本发明涉及农林业用保水剂
技术领域：
，具体涉及一种复合环保型保水剂及其制备方法。
背景技术：
：长期以来由于大量砍伐植被，我国存在水土流失严重，干旱和洪涝灾害发生频繁等问题。据统计，我国沙漠土地面积达272.2万平方公里，占国土总面积的29.3％，因此植树造林、爱林护林等植树天然树木保护工程得到重点扶持，但由于西北北部、华北北部等生态环境较差的沙漠地区存在着不同程度的缺水现象，影响了造林的效率。高吸水性树脂(superabsorbentpolymer)作为一类含有强亲水性基团并具有一定交联度的功能性高分子材料，用于农林业时能够根据植被根系附近的水环境合理地吸收、释放水分，还可以改善土壤结构和通透性，所以sap在水土保持和沙漠化修复方面具有重大意义。目前国内外的保水剂主要是丙烯酸系吸水性树脂，分为两类：一是丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物，二是淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物，如中国专利cn111154039a公开一种水性丙烯酸树脂改性淀粉基水凝胶保水剂颗粒的制备方法。但现有丙烯酸系高吸水性树脂存在以下缺点：1)钠盐型保水剂使用过程中会使土壤ph值升高，导致土壤盐碱化和板结，还对农作物有烧根的危险；2)可降解性能较差，长期使用易造成板结等土壤问题；3)离子型树脂耐盐碱性能较差，在实际使用中吸水倍率较低。因此如何提耐盐性、耐酸碱性和吸水性能良好且可生物降解的农林保水剂成为重要的研究方向。技术实现要素：针对现有丙烯酸高吸水性树脂耐盐碱性差，实际使用中吸水倍率低，并且容易引起土壤盐碱化和板结的问题，本发明的目的在于提供一种复合环保型保水剂，具有较强的吸水和吸盐水性能，可以有效缓解土壤板结作用。本发明的另一目的在于提供上述复合环保型保水剂的制备方法。本发明提供如下的技术方案：一种复合环保型保水剂，所述复合型保水剂包括以下重量份的组分制成：丙烯酸3～6份、丙烯酰胺10～20份、过硫酸钾0.25～1.75份、n-n’亚甲基双丙烯酰胺0.05～0.5份、木质素磺酸钾3～6份、去离子水90～110份。作为本发明的优选，所述木质素磺酸钾为羟基化木质素磺酸钾。作为本发明的优选，所述羟基化木质素磺酸钾由木质素磺酸钾经氢氧化铁、过氧化氢依次原位处理得到。作为本发明的优选，羟基化木质素磺酸钾的制备过程如下：将木质素磺酸钾与氢氧化铁混合后加水溶解，然后置于恒温水浴中缓慢添加过氧化氢溶液，反应后加乙醇并过滤烘干。作为本发明的优选，木质素磺酸钾重量份为10～15份，氢氧化铁重量份为0.2～0.4份，以过氧化氢溶液质量浓度30％计，木质素磺酸钾与过氧化氢溶液用量比为10g：50～60ml。上述复合环保型保水剂的制备方法，包括以下过程：低温下降将氢氧化钾溶液缓慢滴加至丙烯酸中至ph值为6.8～7.2时，加入丙烯酰胺至完全溶解，将其余原料溶解后缓慢加入到上述溶解丙烯酰胺的丙烯酸溶液中，加热反应，然后烘干、粉碎即得复合环保型保水剂。作为本发明方法的优选，加热反应的温度为70～75℃，反应时间3～4h。本发明的复合环保型保水剂由丙烯酸、丙烯酰胺、木质素磺酸钾在引发剂过硫酸钾和交联剂n-n’亚甲基双丙烯酰胺作用下引发聚合形成丙烯酸-丙烯酰胺共聚物，木质素磺酸钾参与到丙烯酸-丙烯酰胺共聚物的形成中，可以有效的提升丙烯酸-丙烯酰胺的可降解性能，并且提升保水剂的吸水性能，防止土壤盐碱化；而羟基化的木质素磺酸钾一方面进一步提供反应位点，促进木质素磺酸钾在丙烯酸-丙烯酰胺共聚物中的参与程度，另一方面还可以提高丙烯酸-丙烯酰胺共聚物的吸水和吸盐水性能，耐盐碱性能得到提升，有效防止土壤的板结。本发明的有益效果如下：本发明的环保型复合保水剂具有较强的吸水倍率和吸盐水倍率，耐盐碱性能高，并且可降解性高，能够有效实现土壤的保水、提肥，缓解土壤板结。具体实施方式下面就本发明的具体实施方式作进一步说明。如无特别说明，本发明中所采用的原料均可从市场上购得或是本领域常用的，如无特别说明，下述实施例中的方法均为本领域的常规方法。实施例1一种复合环保型保水剂，由以下组分制成：丙烯酸4g、丙烯酰胺4.7g、过硫酸钾0.7g、n-n’亚甲基双丙烯酰胺0.3g、木质素磺酸钾4g、去离子水100g。上述复合环保型保水剂的制备方法包括以下过程：将丙烯酸置于温度为0℃的冰水浴中，将氢氧化钾溶液缓慢滴加至丙烯酸中至ph值为7时，加入丙烯酰胺至完全溶解，将过硫酸钾、n-n’亚甲基双丙烯酰胺和木质素磺酸钾加水溶解后缓慢加入到上述溶解丙烯酰胺的丙烯酸溶液中，水浴升温至70℃保持反应4h，然后烘干、粉碎即得复合环保型保水剂。实施例2一种复合环保型保水剂，由以下组分制成：丙烯酸4.7g、丙烯酰胺15.3g、过硫酸钾0.75g、n-n’亚甲基双丙烯酰胺0.3g、木质素磺酸钾4.7g、去离子水100g。上述复合环保型保水剂的制备方法包括以下过程：将丙烯酸置于温度为2℃的冰水浴中，将氢氧化钾溶液缓慢滴加至丙烯酸中至ph值为7.2时，加入丙烯酰胺至完全溶解，将过硫酸钾、n-n’亚甲基双丙烯酰胺和木质素磺酸钾加水溶解后缓慢加入到上述溶解丙烯酰胺的丙烯酸溶液中，水浴升温至75℃保持反应3h，然后烘干、粉碎即得复合环保型保水剂。实施例3一种复合环保型保水剂，由以下组分制成：丙烯酸5g、丙烯酰胺18g、过硫酸钾0.75g、n-n’亚甲基双丙烯酰胺0.5g、木质素磺酸钾5g、去离子水100g。上述复合环保型保水剂的制备方法包括以下过程：将丙烯酸置于温度为1℃的冰水浴中，将氢氧化钾溶液缓慢滴加至丙烯酸中至ph值为6.8时，加入丙烯酰胺至完全溶解，将过硫酸钾、n-n’亚甲基双丙烯酰胺和木质素磺酸钾加水溶解后缓慢加入到上述溶解丙烯酰胺的丙烯酸溶液中，水浴升温至72℃保持反应4h，然后烘干、粉碎即得复合环保型保水剂。实施例4一种复合环保型保水剂，由以下组分制成：丙烯酸3g、丙烯酰胺10g、过硫酸钾0.25g、n-n’亚甲基双丙烯酰胺0.05g、木质素磺酸钾3g、去离子水90g。上述复合环保型保水剂的制备方法包括以下过程：将丙烯酸置于温度为0℃的冰水浴中，将氢氧化钾溶液缓慢滴加至丙烯酸中至ph值为7时，加入丙烯酰胺至完全溶解，将过硫酸钾、n-n’亚甲基双丙烯酰胺和木质素磺酸钾加水溶解后缓慢加入到上述溶解丙烯酰胺的丙烯酸溶液中，水浴升温至70℃保持反应3h，然后烘干、粉碎即得复合环保型保水剂。实施例5一种复合环保型保水剂，由以下组分制成：丙烯酸6g、丙烯酰胺20g、过硫酸钾1.75g、n-n’亚甲基双丙烯酰胺0.5g、木质素磺酸钾6g、去离子水110g。上述复合环保型保水剂的制备方法包括以下过程：将丙烯酸置于温度为2℃的冰水浴中，将氢氧化钾溶液缓慢滴加至丙烯酸中至ph值为7.2时，加入丙烯酰胺至完全溶解，将过硫酸钾、n-n’亚甲基双丙烯酰胺和木质素磺酸钾加水溶解后缓慢加入到上述溶解丙烯酰胺的丙烯酸溶液中，水浴升温至75℃保持反应3h，然后烘干、粉碎即得复合环保型保水剂。实施例6一种复合环保型保水剂，与实施例1的不同之处在于，所用木质素磺酸钾经羟基化改性后使用，羟基化改性过程如下：将10g的木质素磺酸钾、0.2g的氢氧化铁混合后加水溶解，然后置于50℃的恒温水浴中缓慢添加过氧化氢溶液反应1h，以过氧化氢溶液质量浓度为30％计，过氧化氢溶液的用量为50ml，然后旋干蒸发，再乙醇洗涤、过滤烘干得到羟基化木质素磺酸钾。实施例7一种复合环保型保水剂，与实施例1的不同之处在于，所用木质素磺酸钾经羟基化改性后使用，羟基化改性过程如下：将15g的木质素磺酸钾、0.4g的氢氧化铁混合后加水溶解，然后置于60℃的恒温水浴中缓慢添加过氧化氢溶液反应2h，以过氧化氢溶液质量浓度为30％计，过氧化氢溶液的用量为60ml，然后旋干蒸发，再乙醇洗涤、过滤烘干得到羟基化木质素磺酸钾。实施例8一种复合环保型保水剂，与实施例1的不同之处在于，所用木质素磺酸钾经羟基化改性后使用，羟基化改性过程如下：将13g的木质素磺酸钾、0.3g的氢氧化铁混合后加水溶解，然后置于60℃的恒温水浴中缓慢添加过氧化氢溶液反应1h，以过氧化氢溶液质量浓度为30％计，过氧化氢溶液的用量为55ml，然后旋干蒸发，再乙醇洗涤、过滤烘干得到羟基化木质素磺酸钾。对比例1丙烯酸-丙烯酰胺型保水剂，与实施例1的不同之处在于，所用原料中不添加木质素磺酸钾。性能测试1、吸水性能在烧杯加入过量蒸馏水或0.9％nacl溶液，分别称取本发明实施例1～8和对比例1制备的保水剂0.1g，记作m1，加入烧杯中，待吸水24h后，将吸水后的保水剂过100目网筛，至无水滴滴下为止，称重，记作m2。保水剂的吸水倍率按下式计算，结果如下表1所示。qw(qs)＝(m2-m1)/m1式中：qw——保水剂的吸水倍率(g/g)；qs——保水剂的吸盐溶液倍率(g/g)m1——保水剂吸水前的质量(g)；m2——树脂吸水后的质量(g)。表1各保水剂的吸水和吸盐水性能项目实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7实施例8对比例1qwg/g567668645609616724718680536qsg/g807781697886829361由表1可知，实施例1～5制备的保水剂的吸水倍率和吸盐水倍率与对比例相比均有明显的提升，表现出强吸水性和吸盐水性，具有保水和耐盐碱性，能够有效缓解土壤板结，而经过羟基化处理的木质素磺酸钾可使实施例6～8制备的保水剂具有优秀的保水和耐盐碱性。2、降解性能取10g各实施例和对比例制备的保水剂完全埋在具有水保持能力和湿度50％的自然土壤中置于恒温恒湿箱中(gb/t19275-2003)，60天后取出洗净烘干后称重，记为m，保水剂的降解率按下式计算，结果如表2所示：a＝(10-m)/10*100式中：a：保水剂的降解率，％；m：60天后保水剂质量。表2各保水剂的可降解性保水剂实施例1实施例2实施例3实施例4实施例5实施例6实施例7实施例8对比例1a％37.638.436.538.934.142.647.244.12.4从表中可知，实施例1～5中的保水剂具有较强的可降解性，而羟基化的木质素磺酸钾可一定程度的提高可降解性。当前第1页12