[发明专利]在农业应用中的超吸收性聚合物

说明书

技术领域

本发明涉及超吸收性聚合物产品，并涉及制备和应用该超吸收性 聚合物产品的方法。

背景技术

超吸收性聚合物(SAP)是吸收至少10倍其自身重量的含水流体， 并在适度压力下保持已吸收的含水流体的材料。所吸收的含水流体进 入所述SAP的分子结构中而不是被保持在孔隙中，其中从孔隙中所述 流体能通过挤压而被排出。某些SAP能吸收高达1,000倍其自身重量 的含水流体。

一种制备用于农业应用的SAP的方法涉及在引发剂，如铈(+4) 盐的存在下，将丙烯腈接枝聚合到淀粉上以形成淀粉接枝共聚物，并 用碱金属将腈基皂化以形成带有羧酸碱金属盐和甲酰胺基的皂化物。

但是，皂化可能要求昂贵的机器并产生氨，产生的氨可具有腐蚀 性，清除和处理费用高。而且，在皂化过程中添加的氢氧化钾(KOH) 使皂化的淀粉接枝共聚物混合物呈碱性。为了中和该淀粉接枝共聚物 混合物的pH值，将酸，如盐酸、硝酸、硫酸或磷酸添加到所述混合物 中。如果必须添加的酸的数量非常大，那么SAP的吸收性就会降低。 因为形成的废液包含钾和铵盐以及其他附加盐，处理它们的费用也可 能高。另外，丙烯腈可能是有害的并且处理费用高。

发明内容

本发明公开了用于农业应用的超吸收性聚合物(SAP)产品及制 备SAP产品的方法和使用方法。

某些公开的制备SAP产品的方法并不要求使用丙烯腈作为单体， 也不需要皂化步骤。根据一个实施方案，所述方法涉及(1)在引发剂 存在下将不是丙烯腈的单体接枝聚合到淀粉上以形成淀粉接枝共聚 物；(2)交联该淀粉接枝共聚物，例如，通过添加交联剂，如亚甲基 双-丙烯酰胺；和(3)分离该淀粉接枝共聚物。所公开的方法还可以包 括调节所述交联淀粉接枝共聚物的pH值。而且，所述方法可以进一步 包括干燥所述淀粉接枝共聚物以得到超吸收性的颗粒。超吸收性聚合 物产品的颗粒的分离可通过各种方法实现，所述方法包括但不限于造 粒、挤出和造丸。

某些通过使用由上述方法制备的SAP来增加作物产量的方法被公 开。一种方法涉及直接对土壤应用所述SAP。第二种方法涉及用所述 SAP涂覆根或种子。第三种方法涉及形成SAP和水(或其它液体)的 浆液，并将形成的浆液应用于植物、根、种子、幼苗或直接应用于将 要种植植物、根、种子或幼苗之一的土壤。

用于农业应用的某些SAP产品也被公开。该SAP产品可以包括多 糖，如淀粉或纤维素，其具有接枝聚合于其上的单体。所述单体可以 是如丙烯酸或甲基丙烯酸。所述单体也可以是丙烯酰胺或甲基丙烯酰 胺。磺酸，如2-丙烯酰胺-2-甲基-丙烷磺酸(AMPS)和乙烯基磺酸也 可满足需要。另外，丙烯酸盐或酯如丙烯酸乙酯和丙烯酸钾也可以使 用。上述所列单体的衍生物和混合物也可以是需要的。

附图说明

图1描述了根据表1所述的生长结果的样品高度比较；

图2描述了根据表1所述的生长结果的样品宽度比较；和

图3描述了根据表1所述的生长结果的样品质量比较。

详细描述

本领域技术人员将能够理解本文公开的方法和组合物可以不用所 描述的一个或多个明确说明的细节，而用其他方法、组分、材料等来 实现。在某些情况下，公知的材料、组分或方法步骤并没有给出或详 细描述。而且，所描述的方法步骤，组合物等，在一个或多个实施方 案中可能以任何合适的方式结合。还将容易理解本文中一般性描述的 实施方案的方法和组合物可以以广泛多样的不同形式安排和设计。

关于所公开的实施方案，所描述的方法的步骤或实施的顺序，如 对本领域的技术人员显而易见的，是可以改变的。因此，任何详细描 述的顺序仅用于举例说明的目的，并不意于暗示必须的顺序。

制备在大规模用于农业应用的超吸收性聚合物(SAP)的方法的 一个实施方案包括(1)在引发剂存在下将单体接枝聚合到淀粉上以形 成淀粉接枝共聚物；(2)交联该淀粉接枝共聚物，例如，通过添加交 联剂，如亚甲基双-丙烯酰胺以交联所述淀粉接枝共聚物；(3)调节该 交联淀粉接枝共聚物的pH值，如中和；(4)分离该交联淀粉接枝共 聚物；和(5)干燥该交联淀粉接枝共聚物。