[發明專利]一種農用保水劑及其制備方法

有效

• 申請號: 202110441998.9
• 申請日: 2021-04-23
• 公開（公告）號: CN113150216B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 潘滋涵;吳效楠;強琳輝
• 申請（專利權）人: 承德石油高等專科學校
• 主分類號: C08F251/02
• 分類號: C08F251/02;C08F220/06;C08F220/56;C08F222/38;C09K17/32;C09K105/00
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 趙秀斌

根據本發明的一個方面，提供了一種農用保水劑，按重量計，由包括1份玉米芯、1～6份丙烯酸、1～6份丙烯酰胺和0.01～0.23份交聯劑的混合體系經將微波聚合反應制備而成，制備中無需使用引發劑，簡化了生產工藝，節約熱能，且有助于大規模生產工藝參數的控制，所制得的農用保水劑，具有較高的吸水和保水性能，可用做農用保水材料，有效實現對廢棄玉米芯的資源化再利用。

技術領域

本發明涉及農用材料技術領域，尤其涉及一種農用保水劑及其制備方法。

背景技術

保水劑是由高分子電解質組成的三維網絡，是一種典型的功能性高分子材料，具有大量親水集團和適度交聯的網絡結構，它不溶于水和有機溶劑，吸水能力可達自身質量的數百倍甚至數千倍，吸水后立即溶脹為水凝膠，吸水凝膠具有優良的保水性能，即使受到很強的壓力也不容易被擠出，在一定條件下可以實現消溶脹，干燥后，吸水能力仍可恢復。保水劑的帶電基團和三維網絡結構使其具有較高的吸水、保水性能和緩控釋功能，在農業領域中對改良土壤、水土保持方面有廣闊的發展前景。

利用親水性烯烴通過自由基聚合再經化學交聯制備的純化學合成系保水劑是目前市面上主要的農用保水劑產品。然而，隨著純合成保水劑暴露出的難以自然降解，容易造成環境污染等問題，使得提升農用保水劑可降解性和生產的便利性成為該領域研發的熱點。我國每年產生大量的農業廢棄物，隨意堆放、焚燒和填埋等處理方式不僅會帶來環境污染問題，而且未對農業廢棄物中的纖維素等資源進行有效再利用，造成了一定程度的浪費。如果將農業廢棄物深加工成具有保水吸水功能的農用保水劑，將會大大減少資源的浪費和環境問題。

公開號為CN109456451B的專利中公開了一種玉米秸稈基農用保水劑，雖然該專利技術提供了一條資源化再利用玉米秸稈的工藝，但對于玉米種植產生的另一種重要廢棄物，即玉米芯，并未提供可行的再利用手段。而且，其在制備過程中使用了引發劑或混合引發劑，熱能需求量大，反應時間長，需要精確控溫以避免發生爆聚，不利于大規模生產的工藝參數控制。

綜上可知，現有技術在實際使用上顯然存在不便與缺陷，所以有必要加以改進。

發明內容

針對上述的缺陷，本發明的目的在于提供一種農用保水劑及其制備方法，該方法以廢棄玉米芯為原料，減少了原料成本，且采用微波聚合工藝而無需使用引發劑，簡化了生產工藝，節約熱能，且有助于大規模生產工藝參數的控制。

為了實現上述目的，本發明的技術方案為：

根據本發明的一個方面，提供了一種農用保水劑，按重量計，由包括1份玉米芯、1～6份丙烯酸、1～6份丙烯酰胺和0.01～0.23份交聯劑的混合體系經將微波聚合反應制備而成。

優選的，在上述農用保水劑中，交聯劑為N,N-亞甲基雙丙烯酰胺。

根據本發明的一個方面，還提供了一種如上的農用保水劑的制備方法，包括以下步驟：S1：將玉米芯制備成富纖維素玉米芯粉末；S2：將富纖維素玉米芯粉末加入去離子水中進行糊化，得到富纖維素玉米芯糊；S3：將丙烯酸和丙烯酰胺加入到去離子水中形成丙烯酸-丙烯酰胺溶液，然后在丙烯酸/丙烯酰混合液中滴加質量分數為5～15wt.％的氫氧化鈉溶液直至中性，得到中性的丙烯酸/丙烯酰混合液；S4：將富纖維素玉米芯糊、中性的丙烯酸/丙烯酰混合液、交聯劑在去離子水中混合均勻，得到混合體系；以及S5：將混合體系在氮氣保護下進行微波聚合反應1～20min，冷卻干燥后制得農用保水劑。

優選的，在上述制備方法中，混合體系不包括引發劑。

優選的，在上述制備方法中，步驟S1包括：將廢棄玉米芯清洗、粉碎，研磨成顆粒，得到顆粒物；將顆粒物置于5～15wt.％的氫氧化鈉溶液中浸泡1～5h；將浸泡后的顆粒物利用抽濾或離心方式分離得到固體不溶物；利用水和無水乙醇沖洗固體不溶物至洗滌液pH＝7后，將固體不溶物于105℃烘干至恒重，得到富纖維素玉米芯粉末。