[发明专利]一种复合缓释钾肥保水剂

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有钾肥缓释功能的复合保水剂。

背景技术

保水剂是一种具有优异性能的新型功能高分子材料，通常可以吸收比自身重几百倍甚至上千倍的水，而且在加热或加压条件下也不易失水。自从20世纪60年代美国北方农业部合成出第一例保水剂以来，保水剂在农林业方面的应用一直是最具潜力和前景的应用研究领域。为适应不同的用途，多种具有不同结构和性质的原材料已经用于保水剂的制备，目前已经形成最具代表性的三大体系：淀粉系、纤维素系和合成树脂系。淀粉系保水剂是研究较早也是研究较多的一类保水剂，通常具有较高的吸水倍率，但此类保水剂耐盐碱性、耐酶腐性和凝胶强度较差，使用寿命较短。相比之下，纤维素类保水剂表现出较好的耐盐碱性，但其吸水倍率较低。因此，当前实际应用中产量和用量最大的仍是基于丙烯酸或丙烯酰胺的合成系保水剂，其虽然具有制备工艺简单，产品吸水能力强和应用范围广等优点，但此类保水剂为电解质型聚合物，耐盐碱性仍然较差，生产成本较高，功能较单一。近年来，在合成系保水剂中引入廉价、多功能和耐盐性强的无机原料对其进行改性，走复合化道路成为当前首选和有效的方法。无机原料的复合不但提高了丙烯酸类保水剂的耐盐性能，而且还大大降低了生产成本、赋予保水剂的多功能化和实现无机原料的高值化利用。生产成本的降低和保水剂性能的提升更有助于此类材料在农林等各领域的推广和应用普及。

草木灰是草本或木本植物燃烧后的残余物，其含有凡植物所含的几乎所有矿质元素，是一种肥效显著的无机肥料。其中含量最多的是钾元素，一般含钾6-12％，其中90％以上是水溶性，以碳酸盐形式存在；其次是磷，一般含1.5-3％；还含有钙、镁、硅、硫和铁、锰、铜、锌、硼、钼等微量营养元素。草木灰可以作为生活的副产品、生产的副产品和秸秆发电厂的副产品收集起来。所以，草木灰是一种来源广泛、成本低廉、养分齐全、肥效明显的无机肥料。然而，草木灰为强碱性，且易溶于水，其直接施用在土壤中利用率较低，肥料容易流失。所以利用草木灰作为无机组分开发一种兼具保水和肥料缓释性能的新型复合保水剂具有显著的现实意义。尤其是在可持续发展的观念和相应的技术体系开发越来越受到关注和重视的今天，利用自然中存在的资源，采用合理的技术，开发可用于生产和生活的新材料对开展循环经济具有举足轻重的意义。在保水材料的开发中，在满足现实需求的同时要做到：改善资源的利用状况，保持生态的良性循环；寻求最佳的物质/能源投入产出模式和资源利用模式，进一步减少和防止对环境和生态的二次污染；充分利用地域优势，利用废弃资源，变废为宝。为此，以发展高效农业兼顾恢复西部生态环境为目标，以抗旱保水和改良土壤为背景，以具有肥料缓释性能的新型节水材料的开发和资源的高值化利用为为导向，在大量实验工作的基础上，综合考虑农林业应用型保水剂应具有吸水保水、耐盐碱、低成本和多功能的需求，设计并研制具有缓释功能的有机无机复合保水剂具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有缓释肥料功能的有机无机复合保水剂。

本发明可以通过以下措施来实现：

本发明采用丙烯酸、丙烯酰胺和草木灰作为制备复合保水剂的主要原料，添加引发剂和交联剂，在水溶液中经共聚和交联、干燥制成具有缓释肥料功能的复合保水剂。

草木灰是草本或木本植物燃烧后的残余物，其含有凡植物所含的几乎所有矿质元素，是一种肥效显著的无机肥料。然而，在实际应用中草木灰的利用率较低。利用草木灰的含钾量高和碱性的特点，将其引入到高吸水网络中制备有机-无机复合保水剂，减少工业碱的用量和赋予材料肥料释放性能。

一种复合缓释钾肥保水剂，其特征在于保水剂原料的质量份数为：丙烯酸100-200份，丙烯酰胺80-200份，草木灰40-200份，引发剂1.0-5.0份，交联剂0.5-4.0份；所述引发剂选自过硫酸铵，交联剂选自N，N’-亚甲基双丙烯酰胺；保水剂通过下列方式来制备：

将丙烯酸加入反应器中，加蒸馏水溶解后用碱性物质中和，再加入丙烯酰胺、草木灰、交联剂混合均匀，最后加入引发剂，升温至40-70℃反应，反应结束后烘干至恒重，产物为复合缓释钾肥保水剂。

本发明草木灰的作用是它不但显著提高吸水性能，而且能够赋予材料缓释肥料。草木灰不需要进一步处理，可以直接使用，使合成工艺得以简化。草木灰来源广泛，肥料充足，价格低廉。