[發(fā)明專利]一種腐植酸-聚乙二醇接枝聚丙烯酸復合材料和制法

有效

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• 申請日: 2021-04-30
• 公開（公告）號: CN113105639B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發(fā)明（設計）人: 王憲華;賈尚順;楊大成
• 申請（專利權）人: 寧夏天鑫源生物科技有限公司
• 主分類號: C08G81/02
• 分類號: C08G81/02;C09K17/18;C09K107/00
• 代理公司: 深圳峰誠志合知識產(chǎn)權代理有限公司 44525
• 代理人: 何耀平

本發(fā)明涉及保水劑改良土壤技術領域，且公開了一種腐植酸?聚乙二醇接枝聚丙烯酸復合保水劑材料，相對于單一的聚丙烯酸保水劑，復合保水劑具有更好的保水性能與耐鹽性，聚丙烯酸具有的羧基對水分有著足夠的親和力，在與腐植酸共聚，會對材料內(nèi)部的網(wǎng)狀結構產(chǎn)生影響，提升保水劑的吸水倍率，同時，腐植酸也具有各種親水性基團，使得保水劑內(nèi)的電解質(zhì)溶液的離子濃度始終大于外部濃度，從而形成滲透壓，增加了復合保水劑的吸水能力，在含有氯化鈉離子的溶液中，腐植酸表面含有部分非解離型的親水官能團，增加了復合保水劑在鹽溶液中的吸水能力，通過接枝的方式得到的復合保水劑進一步增加了保水性能。

技術領域

本發(fā)明涉及保水劑改良土壤技術領域，具體為一種腐植酸-聚乙二醇接枝聚丙烯酸復合材料和制法。

背景技術

目前，世界上所有國家都將農(nóng)業(yè)和林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展視為一項國家戰(zhàn)略，但是，由于干旱，水資源短缺和土壤荒漠化，農(nóng)業(yè)和林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展受到嚴重挑戰(zhàn)，眾所周知，土壤是植物生長的“溫床”，是綠色空間系統(tǒng)的基礎，為種子的胚乳儲存著可以為胚胎生長提供能量的營養(yǎng)物質(zhì)，植物的正常生長取決于平衡植物的水代謝，而植物生存的關鍵因素是土壤中的水分，而粘土土壤結構緊湊，通風性差，沙質(zhì)土壤結構疏松且通風良好，但保水性不足，影響了植物的中后期生長，盡管深耕可改善土壤的孔隙率和水的傳導性，但干旱條件下土壤的持水能力相對較弱，在水土保持，抗旱和節(jié)水方面，保水劑將在促進農(nóng)業(yè)和林業(yè)的可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮至關重要的作用，在沙質(zhì)土壤中添加保水劑不僅可以改善土壤的疏松度和孔隙度，還可以提高水分積累能力，并促進植物根系，種子萌發(fā)和植物存活的能力。

保水劑的主要成分為高吸水樹脂，是輕度交聯(lián)的親水性聚合物，作用機理是聚合物通過親水基團的網(wǎng)絡結構吸收天然水，并在吸收水后膨脹，然后將水緩慢釋放到土壤中，保水劑主要可分為三類：合成型(如聚丙烯酸酯，聚丙烯酰胺和聚丙烯腈)，半合成型(如淀粉-聚丙烯腈，淀粉-聚丙烯酰胺和淀粉-聚丙烯酸)和天然原料(如纖維素型和腐植酸型)，其中，半合成的保水劑既有天然原料的可降解性，又有合成型保水劑的高效性，丙烯酸是一種不飽和性的有機酸，內(nèi)部含有雙鍵和羧基結構，具有優(yōu)異的聚合以及酯化能力，是一種良好的中間體，丙烯酸類保水劑是一種高效的保水劑，但其生產(chǎn)成本高，致使價格成為其推廣使用的重要障礙，同時，受土壤中各種離子的拮抗作用影響，在鹽堿土壤中的保水性能急劇下降，腐植酸是一種天然保水劑的材料，在土壤修復過程中，能夠改善土壤之間的作用，促進土壤顆粒之間的分散，增加土壤的透氣性與保水性，為植物根系，種子萌發(fā)和植物存活創(chuàng)造良好的條件，不僅如此，腐植酸還能夠?qū)Ω鲗油寥榔鸬脚钏勺饔茫柚果}分隨水分沿毛細管孔隙的上升行為，減少土壤的鹽含量，降低鹽分的累積行為，減輕對植物幼苗的傷害，促進植物幼苗對水分，營養(yǎng)物質(zhì)的吸收，增加幼苗的存活率，通過自由基溶液聚合的方式，將腐植酸與丙烯酸接枝共聚，形成的交聯(lián)物是一種具有優(yōu)異性能的保水劑。

(一)解決的技術問題

針對現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明提供了一種腐植酸-聚乙二醇接枝聚丙烯酸復合材料和制法，解決了單一腐植酸保水劑的保水性能低以及耐鹽性差的問題。

(二)技術方案

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種腐植酸-聚乙二醇接枝聚丙烯酸復合保水劑材料，所述碳納米管-聚乙二醇接枝殼聚糖膜復合材料的制法包括以下步驟：

(1)按照質(zhì)量比為100:3.5-5，將聚乙二醇，丙烯酰氯溶解在二氯甲烷中，攪拌均勻后，充入氮氣，在30-60℃下酯化反應1-3h后，然后按照聚乙二醇與三乙胺的質(zhì)量比為100:2-3添加三乙胺，繼續(xù)進行反應，待反應結束后，使用乙醚析出，抽濾，得到丙烯酰氯改性聚乙二醇；

(2)將丙烯酰氯改性聚乙二醇溶解在去離子水中，然后加入過硫酸鉀，過硫酸氫鈉和丙烯酸，進行接枝反應，待反應結束后，加入氯化鈉進行沉淀，并用乙醇洗滌固體產(chǎn)物，最后抽濾干燥，得到聚乙二醇接枝聚丙烯酸；