放置使其交联后，经过冷却、切割、烘干以及粉碎步骤后得到产 品。
[0036] 实施例2
[0037] 保水剂的制备方法如下：
[0038] (A)以质量份数计，将可溶性纤维素15份、玉米淀粉15份以及水30份混合搅拌 30min后形成第一混合物，搅拌速率控制在100rad/min ;
[0039] (B)在第一混合物中加入丙烯酸20份、丙烯酰胺10份、N-羟甲基丙烯酰胺1份、过 硫酸铵1份以及过硫酸钾1份混合搅拌30min后形成第二混合物，搅拌速率控制在lOOrad/ min ；
[0040] (C)取质量百分比浓度为30%的氢氧化钠溶液30份加入第二混合物中，在温度为 50°C的条件下搅拌，然后再取质量百分比浓度为30 %的氢氧化钠溶液30份加入第二混合 物中，控制温度在50°C，共搅拌3h后停止搅拌得到第三混合物，搅拌速率为200rad/min ;
[0041] (D)将第三混合物放置使其交联后，经过冷却、切割、在100°C下烘干以及粉碎至 目粒度10目以上步骤后得到产品。
[0042] 实施例3
[0043] 保水剂的制备方法如下：
[0044] (A)以质量份数计，将可溶性纤维素10份、玉米淀粉10份以及水25份混合搅拌 40min后形成第一混合物，搅拌速率控制在200rad/min ;
[0045] (B)在第一混合物中加入丙烯酸15份、丙烯酰胺8份、N-羟甲基丙烯酰胺0. 4份、 过硫酸铵0. 4份以及过硫酸钾0. 6份混合搅拌40min后形成第二混合物，搅拌速率控制在 200rad/min ；
[0046] (C)取质量百分比浓度为30%的氢氧化钠溶液20份加入第二混合物中，在温度为 50°C的条件下搅拌，然后再取质量百分比浓度为30 %的氢氧化钠溶液20份加入第二混合 物中，在温度为50°C的条件下搅拌，最后再取质量百分比浓度为30%的氢氧化钠溶液20份 加入第二混合物中，控制温度在50°C，共搅拌2h后停止搅拌得到第三混合物，搅拌速率为 100rad/min ；
[0047] (D)将第三混合物放置使其交联后，经过冷却、切割、在120°C下烘干以及粉碎至 目粒度10目以上步骤后得到产品。
[0048] 实施例4
[0049] 保水剂的制备方法如下：
[0050] (A)以质量份数计，将可溶性纤维素10份、玉米淀粉10份以及水20份放入耐腐蚀 开口容器内进行混合搅拌35min后形成第一混合物，搅拌速率控制在200rad/min ;
[0051] (B)在第一混合物中加入丙烯酸10份、丙烯酰胺4份、N-羟甲基丙烯酰胺0. 3份、 过硫酸铵〇. 3份以及过硫酸钾0. 4份混合搅拌35min后形成第二混合物，搅拌速率控制在 150rad/min ；
[0052] (C)取质量百分比浓度为30%的氢氧化钠溶液20份加入第二混合物中，在温度为 50°C的条件下搅拌，然后再取质量百分比浓度为30 %的氢氧化钠溶液20份加入第二混合 物中，在温度为50°C的条件下搅拌，最后再取质量百分比浓度为30%的氢氧化钠溶液10份 加入第二混合物中，控制温度在50°C，边加边搅拌，当加完氢氧化钠后，物料出现粘稠微红 色时，大约搅拌2h后停止搅拌，得到第三混合物，搅拌速率为100rad/min ;
[0053] (D)将第三混合物提出容器，放置使其发泡交联后，经过冷却、切割、在110°C下烘 干以及粉碎至目粒度10目以上步骤后得到产品。
[0054] 实施例5
[0055] 保水剂的制备方法如下：
[0056] (A)以质量份数计，将可溶性纤维素10份、玉米淀粉10份以及水20份放入塑料桶 内进行混合搅拌35min后形成第一混合物，搅拌速率控制在200rad/min ;
[0057] (B)在第一混合物中加入丙烯酸10份、丙烯酰胺4份、N-羟甲基丙烯酰胺0. 3份、 过硫酸铵〇. 3份以及过硫酸钾0. 4份混合搅拌40min后形成第二混合物，搅拌速率控制在 150rad/min ；
[0058] (C)取质量百分比浓度为30%的氢氧化钠溶液10份加入第二混合物中，在温度为 45°C的条件下搅拌，然后再取质量百分比浓度为30 %的氢氧化钠溶液20份加入第二混合 物中，在温度为45°C的条件下搅拌，最后再取质量百分比浓度为30%的氢氧化钠溶液25份 加入第二混合物中，控制温度在50°C，边加边搅拌，当加完氢氧化钠后，物料出现粘稠微红 色时，大约搅拌2h后停止搅拌，得到第三混合物，搅拌速率为200rad/min ;
[0059] (D)将第三混合物提出塑料桶，放置使其发泡交联后，经过冷却、切割、在110°C下 烘干以及粉碎至目粒度10目以上步骤后得到产品。
[0060] 实施例6
[0061] 保水剂的制备方法如下：
[0062] (A)以质量份数计，将可溶性纤维素8份、玉米淀粉8份以及水20份放入耐腐蚀开 口容器内进行混合搅拌35min后形成第一混合物，搅拌速率控制在100rad/min ;
[0063] (B)在第一混合物中加入丙烯酸10份、丙烯酰胺4份、N-羟甲基丙烯酰胺0. 3份、 过硫酸铵〇. 3份以及过硫酸钾0. 4份混合搅拌35min后形成第二混合物，搅拌速率控制在 150rad/min ；
[0064] (C)取质量百分比浓度为30%的氢氧化钠溶液20份加入第二混合物中，在温度为 45°C的条件下搅拌，然后再取质量百分比浓度为30 %的氢氧化钠溶液15份加入第二混合 物中，在温度为45°C的条件下搅拌，最后再取质量百分比浓度为30%的氢氧化钠溶液10份 加入第二混合物中，控制温度在50°C，边加边搅拌，当加完氢氧化钠后，物料出现粘稠微红 色时，大约搅拌2h后停止搅拌，得到第三混合物，搅拌速率为100rad/min ;
[0065] (D)将第三混合物提出容器，放置使其发泡交联后，经过冷却、切割、在120°C下烘 干以及粉碎至目粒度10目以上步骤后得到产品。
[0066] 实施例7
[0067] 保水剂的制备方法如下：
[0068] (A)以质量份数计，将可溶性纤维素10份、玉米淀粉10份以及水20份将放入塑料 桶或耐腐蚀开口容器内进行混合搅拌30min后形成第一混合物，搅拌速率控制在150rad/ min ；
[0069] (B)在第一混合物中加入丙烯酸10份、丙烯酰胺4份、N-羟甲基丙烯酰胺0. 3份、 过硫酸铵〇. 2份以及过硫酸钾0. 5份混合搅拌40min后形成第二混合物，搅拌速率控制在 100rad/min ；
[0070] (C)取质量百分比浓度为30%的氢氧化钠溶液20份加入第二混合物中，在温度为 50°C的条件下搅拌，然后再取质量百分比浓度为30 %的氢氧化钠溶液20份加入第二混合 物中，在温度为50°C的条件下搅拌，最后再取质量百分比浓度为30%的氢氧化钠溶液10份 加入第二混合物中，控制温度在50°C，边加边搅拌，当加完氢氧化钠后，物料出现粘稠微红 色时，大约搅拌2h后停止搅拌，得到第三混合物，搅拌速率为150rad/min ;
[0071] (D)将第三混合物提出容器，放置使其发泡交联后，经过冷却、切割、在110°C下烘 干以及粉碎至目粒度10目以上步骤后得到产品。
[0072] 实验例1
[0073] 新疆某试验田，相邻两地同时播种小麦，一号地按常规种植，二号地播种时伴播本 发明实施例4的保水剂，平均每亩播种1. 5公斤保水剂。一号地每十五天浇水一次，共计浇 水10次，二号地浇水3次，每次浇水水量相同。秋收时，一号地生产小麦平均每亩450公斤， 二号地生产小麦平均每亩500公斤。小麦增产11%，用水量减少70%。
[0074] 实验例2
[0075] 按照农业标准NY/T 886-2004 "农林保水剂"评价高效保水剂的性能。本发明实 施例1-4的保水剂，其性能参数为：PH(1:250倍稀释）6. 0-8. 0 ;水分含量彡8% ;达到产品 的设计要求，彰显技术进步。本产品与市售产品对去离子水吸水倍数的对比结果如下表1 所示：
[0076] 表1对比结果
[0077]
【权利要求】
1. 一种保水剂，其特征在于，其原材料按质量份数计包括以下组分：丙烯酸10-20份， 可溶性纤维素5-15份，玉米淀粉5-15份，丙烯酰胺4-10份，N-羟甲基丙烯酰胺0. 1-1份， 过硫酸铵〇. 1-1份，过硫酸钾〇. 2-1份，水15-30份，质量百分比浓度为30-40 %的氢氧化钠 溶液45-60份。
2. 根据权利要求1所述的一种保水剂，其特征在于，其原材料按质量份数计包括以下 组分：丙烯酸10-15份，可溶性纤维素5-10份，玉米淀粉5-10份，丙烯酰胺4-8份，N-羟甲 基丙烯酰胺〇. 1-0. 4份，过硫酸铵0. 1-0. 4份，过硫酸钾0. 2-0. 6份，水15-25份，质量百分 比浓度为30-40%的氢氧化钠溶液45-55份。
3. 根据权利要求1所述的一种保水剂，其特征在于，其原材料按质量份数计包括以下 组分：丙烯酸10份，可溶性纤维素10份，玉米淀粉10份，丙烯酰胺4份，N-羟甲基丙烯酰 胺0. 3份，过硫酸铵0. 3份，过硫酸钾0. 4份，水20份，质量百分比浓度为30-40 %的氢氧化 钠溶液50份。
4. 权利要求1-3任一项所述的保水剂的制备方法，其特征在于，包括如下步骤： (A) 将所述可溶性纤维素、所述玉米淀粉以及所述水混合搅拌均匀后形成第一混合 物； (B) 在第一混合物中加入所述丙烯酸、所述丙烯酰胺、所述N-羟甲基丙烯酰胺、所述过 硫酸铵以及所述过硫酸钾混合搅拌均匀后形成第二混合物； (C) 取所述质量百分比浓度为30-40%的氢氧化钠溶液加入所述第二混合物中，在温 度为45-50°C的条件下混合搅拌2-3h后停止搅拌得到第三混合物； (D) 将所述第三混合物放置使其交联后，经过冷却、切割、烘干以及粉碎步骤后得到产 品。
5. 根据权利要求4所述的保水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（A)中，搅拌时间 为 30-40min，搅拌速率为 100-200rad/min。
6. 根据权利要求4所述的保水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤⑶中，搅拌时间 为 30-40min，搅拌速率为 100-200rad/min。
7. 根据权利要求4所述的保水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（C)中，所述氢氧 化钠溶液分2-3次添加在所述第二混合物中。
8. 根据权利要求4所述的保水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（C)中，进行搅拌 的搅拌速率为100_200rad/min。
9. 根据权利要求4所述的保水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤（D)中，进行烘干 的温度为100_120°C。
10. 根据权利要求4所述的保水剂的制备方法，其特征在于，所述步骤⑶中，粉碎后产 品的目粒度控制在10目以上。
【文档编号】C08F251/00GK104449750SQ201410660775
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年11月18日 优先权日:2014年11月18日
【发明者】马江平, 张克江, 吴蘅 申请人:成都科衡环保技术有限公司