[发明专利]双性离子高聚物土壤改良剂的合成

说明书

技术领域

本发明涉及一种土壤改良剂，具体涉及一种双性离子高聚物土壤改良剂，尤其适用于物质组成失衡和结构失常的劣质土壤，以及所述双性离子高聚物土壤改良剂的生产方法。

背景技术

随着经济与社会的不断发展，土壤退化问题日益突出，主要表现为土壤紧实与硬化、侵蚀、盐碱化、酸化、元素失衡、化学污染、有机质流失和动植物区系的退化等，严重限制了土地生产力的发展。劣质土壤是因为物质组成失衡和结构失常所致。

团粒结构是土壤具有农学价值的基本结构，天然团粒是由土壤有机物质形成的结构剂，有机结构剂主要腐殖酸，从化学结构上看，它由许多芳香环单体组成。属于芳香族或苯基多元羧酸类大分子物质，其极性基团(如羧基、羟基、酰胺基等)以静电力及范德华力和金属离子吸附，通过阳离子桥和土壤微粒发生交换和吸附作用，形成天然团粒，其亲水性的极性基团是其具有联结矿物质颗粒的活性功能基团。

选择与腐殖酸等土壤有机质具有相似功能基团的高聚物，施入恶化的待改良土壤中，模拟土壤有机质特别是腐殖酸的作用，使土壤形成团粒结构具有农学价值，有别于传统土壤改良方法的新方法，这种具有改良土壤作用的高聚物称为土壤改良剂，简称高聚物改良剂。

应用土壤改良剂是修复退化土壤的重要措施之一。土壤改良剂能有效地改善土壤理化性状和土壤养分状况，并对土壤微生物产生积极影响，从而提高退化土壤的生产力。因此，其研究与应用对防治土壤退化具有重要的理论和现实意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用于农林业领域的双性离子高聚物土壤改良剂的生产方法，该改良剂具有刺激植物生长发育、增加作物的抗逆性、改善植物营养的功效，又能够提高土壤的保肥保水能力，而且产品成本低，可广泛用于抗旱保苗、增产增收、改良土壤、防风固沙、水土保持等，也可拌种。

为了合成上述双性离子高聚物土壤改良剂，所采取的技术方案如下：本发明的土壤改良剂采用了高分子接枝共聚工艺，在实现了聚合物阴阳离子单体、交联剂分子共聚的同时将腐殖酸和淀粉进行分子内接枝。

在共聚接枝过程中各组分占料液总重量的配比为：

(a)10至20重量％的丙烯酰胺(AM)；

(b)5至20重量％的丙烯酸(AA)；

(c)5至10重量％的淀粉(ST)；

(d)1至5重量％的甲基丙烯酰胺(MAM)；

(e)1至5重量％的阳离子单体(DMC、DAC、DMDAC)；

(f)5至10重量％的腐植酸盐(HA)；

(g)0.002至0.008重量％交联剂(MBA、PEGDA)；

(h)其余量为水。

上述双性离子土壤改良剂的合成步骤如下：

(1)选定丙烯酰胺、丙烯酸、淀粉、甲基丙烯酰胺、一种阳离子单体、腐植酸盐和交联剂等反应原料按照一定比例进行配比；

(2)用氢氧化钾中和丙烯酸，调节加碱速度控制体系温度为70～90℃；

(3)当温度低于80℃时，开始加入淀粉浆进行糊化，糊化1～2h；

(4)当体系温度冷却到40℃以下时加入丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、阳离子单体和交联剂，搅拌溶解；

(5)加入腐植酸盐，搅拌形成均一体系；

(6)调整料液温度为15±1℃；

(7)以水溶液催化剂法产生自由基使上述单体发生聚合。

在以水溶液聚合的过程中需对溶液吹氮气20分钟，以除去水中的溶解氧，然后在氮气的保护下加入催化剂，停止吹氮气并将聚合釜密闭，诱发10-15分钟，观察是否有温升，当诱发期内有2℃的温升，视为引发成功，否则需要重新加入催化剂再次引发。在保温密闭条件下直至升温结束，保温3小时。

对于所述催化剂没有特别限制。聚合催化剂的氧化剂为过硫酸盐或过氧化物，例如过硫酸铵、过硫酸钾、过硫酸钠、过氧化氢、过氧化苯甲酰或叔丁基过氧化物。本发明中可以使用氧化剂与还原剂一起组成氧化还原体系，所述还原剂可为亚硫酸盐、亚硫酸氢盐、低价金属盐、有机胺等。

偶氮化合物也是本发明优选的催化剂之一，适用的典型偶氮化合物为偶氮二异丁腈(AZDN)、偶氮二异庚腈(V65)、偶氮二异丁基脒盐酸盐(V50)等。

可以同时使用两种或两种以上上述催化剂，催化剂的量一般为反应料液的0.001-3％重量。