[發明專利]一種檸檬酸交聯纖維素基高吸水性樹脂及其制備方法

有效

• 申請號: 201910388623.3
• 申請日: 2019-05-10
• 公開（公告）號: CN110054734B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發明（設計）人: 王宇欣;李雪嫄;王平智
• 申請（專利權）人: 中國農業大學
• 主分類號: C08F251/02
• 分類號: C08F251/02;C08F220/06;C08F220/56;C08J3/24
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

本發明公開了一種高吸水性檸檬酸交聯纖維素基樹脂及其制備方法，主要原料包括：羥丙基甲基纖維素、丙烯酸、丙烯酰胺、氫氧化鉀、過硫酸銨、亞硫酸氫鈉、檸檬酸和磷酸二氫鈉，各原料質量配比如下：丙烯酸和羥丙甲基纖維素的質量比為4～8、丙烯酸和氫氧化鉀的質量比為1.0～2.5、丙烯酸和過硫酸銨的質量比為80～250、丙烯酸和亞硫酸氫鈉的質量比為36～114、丙烯酸和檸檬酸的質量比為80～250、檸檬酸和磷酸二氫鈉的質量比為2～20。本發明制備的樹脂直接施用于土壤或栽培基質中，吸水、肥后緩慢釋放，有效保持土壤或栽培基質濕潤狀態，改善孔隙結構，促進作物健康生長。所述樹脂在土壤或栽培基質中，可有效提升水、肥利用率，促進農業生產節約資源。

技術領域

本發明屬于農用高吸水性樹脂技術領域，具體涉及一種農用高吸水性樹脂的制備材料及其制備方法，具體來說，涉及一種檸檬酸交聯纖維素基高吸水性樹脂及其制備方法。

背景技術

我國是農業大國，農業生產離不開水資源的使用。然而，我國是世界13個人均水資源占有量貧困國家之一，水資源短缺問題嚴重影響了我國農業的發展，如何實現農業用水高效化、節約化發展是目前我國農業需要解決的重要問題。農業節水技術主要包括工程節水技術、農藝節水技術、生物節水技術、管理節水技術和化學節水技術等，其中化學節水技術包括保水劑、抗旱劑等化學試劑的施用，是近年來新興的節水技術。高吸水性樹脂是保水劑的一種，可吸收自身重量幾百甚至上千倍水，施入土壤中有利于水肥的緩慢釋放，提高水肥的利用效率，同時改善土壤孔隙結構，促進作物健康生長。

目前，農用保水劑主要為淀粉基丙烯酸聚合類高吸水性樹脂，雖具有較好的吸水性和可降解性，但生產原料來自糧食作物，不適合長期大量生產，且耐鹽性不好。纖維素基高吸水性樹脂同樣具有良好的吸水性和可降解性，且原料來源廣、成本低，具有更好的經濟、環保價值。目前，纖維素基高吸水性樹脂多為羧甲基纖維素鈉基高吸水性樹脂，施用于土壤中會增加土壤鈉離子含量，長期施用將造成土壤鹽漬化等問題。此外，目前高吸水性樹脂制備過程中的交聯劑大多為N,N-亞甲基雙丙烯酰胺，具有一定毒性，在土壤中不易降解。

發明內容

本發明的目的是針對淀粉型高吸水性樹脂的經濟環保性低、耐鹽性差，及羧甲基纖維素鈉基高吸水性樹脂鈉離子含量高、常用交聯劑有毒等問題，提出一種耐鹽性好、pH穩定性好、成本低、環保無污染的高吸水性樹脂及制備方法。本發明可應用于農業種植生產，起到保水保肥、改善土壤或栽培基質孔隙結構等作用，促進農作物健康生長，且不易降解，能夠為土壤提供微量硼元素、吸水和保水性能優良、促進作物生長發育的農用安全高吸水性樹脂。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種檸檬酸交聯纖維素基高吸水性樹脂的制備方法，包括以下步驟：

(1)稱取適量引發劑過硫酸銨，溶于去離子水中，定容備用；

(2)稱取適量引發劑亞硫酸氫鈉，溶于去離子水中，定容備用；

(3)稱取適量交聯劑檸檬酸，溶于去離子水中，定容備用；

(4)稱取適量交聯反應催化劑磷酸二氫鈉，溶于去離子水中，定容備用；

(5)冰水浴條件下，向丙烯酸中緩慢滴加氫氧化鉀溶液，滴加過程中不斷攪拌，充分混合均勻；

(6)稱取適量丙烯酰胺，加入步驟(5)所得混合溶液中，攪拌至丙烯酰胺完全溶解；

(7)分別取適量過硫酸銨溶液和亞硫酸氫鈉溶液滴加至步驟(6)所得混合溶液，攪拌至混合均勻；

(8)取適量羥丙基甲基纖維素緩慢加入步驟(7)所得混合溶液中，邊加邊攪拌，直至羥丙基甲基纖維素全部溶解；

(9)將步驟(8)所得混合物置于微波爐中加熱糊化，適當時間后取出；