[發明專利]一種溫敏水凝膠保水劑及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201710504556.8
• 申請日: 2017-06-28
• 公開（公告）號: CN108017750A
• 公開（公告）日: 2018-05-11
• 發明（設計）人: 劉陽;張偲瑤;張佩;楊雯霏;莫春香;曾晨星;袁超;史亞娟
• 申請（專利權）人: 南華大學
• 主分類號: C08F220/28
• 分類號: C08F220/28;C08F222/38;C09K17/22;C09K105/00
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本發明公開了一種溫敏水凝膠保水劑及其制備方法和應用。本發明所述保水劑由溫敏性的丙烯酸酯類水溶性聚合單體、引發劑、交聯劑和/或共聚單體混合而反應得到。所述保水劑溫度敏感性好，能通過外界環境溫度的變化自發的調控吸水和釋水行為，吸水速率和釋水速率快，可節省大量水資源，且性質可調，有利于大范圍和大規模推廣，適用于荒漠化治理、園藝、農林等領域。所述制備方法流程簡單，能耗低，無污染，適合大規模工業化生產。

技術領域

本發明屬于保水劑技術領域，尤其涉及一種溫敏水凝膠保水劑及其制備方法和應用。

背景技術

保水劑是一種含親水性基團的功能型高分子材料，它能迅速吸收比自身重數倍的水分，而且具有反復吸水功能，吸水后又可以緩慢釋放水分供植物吸收利用，從而增強土壤保水性能，改良土壤結構，提高水分利用率。

近年來，由于受干旱﹑環境污染、水資源緊缺和國家政策調整等因素的影響，保水劑在很多技術領域得到了廣泛的應用，尤其是在荒漠化治理、園藝、農林等領域有著非常廣闊的應用前景。

現有的保水劑主要分為聚丙烯酸類、淀粉類和纖維素類等三大類，大多含有大量強吸水性基團。當與土壤混合后，因其吸水能力太強，會將植物生長所需的水分也過度吸收，反而不利于植物的生長。另外，現有保水劑的吸水和釋水主要是一種通過氣壓調控的滲透平衡過程。當環境的氣壓低時，保水劑將向環境釋放水分；當環境的氣壓高時，保水劑將吸收水分。這種由環境氣壓的變化引起的保水劑對水分的吸收和釋放行為，與植物對水分的需求規律往往并不一致，因而限制了現有保水劑的應用。

現有保水劑大多性質和功能比較單一，難以進行大規模的推廣和應用，以適用于不同的環境。因此，尋找一種吸水和釋水性能優越，制備工藝簡單，適用范圍廣的保水劑是本領域需要解決的技術難題之一。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供一種溫敏水凝膠保水劑及其制備方法和應用。所述溫敏水凝膠保水劑具有良好的溫度敏感性，在溫度較低、植物富水時，能自發的吸收水分，在溫度較高、植物缺水時能自發的釋放水分，吸水速率和釋水速率快，而且性質與功能可調，制備工藝簡單，有利于大范圍和大規模推廣，具有重要的實際應用價值。

為了達到前述的發明目的，本發明提供一種溫敏水凝膠保水劑的制備方法，包括以下步驟：以水為介質，將溫敏性的丙烯酸酯類水溶性聚合單體、引發劑、交聯劑和/或共聚單體混合形成反應液，在無氧條件下發生自由基聚合反應得到溫敏水凝膠聚合物；洗滌除去聚合物中未完全反應的單體、交聯劑和低聚物等雜質，切分，干燥，粉碎，即得溫敏水凝膠保水劑。

在上述制備方法中，優選的，反應液中聚合單體的質量分數為12～40%；聚合反應溫度為10～50℃；反應時間為10～48h；所制備的溫敏水凝膠聚合物的洗滌方法是將聚合物于50℃下保持10min，使其收縮釋放出水分并將之除去，再加入水于室溫下溶脹10min后，置于50℃下使其再次收縮釋放水分，重復3～5次。

在上述制備方法中，優選的，所述的溫敏性的丙烯酸酯類水溶性聚合單體為聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯和2-甲基-2-丙烯酸-2-（2-甲氧基乙氧基）乙酯，聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的平均分子量為300～1500，聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸酯的質量為2-甲基-2-丙烯酸-2-（2-甲氧基乙氧基）乙酯質量的0～10%。

在上述制備方法中，優選的，所述的交聯劑為N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺或N,N’-雙（丙烯酰）胱胺中的任意一種或兩種的混合物，質量為溫敏性單體質量的0.4～8.5%。

在上述制備方法中，優選的，所述的引發劑為過硫酸鹽、過氧化氫、四甲基乙二胺、水溶性偶氮引發劑中的任意一種或幾種的混合物，質量為溫敏性單體質量的0.5～2.0%。

在上述制備方法中，優選的，所述的共聚單體為丙烯酸、甲基丙烯酸或烯丙基磺酸鈉等水溶性的含羧基或磺酸基的可聚合單體，質量為溫敏性單體質量的0～1.5%。