[发明专利]一种淀粉保水剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种淀粉保水剂及其制备方法，属于土壤干旱治理领域。

背景技术

干旱缺水是世界范围内农业持续发展的主要制约因素，特别是中国西北地区。目前我国45%的地区年均降水量不足400mm，灌溉农田缺水300多亿/m²。在植物利用降水的部分中，被植物无效消耗的蒸腾作用又占植物利用水分的95%以上。因此，降低土壤表面蒸发和降低作物蒸腾，就成为提高农田水分利用效率的重点。在农业生产实际中，最直接和有效的途径就是化学节水技术，而保水剂是农业生产中用来解决干旱胁迫的有效方法之一。

  保水剂的研制始于20世纪60年代，主要是一些交联丙烯酸类合成的高分子吸水剂，按原料来源可分为淀粉系、纤维素系及合成树脂系等，这些高分子含有很多吸水基团，能在短时间内吸收超越自身质量几百几千倍的水分并保存，从而在作物周围形成“蓄水球囊”，供作物生长发育用。Suda K等研究了用辐射法使丙烯酸和(或)丙烯酰胺共聚，研究发现与单一单体聚合相比，用两种单体聚合的产品，无论吸水能力还是耐盐性都增强了。马俊红等以丙烯酸为原料、自制的丙烯酸烯丙酯为交联剂，采用溶液聚合法合成了具有较高耐盐性的聚丙烯酸类吸水凝胶。张俊平等合成了聚丙烯酸(聚丙烯酰胺)/凹凸棒粘土复合高吸水性树脂，改善了高吸水性树脂（SAP）的抗盐性能并降低了生产成本。刘永兵等以丙烯酰胺和丙烯酸为原料，用蒙脱土作为无机添加剂，依据均匀设计法设计试验，采用水溶液聚合法合成了抗温抗盐性吸水剂。Homidian等将丙烯酰胺与丙烯酸共聚，其吸水速率较纯的聚丙烯酸提高了1个数量级。吴季怀等采用高温快速的水溶液聚合方法合成了高岭土/聚丙烯酸高吸水性复合材料。

上述新型淀粉保水剂的制备方法，除了自由基共聚反应外，都是用水溶液聚合来获得保水剂，且制备周期较长，干燥后易潮。自由基共聚反应就是可溶性淀粉、丙烯酸和丙烯酰胺单体在引发剂过硫酸钾下转化成自由基而引起的聚合反应。自由基共聚合的方法主要有水溶液聚合、乳液聚合、悬浮聚合等。水溶液聚合方法具有工艺简单，成本较低，操作安全方便，不必回收溶剂等优点，且在聚合时散热容易，使生成的聚合物分子量均匀。同时，若将尿素等非电解质肥料与保水剂结合应用，能迅速吸收比自身重数百倍甚至上千倍的水，还具有反复吸水功能和缓慢释放水分供作物利用功能，充分发挥了保水剂的保水和保肥作用。保水剂作为土壤添加剂，在土壤中稳定性越好，pH值应接近中性，无毒无臭无害，有效期越长，效益越高，用于农林业方面不会造成环境污染。因此，淀粉保水剂在保证安全性和稳定性的前提下，提高保水剂的保肥性能，推进我国节水农业的快速发展。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有的技术，提供一种淀粉保水剂及其制备方法。该淀粉保水剂在干旱土壤的环境下，能快速获得水分，保持农作物生长过程中所需水分；同时，能改良土壤结构，减少土壤水分养分流失，提高水肥利用率。淀粉保水剂的制备工艺简单，成本低廉，易于推广。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种淀粉保水剂的制备方法，以可溶性淀粉和尿素为原料，先加入胶黏剂，再加入引发剂，采用水溶液聚合法而制得淀粉保水剂。

所述的胶黏剂为将丙烯酰胺、氢氧化钠、丙烯酸、蒸馏水于烧杯中混匀，其中氢氧化钠中和一部分丙烯酸得到丙烯酸钠，丙烯酸钠和丙烯酸胺共聚交联得到树脂。

所述的引发剂为过硫酸钾。

淀粉保水剂的制备方法，具体包括以下步骤：

（1）淀粉糊化：称取2.30~4.00wt%可溶性淀粉溶液置于三口圆底烧瓶中，加入蒸馏水，于90℃恒温水浴锅中保温，匀速搅拌70~130min，使淀粉成透明糊状；

（2）降温处理：通入氩气，往糊化后的淀粉中加入0.044g/mL的尿素溶液，匀速搅拌至温度降至55~75℃；

（3）胶黏剂配制：将丙烯酰胺、氢氧化钠、丙烯酸、蒸馏水于烧杯中混匀，其中氢氧化钠中和一部分丙烯酸得到丙烯酸钠，丙烯酸钠和丙烯酸胺共聚交联得到树脂，剩余部分的丙烯酸作为反应引发剂；预热3~5min后，缓慢滴入经步骤（2）处理的淀粉中，反应温度为55~75℃，匀速搅拌使其充分反应；

（4）引发聚合：加入0.50~1.50wt%过硫酸钾溶液，搅拌5min后，停止搅拌，停止通氩气，保持反应器密封，在55~75℃恒温水浴中反应3h，制得透明淀粉保水剂；

（5）干燥：将透明淀粉保水剂置于干净的烧杯中，于95~105℃恒温烘干箱内烘干至样品呈黄褐色，加入无水乙醇浸泡24h后，将乙醇挥干，制得淀粉保水剂。