[發(fā)明專利]雙性離子高聚物土壤改良劑的合成

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110397663.8
• 申請(qǐng)日: 2011-12-05
• 公開（公告）號(hào): CN102516476A
• 公開（公告）日: 2012-06-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐富剛;郝春玲
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京希濤技術(shù)開發(fā)有限公司
• 主分類號(hào): C08F291/00
• 分類號(hào): C08F291/00;C08F251/00;C08F2/10;C08F220/56;C08F220/06;C09K17/32;C09K101/00
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技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種土壤改良劑，具體涉及一種雙性離子高聚物土壤改良劑，尤其適用于物質(zhì)組成失衡和結(jié)構(gòu)失常的劣質(zhì)土壤，以及所述雙性離子高聚物土壤改良劑的生產(chǎn)方法。

背景技術(shù)

隨著經(jīng)濟(jì)與社會(huì)的不斷發(fā)展，土壤退化問題日益突出，主要表現(xiàn)為土壤緊實(shí)與硬化、侵蝕、鹽堿化、酸化、元素失衡、化學(xué)污染、有機(jī)質(zhì)流失和動(dòng)植物區(qū)系的退化等，嚴(yán)重限制了土地生產(chǎn)力的發(fā)展。劣質(zhì)土壤是因?yàn)槲镔|(zhì)組成失衡和結(jié)構(gòu)失常所致。

團(tuán)粒結(jié)構(gòu)是土壤具有農(nóng)學(xué)價(jià)值的基本結(jié)構(gòu)，天然團(tuán)粒是由土壤有機(jī)物質(zhì)形成的結(jié)構(gòu)劑，有機(jī)結(jié)構(gòu)劑主要腐殖酸，從化學(xué)結(jié)構(gòu)上看，它由許多芳香環(huán)單體組成。屬于芳香族或苯基多元羧酸類大分子物質(zhì)，其極性基團(tuán)(如羧基、羥基、酰胺基等)以靜電力及范德華力和金屬離子吸附，通過陽離子橋和土壤微粒發(fā)生交換和吸附作用，形成天然團(tuán)粒，其親水性的極性基團(tuán)是其具有聯(lián)結(jié)礦物質(zhì)顆粒的活性功能基團(tuán)。

選擇與腐殖酸等土壤有機(jī)質(zhì)具有相似功能基團(tuán)的高聚物，施入惡化的待改良土壤中，模擬土壤有機(jī)質(zhì)特別是腐殖酸的作用，使土壤形成團(tuán)粒結(jié)構(gòu)具有農(nóng)學(xué)價(jià)值，有別于傳統(tǒng)土壤改良方法的新方法，這種具有改良土壤作用的高聚物稱為土壤改良劑，簡(jiǎn)稱高聚物改良劑。

應(yīng)用土壤改良劑是修復(fù)退化土壤的重要措施之一。土壤改良劑能有效地改善土壤理化性狀和土壤養(yǎng)分狀況，并對(duì)土壤微生物產(chǎn)生積極影響，從而提高退化土壤的生產(chǎn)力。因此，其研究與應(yīng)用對(duì)防治土壤退化具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種應(yīng)用于農(nóng)林業(yè)領(lǐng)域的雙性離子高聚物土壤改良劑的生產(chǎn)方法，該改良劑具有刺激植物生長(zhǎng)發(fā)育、增加作物的抗逆性、改善植物營(yíng)養(yǎng)的功效，又能夠提高土壤的保肥保水能力，而且產(chǎn)品成本低，可廣泛用于抗旱保苗、增產(chǎn)增收、改良土壤、防風(fēng)固沙、水土保持等，也可拌種。

為了合成上述雙性離子高聚物土壤改良劑，所采取的技術(shù)方案如下：本發(fā)明的土壤改良劑采用了高分子接枝共聚工藝，在實(shí)現(xiàn)了聚合物陰陽離子單體、交聯(lián)劑分子共聚的同時(shí)將腐殖酸和淀粉進(jìn)行分子內(nèi)接枝。

在共聚接枝過程中各組分占料液總重量的配比為：

(a)10至20重量％的丙烯酰胺(AM)；

(b)5至20重量％的丙烯酸(AA)；

(c)5至10重量％的淀粉(ST)；

(d)1至5重量％的甲基丙烯酰胺(MAM)；

(e)1至5重量％的陽離子單體(DMC、DAC、DMDAC)；

(f)5至10重量％的腐植酸鹽(HA)；

(g)0.002至0.008重量％交聯(lián)劑(MBA、PEGDA)；

(h)其余量為水。

上述雙性離子土壤改良劑的合成步驟如下：

(1)選定丙烯酰胺、丙烯酸、淀粉、甲基丙烯酰胺、一種陽離子單體、腐植酸鹽和交聯(lián)劑等反應(yīng)原料按照一定比例進(jìn)行配比；

(2)用氫氧化鉀中和丙烯酸，調(diào)節(jié)加堿速度控制體系溫度為70～90℃；

(3)當(dāng)溫度低于80℃時(shí)，開始加入淀粉漿進(jìn)行糊化，糊化1～2h；

(4)當(dāng)體系溫度冷卻到40℃以下時(shí)加入丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、陽離子單體和交聯(lián)劑，攪拌溶解；

(5)加入腐植酸鹽，攪拌形成均一體系；

(6)調(diào)整料液溫度為15±1℃；

(7)以水溶液催化劑法產(chǎn)生自由基使上述單體發(fā)生聚合。

在以水溶液聚合的過程中需對(duì)溶液吹氮?dú)?0分鐘，以除去水中的溶解氧，然后在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下加入催化劑，停止吹氮?dú)獠⒕酆细荛]，誘發(fā)10-15分鐘，觀察是否有溫升，當(dāng)誘發(fā)期內(nèi)有2℃的溫升，視為引發(fā)成功，否則需要重新加入催化劑再次引發(fā)。在保溫密閉條件下直至升溫結(jié)束，保溫3小時(shí)。

對(duì)于所述催化劑沒有特別限制。聚合催化劑的氧化劑為過硫酸鹽或過氧化物，例如過硫酸銨、過硫酸鉀、過硫酸鈉、過氧化氫、過氧化苯甲?；蚴宥』^氧化物。本發(fā)明中可以使用氧化劑與還原劑一起組成氧化還原體系，所述還原劑可為亞硫酸鹽、亞硫酸氫鹽、低價(jià)金屬鹽、有機(jī)胺等。

偶氮化合物也是本發(fā)明優(yōu)選的催化劑之一，適用的典型偶氮化合物為偶氮二異丁腈(AZDN)、偶氮二異庚腈(V65)、偶氮二異丁基脒鹽酸鹽(V50)等。

可以同時(shí)使用兩種或兩種以上上述催化劑，催化劑的量一般為反應(yīng)料液的0.001-3％重量。