[发明专利]一种植物栽培用交联发泡保水树脂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及保水树脂的制备方法，具体的说是一种植物栽培用交联发泡保水树脂的制备方法。

背景技术

高分子保水树脂是一类轻度交联的亲水性高分子聚合物，能吸收自身重量的几百倍乃至数千倍的蒸馏水，且保水能力强。其中，聚丙烯酸盐树脂(包括聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸钠)具有吸水倍率较高、吸水速度快、释水速度缓慢、保水性能良好等特点，已越来越多地在农、林业植物栽培、抗旱保苗、沙漠治理等领域应用，对于干旱缺水地区和沙漠化地区的农作物栽培、植树造林起到了重要的作用。然而，由于聚丙烯酸盐树脂内部网孔结构致密，孔径微小，而土壤中的水夹杂着泥沙、矿物质、肥料等物质，在反复吸水、释水过程中，易造成网孔堵塞，致使吸水倍率大幅度下降，保水率偏低。据有关研究人员测试，目前农林业使用的聚丙烯酸盐树脂，吸泥水(含5％泥土)倍率仅为72～153g/g，保泥水率为53～70％。为此，农、林业种植户通常采用增大树脂用量的办法来弥补，致使种植成本较高，影响了保水树脂的大面积推广。近年来，国内外研究单位和生产企业采用各种方法研究开发改性聚丙烯酸盐保水树脂，以提高树脂在土壤中的吸泥水倍率和保水率，降低使用成本。如：以淀粉、纤维素、丙烯酸和聚乙烯醇为原料，采用微波辐射、反相悬浮聚合方法合成保水树脂；又如：以亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，过硫酸铵和亚硫酸氢钠为氧化还原剂，采用水溶液聚合法合成高岭土复合聚丙烯酸钠—丙烯酰胺复合保水树脂；再如：以丙烯酸和氢氧化镁为原料，过硫酸钾为引发剂，苯二磺酰胺和硝基脲为复合发泡剂，合成发泡型聚丙烯酸镁吸液树脂。检索大量的专利文献和公开发表的研究论文，尚未发现采用氢氧化钾和丙烯酸为原料，添加二氧化硅、环氧氯丙烷、对苯磺酰叠氮、亚硫酸氢钠，制成植物栽培用交联发泡保水树脂的报道。

发明内容

为了克服现有聚丙烯酸盐树脂在农、林业植物栽培中存在的反复吸水、释水后网孔易堵塞，吸泥水倍率和保泥水率低，使用成本偏高等缺陷，本发明提供了一种植物栽培用交联发泡保水树脂的制备方法，其特征是：以氢氧化钾和丙烯酸为基本原料，添加二氧化硅、环氧氯丙烷、对苯磺酰叠氮、亚硫酸氢钠，通过中和化学反应、引发聚合、交联发泡、挤出切粒、沸腾床干燥、冷却包装工艺制成保水树脂。本制备方法生产的保水树脂网孔结构疏松、孔径和比表面积增大，与非发泡聚丙烯酸钾树脂相比，密度降低15～18％，吸泥水(5％泥土)倍率提高38～45％，保泥水(5％泥土)率提高16～20％，特别适用于农、林业植物栽培。

为实现本发明目的所采用的具体技术方案是：

材料  纯度为99.0～99.9％的氢氧化钾，纯度为99.5～99.9％的丙烯酸乳液，颗粒度为2～5μm的二氧化硅，环氧氯丙烷，对苯磺酰叠氮，亚硫酸氢钠。

配方氢氧化钾23～28质量份，丙烯酸乳液63～70质量份，二氧化硅5～10质量份，环氧氯丙烷0.05～0.12质量份，对苯磺酰叠氮0.3～0.6质量份，亚硫酸氢钠0.4～0.8质量份。

制备方法 将用蒸馏水稀释至25％浓度的氢氧化钾溶液，置于反应釜中，控制反应釜搅拌速度60r/min，加入丙烯酸乳液，控制釜内温度70±1℃，中和反应40～45min；加入二氧化硅、环氧氯丙烷，搅拌混合8～10min；再加入对苯磺酰叠氮，继续搅拌3～5min；置于盘式反应器中，加入亚硫酸氢钠，引发聚合，控制聚合温度112～118℃，聚合时间4～6min；待聚合物形成凝胶体后，置于密闭恒温橱中进行交联发泡，控制发泡温度138±1℃，发泡时间25～30min；然后，自然冷却90～120min，置于异向锥型双螺杆挤出机中，切成φ0.15×2mm的颗粒料，经过沸腾床115～120℃干燥200～240min后，再经自然冷却，包装而成交联发泡保水树脂。

本发明的有益效果是：①以氢氧化钾和丙烯酸为基本原料，设计了中和化学反应→引发聚合→交联发泡→挤出切粒→沸腾床干燥→冷却包装过程的生产工艺和操作条件，使交联发泡保水剂实现工业化生产；②采用环氧氯丙烷为交联剂，二氧化硅为填充改性剂，亚硫酸氢钠为引发剂，对苯磺酰叠氮为发泡剂，控制发泡温度为138±1℃，发泡时间为25～30min，使聚丙烯酸钾树脂在密闭的恒温橱内发泡，增大了聚丙烯酸钾树脂内部的网孔孔径和比表面积，从而提高了吸泥水倍率和保泥水率；③本发明制成的交联发泡保水树脂，与非发泡聚丙烯酸钾树脂相比，密度降低15～18％，吸泥水(5％泥土)倍率提高38～45％，保泥水(5％泥土)率提高16～20％，特别适用于农林业植物栽培。

具体实施方式