[发明专利]一种交联海藻酸钠水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及农药缓释领域，公开了一种交联海藻酸钠水凝胶及其制备方法和应用。本发明主要以海藻酸钠、聚丙烯酰胺为原料，复合钠基蒙脱土制备交联海藻酸钠水凝胶。同时还公开其制备方法和在农药缓释上的应用。采用本发明所述的方法制得的交联海藻酸钠水凝胶，结构呈网状结构，钠基蒙脱土呈片层状结构分布在凝胶的网络结构中，与凝胶高分子链发生交互作用，限制了凝胶在水中的润胀作用；此外在钠基蒙脱土复合作用下，凝胶的网络结构更加复杂，药物在凝胶网络结构中向外扩散作用减弱，缓释作用增强。

技术领域

本发明涉及农药缓释领域，特别是指一种交联海藻酸钠水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

啶虫脒在农药领域应用较为广泛，然而其大量的使用，导致其在环境中的残留较为严重，引发对环境的严重污染。

为了解决这些问题，提高农药的利用率以及其持续有效时间，利用载药控/缓释载体对农药进行控制释放，而降低农药的使用量，达到少量高效的目的。水凝胶在药物的控制释放领域具有较为广泛的应用。以天然高分子多糖为基础材料制备水凝胶，凝胶具有较好的生物降解性，对环境无毒害作用，并对农药活性组分具有较好的控制释放作用(Bortolinet al.,2012；Leone et al.,2008；Zhao et al.,2006)。海藻酸钠水凝胶吸水润胀性强，对药物具有突释作用，为了改善其释放性能，通过聚丙烯酰胺交联改性，制备一种互穿网络结构水凝胶。由于凝胶的复合互穿网络结构使得海藻酸钠的润胀性略有降低，对药物具有较好的控制释放效果；然而，在水凝胶的网络结构中加入矿物质蒙脱土，由于蒙脱土的层片状结构贯穿在凝胶网络结构中，从而限制了凝胶的吸水润胀效果，对农药有效活性成分具有较好的控制释放作用。Bortolin等人(Bortolin et al.,2013；Bortolin et al.,2016)制备了聚丙烯酰胺/甲基纤维素/蒙脱土复合水凝胶。并用于对肥料、微量元素的控制释放，试验结果显示，水凝胶具有较好的润胀性和缓释性。

发明内容

本发明提出一种交联海藻酸水凝胶及制备方法和应用，改善了水凝胶的润胀性能，缓释作用增强，可用于农药的缓释领域，降低农药的流失。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种交联海藻酸钠水凝胶，其特征在于，包括以下组分：丙烯酰胺，钠基蒙脱土，海藻酸钠，引发剂，交联剂，催化剂，硫酸钙，去离子水。

进一步，以质量份数计，每100份的交联海藻酸钠水凝胶中含有，丙烯酰胺10-12份，钠基蒙脱土2.5-10份，海藻酸钠1-3份，硫酸钙0.1-0.3份。

进一步，所述的硫酸钙的质量为海藻酸钠质量的10％。

进一步，所述的引发剂为过硫酸铵，交联剂为N,N’-亚甲基双丙烯酰胺，催化剂为四甲基乙二胺；以丙烯酰胺含量的质量计，各组分的含量为0.1％的过硫酸铵(APS)、0.06％的N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、0.2485％的四甲基乙二胺。

上述交联海藻酸钠水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)取丙烯酰胺加入去离子水机械搅拌使其完全溶解，再加入钠基蒙脱土，搅拌使钠基蒙脱土充分润胀，得到丙烯酰胺/蒙脱土混合悬浮液；

(2)取海藻酸钠加入丙烯酰胺/蒙脱土混合悬浮液中，持续搅拌使海藻酸钠完全溶解，再依次加入引发剂、交联剂充分搅拌使其混合均匀，再加入催化剂；在高速搅拌下加入硫酸钙悬浮液，并调整混合体系的总质量，使凝胶液充分混合均匀；

(3)混匀后，凝胶液转移至离心管中，离心除去体系中的气泡；密封管口，置于烘箱中加热以引发单体的聚合反应，最后置于18-35℃下稳定反应20-30h；

(4)将聚合后的凝胶从离心管中取出，清洗凝胶表面未反应完全的单体物质，然后水洗除去凝胶中未完全反应的单体，最后冷冻干燥得到干燥的交联海藻酸钠水凝胶。