[发明专利]一种柠檬酸交联纤维素基高吸水性树脂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高吸水性柠檬酸交联纤维素基树脂及其制备方法，主要原料包括：羟丙基甲基纤维素、丙烯酸、丙烯酰胺、氢氧化钾、过硫酸铵、亚硫酸氢钠、柠檬酸和磷酸二氢钠，各原料质量配比如下：丙烯酸和羟丙甲基纤维素的质量比为4～8、丙烯酸和氢氧化钾的质量比为1.0～2.5、丙烯酸和过硫酸铵的质量比为80～250、丙烯酸和亚硫酸氢钠的质量比为36～114、丙烯酸和柠檬酸的质量比为80～250、柠檬酸和磷酸二氢钠的质量比为2～20。本发明制备的树脂直接施用于土壤或栽培基质中，吸水、肥后缓慢释放，有效保持土壤或栽培基质湿润状态，改善孔隙结构，促进作物健康生长。所述树脂在土壤或栽培基质中，可有效提升水、肥利用率，促进农业生产节约资源。

技术领域

本发明属于农用高吸水性树脂技术领域，具体涉及一种农用高吸水性树脂的制备材料及其制备方法，具体来说，涉及一种柠檬酸交联纤维素基高吸水性树脂及其制备方法。

背景技术

我国是农业大国，农业生产离不开水资源的使用。然而，我国是世界13个人均水资源占有量贫困国家之一，水资源短缺问题严重影响了我国农业的发展，如何实现农业用水高效化、节约化发展是目前我国农业需要解决的重要问题。农业节水技术主要包括工程节水技术、农艺节水技术、生物节水技术、管理节水技术和化学节水技术等，其中化学节水技术包括保水剂、抗旱剂等化学试剂的施用，是近年来新兴的节水技术。高吸水性树脂是保水剂的一种，可吸收自身重量几百甚至上千倍水，施入土壤中有利于水肥的缓慢释放，提高水肥的利用效率，同时改善土壤孔隙结构，促进作物健康生长。

目前，农用保水剂主要为淀粉基丙烯酸聚合类高吸水性树脂，虽具有较好的吸水性和可降解性，但生产原料来自粮食作物，不适合长期大量生产，且耐盐性不好。纤维素基高吸水性树脂同样具有良好的吸水性和可降解性，且原料来源广、成本低，具有更好的经济、环保价值。目前，纤维素基高吸水性树脂多为羧甲基纤维素钠基高吸水性树脂，施用于土壤中会增加土壤钠离子含量，长期施用将造成土壤盐渍化等问题。此外，目前高吸水性树脂制备过程中的交联剂大多为N,N-亚甲基双丙烯酰胺，具有一定毒性，在土壤中不易降解。

发明内容

本发明的目的是针对淀粉型高吸水性树脂的经济环保性低、耐盐性差，及羧甲基纤维素钠基高吸水性树脂钠离子含量高、常用交联剂有毒等问题，提出一种耐盐性好、pH稳定性好、成本低、环保无污染的高吸水性树脂及制备方法。本发明可应用于农业种植生产，起到保水保肥、改善土壤或栽培基质孔隙结构等作用，促进农作物健康生长，且不易降解，能够为土壤提供微量硼元素、吸水和保水性能优良、促进作物生长发育的农用安全高吸水性树脂。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种柠檬酸交联纤维素基高吸水性树脂的制备方法，包括以下步骤：

(1)称取适量引发剂过硫酸铵，溶于去离子水中，定容备用；

(2)称取适量引发剂亚硫酸氢钠，溶于去离子水中，定容备用；

(3)称取适量交联剂柠檬酸，溶于去离子水中，定容备用；

(4)称取适量交联反应催化剂磷酸二氢钠，溶于去离子水中，定容备用；

(5)冰水浴条件下，向丙烯酸中缓慢滴加氢氧化钾溶液，滴加过程中不断搅拌，充分混合均匀；

(6)称取适量丙烯酰胺，加入步骤(5)所得混合溶液中，搅拌至丙烯酰胺完全溶解；

(7)分别取适量过硫酸铵溶液和亚硫酸氢钠溶液滴加至步骤(6)所得混合溶液，搅拌至混合均匀；

(8)取适量羟丙基甲基纤维素缓慢加入步骤(7)所得混合溶液中，边加边搅拌，直至羟丙基甲基纤维素全部溶解；

(9)将步骤(8)所得混合物置于微波炉中加热糊化，适当时间后取出；