[发明专利]可生物降解的农用保水材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料领域，涉及一种保水剂，具体涉及一种可生物降解的农用保水材料及其制备方法。

背景技术

保水材料的应用领域很广泛，尤其是在农业保湿、土壤改良等方面有着优越的应用前景。但是，目前保水材料主要有丙烯酸类、淀粉类和纤维素类等三大类。目前应用最广泛的、生产量最大的是丙烯酸类保水剂，优点是吸水力强，吸水速度快，缺点是不能降解，释放水的能力较差，而且耐盐碱性差。淀粉类保水剂的优点成本较低，生物降解，不污染土壤，但缺点是耐盐碱性差，降解速度过快，使用寿命较短，无法起到缓释的功能。纤维素类保水剂的优点是耐盐碱性好，但缺点是吸水性差。

CN101104664A公开了利用丙烯酸和丙烯酰胺共聚制备保水剂的方法。该方法生产的保水剂虽然吸水性更高（脱盐水300-1500倍），凝胶强度高，耐盐碱性突出，但是其仍然不能生物降解，长期可能会导致土壤板结。CN03120346公开了一种有机-无机复合保水剂及其制备方法，即利用丙烯酸和凹凸棒土混合后在引发剂和交联剂的作用下，60-90℃反应3-5小时得到保水材料。该保水剂虽然成本低，吸水性较好，但是其不能降解，长期使用会影响土壤的成分，而且反应时间较长，生产效率较低。

CN1631970A采用淀粉、凹凸棒土与丙烯酰胺在水溶液中经过共聚、交联、碱水解、洗涤、干燥、粉碎、过筛等工序制得复合型保水剂。该保水剂虽然吸水性较好，也可以降解，但是该生产方法需要对凹凸棒土先进行盐酸浸泡24小时，再与丙烯酰胺、淀粉等共聚反应3-5小时，然后再碱洗1小时，最后干燥很久至恒重，该生产方法生产效率过低，而且凹凸棒土为无机填料，长期使用后残留在土壤中会影响土壤的组分。

发明内容

本发明的目的就是针对现有技术存在的问题，提供一种可生物降解的农用保水材料，既能生物降解，又能具有优异的凝胶强度，高耐盐碱性，不影响土壤的组分。

本发明同时提供一种可生物降解的农用保水材料的制备方法，方法简单，生产高效，成本低廉。

本发明所述的可生物降解的农用保水材料，各组分及其组分的重量分数为：生物降解树脂：10-30%、吸水性单体：10-30%、自由基引发剂：0.1-1%、可再生材料：20-60%、多元醇：10-15%和水：5-10%。

生物降解树脂为脂肪族二元羧酸和脂肪族二元醇得到的脂肪族聚酯，脂肪族醇酸化合物得到的脂肪族聚酯或脂肪族二元羧酸、芳香族二元羧酸与脂肪族二元醇得到的半芳香族聚酯。生物降解树脂在生物降解树脂的降解过程中，又可以起到一定的缓释功能。

生物降解树脂为聚丁二酸丁二醇酯（PBS）、聚丁二酸-己二酸-丁二醇酯（PBSA）、聚乳酸（PLA）、聚己二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯（PBAT）、聚己内酯（PCL）、聚乙醇酸（PGA）、聚丁二酸-对苯二甲酸-丁二醇酯（PBST）、聚丙撑碳酸酯（PPC）、聚乙撑碳酸酯（PEC）或聚羟基烷酸酯系列的一种或多种。

聚羟基烷酸酯系列为聚羟基丁酸酯（PHB）、聚羟基丁酸-戊酸酯（PHBV）、聚羟基丁酸-己酸酯（PHBHX）或聚3,4-羟基丁酸酯（P3,4-HB））的一种或多种。

吸水性单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、异丙基丙烯酸、二甲基丙烯酸、羟甲基丙烯酸、丙烯酸钠、甲基丙烯酸钠、异丙基丙烯酸钠、二甲基丙烯酸钠、羟甲基丙烯酸钠等、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、异丙基丙烯酰胺、双丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、羟甲基丙烯酰胺或甲叉双丙烯酰胺的一种或多种。

自由基引发剂为可以引发自由基反应的化合物，主要包括过氧化苯甲酰（BPO）、过氧化十二酰、过氧化苯甲酸叔丁酯、过氧化特戊酸叔丁酯、过氧化二碳酸二异丙酯、过氧化二碳酸二环己酯、偶氮二异丁腈（AIBN）、异丙苯过氧化氢、叔丁基过氧化氢、过氧化二异丙苯（DCP）、过氧化二叔丁基或二叔丁基过氧化二异丙苯（BIPB）的一种或多种。

本发明以生物降解树脂为保水剂的载体，通过加入吸水性单体，利用高效自由基引发剂使得吸水性单体与生物降解树脂发生接枝共聚，从而使得保水材料具有优异的凝胶强度，而且耐盐碱性提高。

可再生材料为可以持续发展再生的材料为淀粉、木粉、竹粉、面粉或纤维素的一种或多种。可再生材料的引入不但可以降低成本，也可以进一步提高其吸水性，还可以调节保水剂的降解速度。

所述的淀粉为玉米淀粉、木薯淀粉、马铃薯淀粉、小麦淀粉、绿豆淀粉或红薯淀粉的一种或多种。淀粉是一种含葡萄糖单元的天然高分子材料，分子链上大量的羟基使其获得了良好的吸水性。而且淀粉和生物降解树脂降解后对土壤起到一定得增肥作用，且淀粉在使用时不需要干燥。