專利名稱：一種含有植物營養元素及黃腐酸鈉高吸水樹脂的制備方法
技術領域：
本發明涉及用于農業、林業、園藝等領域的含植物營養元素及黃腐酸鈉高吸水樹 脂的制備方法。高吸水樹脂已廣泛應用于上述領域，本發明的產品由于黃腐酸鈉及營養元 素的存在會對植物上部生長和根系發育有一定的促進作用，因此該項發明的產品在上述領 域將會有廣闊的應用前景
背景技術：
高吸水性樹脂是近年來迅速發展起來的一種功能高分子材料，它不但具有較高的 吸水量，而且吸水后即使在加壓的情況下也不易失水，從而廣泛應用于農業、園林及沙漠治
理等領域。淀粉系高吸水樹脂尤其在農業、林業、園藝等方面起著重要作用，它可以增強土壤 吸水和保水的能力，改善土壤的團粒結構，使土壤疏松從而使土壤的透氣性、土壤的晝夜溫 差都得到改善。還可提高土壤肥力，增強植物的抗旱能力。作為土壤保水劑，它能在土壤水 量豐富時吸收大量的水，而當土壤缺水時又能釋放出水，如同在植物根部形成一個小水庫， 不斷供給植物所需的水分。同時大大減少體表水分蒸發，在農作物上應用的直接效果是提 高土壤的保水能力。含有營養元素及黃腐酸鈉的高吸水樹脂，不僅具有上述作用，而且還會具有促進 植物生長、為植物生長提供必需營養元素的作用，可使農、林、牧業生產提高產量。本發明 的高吸水樹脂主要是含有N、P、K等植物生長必需的營養元素及促進植物生長的黃腐酸鈉。 許多研究結果表明黃腐酸溶液與不同濃度的氮、磷配合，對春小麥的苗期生長和根系發育 均有一定的促進作用。黃腐酸在氮缺乏的情況下能提高植物對氮的吸收能力；在磷素適量 的條件下施用黃腐酸對促進地上部干物質的積累有極顯著的作用，還可以增加植物的根長 和根數；在氮磷比值較大的營養條件下，施用黃腐酸后可使植物體內的含磷量顯著提高。 因此，含有植物營養元素及黃腐酸鈉的高吸水樹脂不僅具有吸水、保水、縮小晝夜溫差的作 用，同時還能吸收農藥、肥料，防止農藥、肥料以及水土流失，并使農藥、肥料及水緩慢釋放， 增強農藥、肥料的效果，以及大大增強抗旱效果并有效促進植物生長。
發明內容
本發明要解決的技術問題是提供一種含有植物營養元素及黃腐酸鈉的高吸水樹 脂的制備方法，這種制備方法主要以淀粉或淀粉衍生物、丙烯酸、氫氧化鉀、尿素、磷酸二氫 鉀、黃腐酸鈉、過硫酸鉀、N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺等為原料，經合理配比，通過一定的工 藝過程及合成工藝制得含植物營養元素及黃腐酸鈉的高吸水樹脂。本發明的技術問題是由如下方案解決的一種含有植物營養元素及黃腐酸鈉高吸 水樹脂的制備方法，其特征是配制氫氧化鉀溶液，在冰水浴的冷卻下，用配制好的氫氧化 鉀溶液中和除去阻聚劑的丙烯酸，其中淀粉或淀粉衍生物與丙烯酸、氫氧化鉀、溶解氫氧化 鉀的去離子水的重量比為1 6-12 1.4-5.6 3-12，制得丙烯酸中和度為30%-60%的丙烯酸及其鉀鹽溶液；將糊化淀粉或淀粉衍生物與尿素、磷酸二氫鉀、黃腐酸鈉、一定量 的去離子水混合后攪拌0. 5-1. 0小時，其中淀粉或淀粉衍生物與尿素、磷酸二氫鉀、黃腐 酸鈉、去離子水的總重量比為 1 0. 04-0. 40 0. 01-0. 20 0. 004-0. 108 10-28，然 后將中和好的丙烯酸及其鉀鹽溶液加入盛有糊化淀粉或淀粉衍生物、尿素、磷酸二氫鉀、 黃腐酸鈉的反應容器中，加入淀粉或淀粉衍生物重量1.6% -4. 4%的過硫酸鉀做引發劑、 0.2% -2.0%的N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺做交聯劑，在氮氣保護下攪拌0.5-1. 0h，使混合 物在攪拌下混合均勻，水浴加熱緩慢升溫至60°C _85°C，使糊化的淀粉或淀粉衍生物與丙 烯酸及其鉀鹽進行接枝共聚反應，并使混合 物在沸水浴加熱的條件下保溫反應l_2h，在烘 箱中烘干，粉碎，即得含有植物營養元素及黃腐酸鈉的高吸水樹脂。上述技術方案所述的含有植物營養元素及黃腐酸鈉高吸水樹脂的制備方法，其中 淀粉指的是馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉，淀粉衍生物指的是羧甲基淀粉、淀粉磷酸酯、 交聯淀粉、醋酸酯淀粉、黃原酸酯淀粉。上述技術方案所述的去離子水總重量為溶解中和丙烯酸的氫氧化鉀所用去離子 水、溶解尿素、磷酸二氫鉀、黃腐酸鈉所用去離子水、配制交聯劑溶液所用去離子水以及分 散淀粉或淀粉衍生物所用去離子水的總和。上述技術方案所述的所制得的含植物營養元素及黃腐酸鈉高吸水樹脂中淀粉或 淀粉衍生物與尿素、磷酸二氫鉀、黃腐酸鈉、丙烯酸、氫氧化鉀、去離子水的總重量比為1 0 .04-0.40 0. 01-0. 20 0. 004-0. 108 6-12 1.4-5.6 10-28，總配比優選 1 0.1-0.4 0. 01-0. 04 0. 02-0. 11 6-10 1.4-4.7 10-28。本發明的優點是1、該產品的吸水性能 較好，吸水速率比較快，在含有植物營養元素和黃腐酸鈉的情況下還可吸去離子水200-600 倍。2、本發明的產品不僅具有高吸水樹脂的吸水和保水性能，而且在此基礎上還可以提供 植物生長必需的營養元素和促進植物生長的生長素。3、由于高吸水樹脂能在土壤中形成團 粒結構，并將其所含的營養元素及黃腐酸鈉、水緩慢放出，這樣不僅為植物的生長提供了水 分、養分，還可以大大提高肥料的利用率。4、合成該產品的主要原料為馬鈴薯淀粉或馬鈴薯 淀粉衍生物，根據不同的需要可選擇相應的原料，以羧甲基馬鈴薯淀粉為原料制得的高吸 水樹脂吸水率比較高，以馬鈴薯淀粉磷酸酯為原料制得的高吸水樹脂可以提供植物生長的 磷元素，以馬鈴薯淀粉為原料制得的高吸水樹脂成本比較低。本發明的含植物營養元素及黃腐酸鈉的高吸水樹脂主要應用于農、林、牧業，同時 還可以用于水土保持，該高吸水樹脂可以改變土壤的團粒結構，增大土壤的透水性、透氣 性，為植物生長提供必需的營養元素和生長素。
圖1是含植物營養元素及黃腐酸鈉高吸水樹脂的制備工藝流程2以實施例1為方案制得的高吸水樹脂的吸水速率3以實施例2為方案制得的高吸水樹脂的吸水速率4以實施例3為方案制得的高吸水樹脂的吸水速率5以實施例1為方案制得的高吸水樹脂的紅外光譜圖
具體實施例方式實施例1 稱量7. 9g氫氧化鉀，量取20. Oml去離子水，配制成氫氧化鉀溶液，在冰 水浴冷卻及攪拌的條件下，中和22. 5g(21. 4ml)除去阻聚劑的丙烯酸。稱取2. 5g馬鈴 薯淀 粉磷酸酯、0. 27g黃腐酸鈉、0. 8g尿素及0. Ig磷酸二氫鉀，量取42. Oml去離子水，攪拌下混 合均勻，加入已中和好的丙烯酸及其鉀鹽溶液、8ml濃度為5mg/ml的N，N'-亞甲基雙丙烯 酰胺交聯劑、IOOmg的過硫酸鉀引發劑，在氮氣的保護下繼續攪拌，水浴加熱并緩慢升溫，當 達到65°C時停止攪拌，0. 5小時后繼續升溫，然后在水浴溫度為90°C _97°C保溫1. 5小時， 停止通氮氣，冷卻至室溫。將產品取出，將其剪切成小塊，于40°C -60°C的烘箱中烘干，粉 碎，即得一種含有植物營養元素及黃腐酸鈉的高吸水樹脂，該產品吸去離子水量為600g/g。實施例2 實驗條件同實施例1，所不同的是尿素用量為0. 35g，黃腐酸鈉用量為 0. 12g，63°C時停止攪拌，該產品的吸去離子水量為580g/g。實施例3 稱量9. 8g氫氧化鉀，量取20. Oml去離子水，配制成氫氧化鉀溶液，在冰 水浴冷卻及攪拌的條件下，中和21. Og(20. Oml)除去阻聚劑的丙烯酸。稱取2. 5g羧甲基馬 鈴薯淀粉，0. Ig黃腐酸鈉，0. 5g尿素，0. Ig磷酸二氫鉀，量取40. Oml去離子水，攪拌下混合 均勻，加入已中和好的丙烯酸及其鉀鹽溶液、IOml濃度為5mg/ml的N，N'-亞甲基雙丙烯 酰胺交聯劑、25mg過硫酸鉀引發劑，在氮氣的保護下繼續攪拌，水浴加熱并緩慢升溫，當達 到64°C時停止攪拌，0. 5小時后繼續升溫，然后在水浴溫度為90°C _97°C保溫1. 5小時，停 止通氮氣，冷卻至室溫。將產品取出，將其剪切成小塊，于40°C -60°C的烘箱中烘干，粉碎， 即得一種含有植物營養元素及黃腐酸鈉的高吸水樹脂，該產品吸去離子水量為489g/g。實施例4 實驗條件同實施例3，所不同的是尿素用量為0. 2g，黃腐酸鈉用量為 0. 05g，該產品的吸去離子水量為450g/g。實施例5 稱量7. Og氫氧化鉀，量取15. Oml去離子水，配制成氫氧化鉀溶液，在冰 水浴冷卻及攪拌的條件下，中和30. Og (28. 6ml)除去阻聚劑的丙烯酸。稱取5. Og馬鈴薯淀 粉，量取33. Oml去離子水，攪拌下混合均勻，于65°C水浴中糊化，然后冷卻至室溫，加入中 和好的丙烯酸及其鉀鹽溶液繼續攪拌。在上述反應器中加入l.Og尿素、0. Ig磷酸二氫鉀、 0. 2g黃腐酸鈉、2ml濃度為5mg/ml的N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺交聯劑、80mg過硫酸鉀引 發劑，在氮氣保護下繼續攪拌，水浴加熱并緩慢升溫，當達到68°C時停止攪拌，0. 5小時后 繼續升溫，然后在水浴溫度為90°C _97°C時保溫1. 5小時，停止通氮氣，冷卻至室溫。將產 品取出，將其剪切成小塊，于40°C -60°C的烘箱中烘干，粉碎，即得一種含有植物營養元素 及黃腐酸鈉的高吸水樹脂，該產品吸去離子水量為490g/g。實施例6 實驗條件同實施例5，所不同的是尿素用量為0. 5g，磷酸二氫鉀用量為 0. 05g，黃腐酸鈉用量為0. 05g，73°C時停止攪拌，該產品吸去離子水量為380g/g。以實施例1所得的產品為例，紅外光譜經由NEXUStm 670FT-IR E. S. P型紅外光譜 儀測定結果如圖5所示。經德國Elementar Vario ELIII型元素分析儀器測定，以實施例1的產品為例元 素含量為:N%= 1. 036，CV0 = 35. 60，H%= 4. 816。
權利要求
一種含有植物營養元素及黃腐酸鈉高吸水樹脂的制備方法，其特征是配制氫氧化鉀溶液，在冰水浴冷卻條件下，用配制好的氫氧化鉀溶液中和除去阻聚劑的丙烯酸，其中淀粉或淀粉衍生物、丙烯酸、氫氧化鉀、溶解氫氧化鉀的去離子水的重量比為1∶6 12∶1.4 5.6∶3 12，制得丙烯酸中和度為30％ 60％的丙烯酸及其鉀鹽溶液，將糊化淀粉或淀粉衍生物與尿素、磷酸二氫鉀、黃腐酸鈉、一定量的去離子水攪拌0.5 1.0小時，其中淀粉或淀粉衍生物與尿素、磷酸二氫鉀、黃腐酸鈉、去離子水的總重量比為1∶0.04 0.40∶0.01 0.20∶0.004 0.108∶10 28，然后將中和好的丙烯酸及其鉀鹽溶液加入盛有糊化淀粉或淀粉衍生物、尿素、磷酸二氫鉀的反應容器中，加入淀粉或淀粉衍生物重量1.6％ 4.4％的過硫酸鉀做引發劑、0.2％ 2.0％的N，N′ 亞甲基雙丙烯酰胺做交聯劑，在氮氣保護下攪拌0.5 1.0h，使混合物混合均勻，水浴加熱并緩慢升溫至60℃ 85℃，使糊化淀粉或淀粉衍生物與丙烯酸及其鉀鹽進行接枝共聚反應，并使混合物在沸水浴加熱的條件下保溫反應1 2h，在烘箱中烘干，粉碎，即得含有植物營養元素及黃腐酸鈉的高吸水樹脂，該產品的吸水量為200 600g/g。
2.根據權利要求1所述含植物營養元素及黃腐酸鈉高吸水樹脂的制備方法，其特征 是淀粉或淀粉衍生物與尿素、磷酸二氫鉀、黃腐酸鈉、丙烯酸、氫氧化鉀、去離子水的總重 量比為 1 0.2-0.4 0. 02-0. 04 0. 01-0. 04 6-9 1. 4-4. 7 10-28。
3.根據權利要求1所述含植物營養元素及黃腐酸鈉高吸水樹脂的制備方法，其中淀粉 指的是馬鈴薯淀粉、玉米淀粉、木薯淀粉。
4.根據權利要求1所述含植物營養元素及黃腐酸鈉高吸水樹脂的制備方法，其中淀粉 衍生物指的是羧甲基淀粉、淀粉磷酸酯、交聯淀粉、醋酸酯淀粉、黃原酸酯淀粉。
5.根據權利要求1所述含植物營養元素及黃腐酸鈉高吸水樹脂的制備方法，其中淀粉 或淀粉衍生物指的是馬鈴薯淀粉或馬鈴薯淀粉衍生物。
全文摘要
本發明公開了一種含植物營養元素及黃腐酸鈉高吸水樹脂的制備方法，主要的工藝過程是在冰水浴冷卻下，用氫氧化鉀溶液與除去阻聚劑的丙烯酸進行中和反應，將中和好的丙烯酸及其鉀鹽溶液加入盛有糊化淀粉或淀粉衍生物、黃腐酸鈉、尿素、磷酸二氫鉀的反應容器中，在反應器中加入一定量的引發劑、交聯劑，在氮氣保護下攪拌，使其充分混合，然后水浴加熱，達到一定溫度時停止攪拌，在沸水浴中保溫，然后停止通氮氣，將產品取出，剪成小塊，烘干，粉碎，即得含有植物營養元素及黃腐酸鈉的高吸水樹脂。本方法制得的高吸水樹脂吸水性能好，目前市場上還沒有此類產品，它不僅具有吸水、保水性，還含有促進植物生長并為其生長提供養料的成分。
文檔編號C08F2/44GK101967260SQ20101050131
公開日2011年2月9日 申請日期2010年10月9日 優先權日2010年10月9日
發明者張媛, 張思思, 朱如月, 李東芳, 李延楠, 杜靜靜, 溫國華, 申洋洋, 邢建霞 申請人:內蒙古大學