[发明专利]农林用高吸水性树脂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种农林用高吸水性树脂及其制备方法，农林用高吸水性树脂整体呈三维网络结构；分子链由丙烯酸链段、丙烯酸钠链段、丙烯酸‑2‑乙基已酯链段、丙烯酰胺链段和双丙烯酰胺封端的聚醚型聚氨酯链段构成；双丙烯酰胺封端的聚醚型聚氨酯作为交联剂，其中聚醚为聚四氢呋喃，聚四氢呋喃的数均分子量为800～2000g/mol；制备方法为：以丙烯酸、丙烯酸钠、丙烯酸‑2‑乙基已酯和丙烯酰胺为反应单体，同时以双丙烯酰胺封端的聚醚型聚氨酯为交联剂在引发剂的作用下进行聚合反应，制得农林用高吸水性树脂。本发明的制备方法简单，有效解决了现有技术中农林用高吸水性树脂存在的问题。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种农林用高吸水性树脂及其制备方法。

背景技术

高吸水性树脂是一种含有羧基、羟基等强亲水性基团，并具有一定交联度网络结构的高分子聚合物，它具有良好的吸水性和保水性。

自然界中的物质吸水有两种类型：一种是物理吸附，主要是毛细管吸附原理；另一种是化学吸附，通过化学键的方式把水和亲水性物质结合在一起成为一个整体。高吸水性树脂是具有三维空间网络结构的高聚物，含有大量羧基(-COO-)、羟基(-OH)、氨基(-NH₂)等亲水性官能团，形成吸水动力，通过吸水和溶胀两种方式进行吸水，当聚合物接触水时，水分子渗入树脂中使树脂膨胀，进一步亲水而凝胶化，呈现高吸水性状态，由于其具有一定的交联度，保证了树脂吸水后并不溶解于水。在高吸水性树脂内部，高分子电解质离子间的相斥作用(渗透压作用)使水进入分子而扩张，但交联作用使水凝胶具有一定的强度(橡胶弹性力)，当二者达到平衡时，树脂吸水达到饱和，所吸收水分既有物理吸附，又有化学吸附，因此能吸收自身重量几百至上千倍的水或几十倍的生理盐水，三维网络结构使其不溶于水并缓慢释放所吸收的水分，即使在受压的情况下也很少流出而具有很好的保水性。

将高吸水性树脂与土壤或者与农作物种子进行结合，不仅可以很大程度地改善土壤的保水、保温、透水性能，减少农作物在生长过程中的浇灌次数和用水量，而且对于昼夜温差较大的气候恶劣地区，高吸水性树脂和泥土进行混合后，可以减小泥土的昼夜温差，有利于提高农作物的气候适用性和产量。高吸水树脂凭借其吸水保水性强、无毒等独特的性能，在造林绿化方面得到了越来越广泛的应用。因此，随着研究的进一步广泛和深入，目前高吸水性树脂在农业、林业及园艺绿化中的应用将会更加广泛和深入。

但高吸水性树脂在农、林及园艺绿化的应用过程中发现了许多问题，比如，吸水速度过快导致其与土壤抢水、保水能力太强导致其释放水的速度太慢、凝胶强度低、可重复使用次数低等等，这在较大程度上制约了高吸水性树脂在农、林及园艺绿化中的进一步应用。

发明内容

本发明的目的是解决现有技术存在的高吸水性树脂吸水速度过快导致其与土壤抢水、保水能力太强导致其释放水的速度太慢、凝胶强度低、可重复使用次数低等问题，提供一种农林用高吸水性树脂及其制备方法。

为了达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

农林用高吸水性树脂，整体呈三维网络结构；分子链由丙烯酸链段、丙烯酸钠链段、丙烯酸-2-乙基已酯链段、丙烯酰胺链段和双丙烯酰胺封端的聚醚型聚氨酯链段构成；双丙烯酰胺封端的聚醚型聚氨酯作为交联剂，其中聚醚为聚四氢呋喃，聚四氢呋喃的数均分子量为800～2000g/mol。

高吸水性树脂的吸水过程是一个很复杂的过程，分为三个步骤，即水分子向高分子网络扩散、水化作用导致大分子链松弛、大分子链向空间扩散。在高吸水性树脂的吸水膨胀过程中，其三维交联网络结构扩张的同时也产生相应的弹性收缩力，随着吸水量的增大，网络内外的渗透压差趋向于零而随着网络扩张其弹性收缩力也在增加，逐渐抵消阴离子的静电斥力，当这种弹性收缩力与阴离子的静电斥力相等时，高吸水性树脂达到吸水平衡，同时也制约了高吸水性树脂进一步吸水。树脂网络是吸水能力强大的结构因素，三维空间网络的孔径越大，吸水倍率越高；反之，孔径越小，吸水倍率越低。