[发明专利]一种以低品位岩浆土为主要原料的保水材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种以低品位岩浆土为主要原料制备的保水材料，其主要原料包括岩浆土、膨胀珍珠岩、N‑异丙基烯丙烯酰胺、木薯淀粉、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐、氧化锌。本发明通过改进的水溶液聚合法制得粘性浊液，在搅拌和升温的情况下固化得到凝胶，最后干燥和切割造粒制得保水材料。保水材料吸去离子水倍率731~977g/g、吸自来水倍率658~830g/g、吸0.9%氯化钠水溶液倍率121~175g/g；有效促进了有机与低品位岩浆土复合保水材料在农业领域中应用，具有变废为宝的作用；还能起到增加土壤的保水性并改良土壤的结构，可广泛应用于农林业保水缓释、盐碱地抗盐性能提高、沙漠化治理和园艺等领域。

技术领域

本发明属于有机与无机复合材料和农业保水材料领域，具体涉及一种以低品位岩浆土为主要原料制备高性能保水材料的方法。

背景技术

我国颁布的“十三五”规划纲要中，着重强调了农业的可持续发展。而制约农业可持续发展的关键因素是土壤的干旱和贫瘠，因此研发保水材料以解决土壤缺水问题成为发展农业的有效途径。吸水树脂高分子材料是传统的保水材料，其具有交联网络并能够通过水化作用吸水形成凝胶。然而吸水树脂面临单体原料价格高、反应过程不易控制且在土壤中的降解困难等一系列问题，所以寻求复合的高性能吸水材料成为发展趋势。

中国专利CN 105295926A公开了利用吸水树脂和秸秆细粉复合的抗结块保水剂的方法；中国专利CN 103059224A公开了利用丙烯酸和淀粉复合的高吸水树脂的方法；中国专利CN 102617815A公开了坡缕石与丙烯酸复合的营养型吸水树脂的方法；中国专利CN103923257B公开了利用高岭土或膨润土与丙烯酸类单体复合的超吸水树脂的方法。上述专利都达到了农业领域保水剂性能的要求，但有机天然高分子与丙烯酸类树脂复合需要较多的引发剂和交联剂，制备过程严格且存在污染环境的风险；而无机矿物与丙烯酸类复合吸水树脂需要丙烯酸类的单体量较多、且对无机矿物的品位要求较高，这无形中加大了作为农业保水材料的成本。

低品位岩浆土是在火山爆发过程中火山灰或熔岩的混合物，由于较高的硅铝成分、较少的营养物质、难于加工利用等缺陷导致其在矿物开采过程中作为固体废弃物来处理。

因此如能将低品位岩浆土利用，会很大程度上解决资源浪费和环境污染等问题。岩浆土具有插层和多孔构造、较稳定的四面体骨架结构，使得其存在作为保水材料的潜质。岩浆土作为保水材料的基质，相较于高品位坡缕石、高岭土、膨润土等矿产资源具有非常大的优势，且有望成为有机与无机复合保水材料在农业领域中应用的替代物。

发明内容

为了克服现有技术中对于低品位岩浆土的资源浪费和因此而造成的环境污染问题，以及为了促进有机与无机复合保水材料在农业可持续发展方面的应用，并提高低品位岩浆土的开发与利用，本发明提供一种综合应用低品位岩浆土、膨胀珍珠岩和N-异丙基烯丙烯酰胺等为主要原料制备高性能保水材料及其制备方法。

本发明的技术解决方案是这样实现的：

一种以低品位岩浆土为原料的保水材料，组成物料包括：岩浆土、膨胀珍珠岩、N-异丙基烯丙烯酰胺、木薯淀粉、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐和氧化锌纳米粉体；

所述岩浆土质量分数为60~70%，膨胀珍珠岩5~7%，N-异丙基烯丙烯酰胺15~20%，木薯淀粉3~5%，偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐0.15~0.35%，氧化锌0.25~0.55%，上述物料质量分数之和为百分之一百；

所述岩浆土为低品位，是开采高岭土、珍珠岩或膨润土矿物过程中的废弃物料，其经筛分、除杂等步骤后，粉碎至230~325目；

所述膨胀珍珠岩为开孔膨胀珍珠岩，粒度大小为200~270目；

所述N-异丙基烯丙烯酰胺、偶氮二异丙基咪唑啉盐酸盐、氧化锌纯度均为工业级别。

所述的以低品位岩浆土为主要原料的保水材料的制备方法，具体包括以下步骤：