專利名稱：一種含有植物營(yíng)養(yǎng)元素及黃腐酸鈉高吸水樹脂的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝等領(lǐng)域的含植物營(yíng)養(yǎng)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(yīng)用于上述領(lǐng)域，本發(fā)明的產(chǎn)品由于黃腐酸鈉及營(yíng)養(yǎng)元 素的存在會(huì)對(duì)植物上部生長(zhǎng)和根系發(fā)育有一定的促進(jìn)作用，因此該項(xiàng)發(fā)明的產(chǎn)品在上述領(lǐng) 域?qū)?huì)有廣闊的應(yīng)用前景
背景技術(shù)：
高吸水性樹脂是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)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(yīng)用于農(nóng)業(yè)、園林及沙漠治
理等領(lǐng)域。淀粉系高吸水樹脂尤其在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝等方面起著重要作用，它可以增強(qiáng)土壤 吸水和保水的能力，改善土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，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(qiáng)植物的抗旱能力。作為土壤保水劑，它能在土壤水 量豐富時(shí)吸收大量的水，而當(dāng)土壤缺水時(shí)又能釋放出水，如同在植物根部形成一個(gè)小水庫(kù)， 不斷供給植物所需的水分。同時(shí)大大減少體表水分蒸發(fā)，在農(nóng)作物上應(yīng)用的直接效果是提 高土壤的保水能力。含有營(yíng)養(yǎng)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(huì)具有促進(jìn) 植物生長(zhǎng)、為植物生長(zhǎng)提供必需營(yíng)養(yǎng)元素的作用，可使農(nóng)、林、牧業(yè)生產(chǎn)提高產(chǎn)量。本發(fā)明 的高吸水樹脂主要是含有N、P、K等植物生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)元素及促進(jìn)植物生長(zhǎng)的黃腐酸鈉。 許多研究結(jié)果表明黃腐酸溶液與不同濃度的氮、磷配合，對(duì)春小麥的苗期生長(zhǎng)和根系發(fā)育 均有一定的促進(jìn)作用。黃腐酸在氮缺乏的情況下能提高植物對(duì)氮的吸收能力；在磷素適量 的條件下施用黃腐酸對(duì)促進(jìn)地上部干物質(zhì)的積累有極顯著的作用，還可以增加植物的根長(zhǎng) 和根數(shù)；在氮磷比值較大的營(yíng)養(yǎng)條件下，施用黃腐酸后可使植物體內(nèi)的含磷量顯著提高。 因此，含有植物營(yíng)養(yǎng)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(shí)還能吸收農(nóng)藥、肥料，防止農(nóng)藥、肥料以及水土流失，并使農(nóng)藥、肥料及水緩慢釋放， 增強(qiáng)農(nóng)藥、肥料的效果，以及大大增強(qiáng)抗旱效果并有效促進(jìn)植物生長(zhǎng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種含有植物營(yíng)養(yǎng)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(guò)硫酸鉀、N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺等為原料，經(jīng)合理配比，通過(guò)一定的工 藝過(guò)程及合成工藝制得含植物營(yíng)養(yǎng)元素及黃腐酸鈉的高吸水樹脂。本發(fā)明的技術(shù)問(wèn)題是由如下方案解決的一種含有植物營(yíng)養(yǎng)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(shí)，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(yīng)容器中，加入淀粉或淀粉衍生物重量1.6% -4. 4%的過(guò)硫酸鉀做引發(fā)劑、 0.2% -2.0%的N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺做交聯(lián)劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)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(jìn)行接枝共聚反應(yīng)，并使混合 物在沸水浴加熱的條件下保溫反應(yīng)l_2h，在烘 箱中烘干，粉碎，即得含有植物營(yíng)養(yǎng)元素及黃腐酸鈉的高吸水樹脂。上述技術(shù)方案所述的含有植物營(yíng)養(yǎng)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(lián)淀粉、醋酸酯淀粉、黃原酸酯淀粉。上述技術(shù)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(lián)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(shù)方案所述的所制得的含植物營(yíng)養(yǎng)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(yōu)選 1 0.1-0.4 0. 01-0. 04 0. 02-0. 11 6-10 1.4-4.7 10-28。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是1、該產(chǎn)品的吸水性能 較好，吸水速率比較快，在含有植物營(yíng)養(yǎng)元素和黃腐酸鈉的情況下還可吸去離子水200-600 倍。2、本發(fā)明的產(chǎn)品不僅具有高吸水樹脂的吸水和保水性能，而且在此基礎(chǔ)上還可以提供 植物生長(zhǎng)必需的營(yíng)養(yǎng)元素和促進(jìn)植物生長(zhǎng)的生長(zhǎng)素。3、由于高吸水樹脂能在土壤中形成團(tuán) 粒結(jié)構(gòu)，并將其所含的營(yíng)養(yǎng)元素及黃腐酸鈉、水緩慢放出，這樣不僅為植物的生長(zhǎng)提供了水 分、養(yǎng)分，還可以大大提高肥料的利用率。4、合成該產(chǎn)品的主要原料為馬鈴薯淀粉或馬鈴薯 淀粉衍生物，根據(jù)不同的需要可選擇相應(yīng)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(zhǎng)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(fā)明的含植物營(yíng)養(yǎng)元素及黃腐酸鈉的高吸水樹脂主要應(yīng)用于農(nóng)、林、牧業(yè)，同時(shí) 還可以用于水土保持，該高吸水樹脂可以改變土壤的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，增大土壤的透水性、透氣 性，為植物生長(zhǎng)提供必需的營(yíng)養(yǎng)元素和生長(zhǎng)素。


圖1是含植物營(yíng)養(yǎng)元素及黃腐酸鈉高吸水樹脂的制備工藝流程2以實(shí)施例1為方案制得的高吸水樹脂的吸水速率3以實(shí)施例2為方案制得的高吸水樹脂的吸水速率4以實(shí)施例3為方案制得的高吸水樹脂的吸水速率5以實(shí)施例1為方案制得的高吸水樹脂的紅外光譜圖
具體實(shí)施例方式實(shí)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(lián)劑、IOOmg的過(guò)硫酸鉀引發(fā)劑，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下繼續(xù)攪拌，水浴加熱并緩慢升溫，當(dāng) 達(dá)到65°C時(shí)停止攪拌，0. 5小時(shí)后繼續(xù)升溫，然后在水浴溫度為90°C _97°C保溫1. 5小時(shí)， 停止通氮?dú)?，冷卻至室溫。將產(chǎn)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(yíng)養(yǎng)元素及黃腐酸鈉的高吸水樹脂，該產(chǎn)品吸去離子水量為600g/g。實(shí)施例2 實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)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(shí)停止攪拌，該產(chǎn)品的吸去離子水量為580g/g。實(shí)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(lián)劑、25mg過(guò)硫酸鉀引發(fā)劑，在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下繼續(xù)攪拌，水浴加熱并緩慢升溫，當(dāng)達(dá) 到64°C時(shí)停止攪拌，0. 5小時(shí)后繼續(xù)升溫，然后在水浴溫度為90°C _97°C保溫1. 5小時(shí)，停 止通氮?dú)?，冷卻至室溫。將產(chǎn)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(yíng)養(yǎng)元素及黃腐酸鈉的高吸水樹脂，該產(chǎn)品吸去離子水量為489g/g。實(shí)施例4 實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)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(chǎn)品的吸去離子水量為450g/g。實(shí)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(xù)攪拌。在上述反應(yīng)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(lián)劑、80mg過(guò)硫酸鉀引 發(fā)劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下繼續(xù)攪拌，水浴加熱并緩慢升溫，當(dāng)達(dá)到68°C時(shí)停止攪拌，0. 5小時(shí)后 繼續(xù)升溫，然后在水浴溫度為90°C _97°C時(shí)保溫1. 5小時(shí)，停止通氮?dú)猓鋮s至室溫。將產(chǎn) 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(yíng)養(yǎng)元素 及黃腐酸鈉的高吸水樹脂，該產(chǎn)品吸去離子水量為490g/g。實(shí)施例6 實(shí)驗(yàn)條件同實(shí)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(shí)停止攪拌，該產(chǎn)品吸去離子水量為380g/g。以實(shí)施例1所得的產(chǎn)品為例，紅外光譜經(jīng)由NEXUStm 670FT-IR E. S. P型紅外光譜 儀測(cè)定結(jié)果如圖5所示。經(jīng)德國(guó)Elementar Vario ELIII型元素分析儀器測(cè)定，以實(shí)施例1的產(chǎn)品為例元 素含量為:N%= 1. 036，CV0 = 35. 60，H%= 4. 816。
權(quán)利要求
一種含有植物營(yíng)養(yǎng)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?dāng)嚢?.5 1.0小時(shí)，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(yīng)容器中，加入淀粉或淀粉衍生物重量1.6％ 4.4％的過(guò)硫酸鉀做引發(fā)劑、0.2％ 2.0％的N，N′ 亞甲基雙丙烯酰胺做交聯(lián)劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)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(jìn)行接枝共聚反應(yīng)，并使混合物在沸水浴加熱的條件下保溫反應(yīng)1 2h，在烘箱中烘干，粉碎，即得含有植物營(yíng)養(yǎng)元素及黃腐酸鈉的高吸水樹脂，該產(chǎn)品的吸水量為200 600g/g。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述含植物營(yíng)養(yǎng)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(jù)權(quán)利要求1所述含植物營(yíng)養(yǎng)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(jù)權(quán)利要求1所述含植物營(yíng)養(yǎng)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(lián)淀粉、醋酸酯淀粉、黃原酸酯淀粉。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述含植物營(yíng)養(yǎng)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(fā)明公開(kāi)了一種含植物營(yíng)養(yǎng)元素及黃腐酸鈉高吸水樹脂的制備方法，主要的工藝過(guò)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(jìn)行中和反應(yīng)，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(yīng)容器中，在反應(yīng)器中加入一定量的引發(fā)劑、交聯(lián)劑，在氮?dú)獗Ｗo(hù)下攪拌，使其充分混合，然后水浴加熱，達(dá)到一定溫度時(shí)停止攪拌，在沸水浴中保溫，然后停止通氮?dú)猓瑢a(chǎn)品取出，剪成小塊，烘干，粉碎，即得含有植物營(yíng)養(yǎng)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(chǎng)上還沒(méi)有此類產(chǎn)品，它不僅具有吸水、保水性，還含有促進(jìn)植物生長(zhǎng)并為其生長(zhǎng)提供養(yǎng)料的成分。
文檔編號(hào)C08F2/44GK101967260SQ20101050131
公開(kāi)日2011年2月9日 申請(qǐng)日期2010年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月9日
發(fā)明者張媛, 張思思, 朱如月, 李東芳, 李延楠, 杜靜靜, 溫國(guó)華, 申洋洋, 邢建霞 申請(qǐng)人:內(nèi)蒙古大學(xué)