專利名稱：一種緩釋腐殖酸微球保水劑及其制備方法
技術領域：
本發明涉及一種緩釋腐殖酸保水劑，更具體地說是涉及一種聚丙烯酸/凹凸棒 粘土/腐殖酸微球保水劑及其制備方法。 背錄技術
具有緩釋肥功能的保水劑，其制備方法一種是把肥料簡單地包裹在保水劑里.
另一種是使二者發生某種形式的化學反應，從而使兩者有機結合起來。Guo等人 將氨水、尿素和磷酸氫二銨等肥料溶于水，聚合反應時將這些成分包裹在羧甲基 淀粉-g-丙烯酸保水劑網絡中，得到具有緩釋氮肥和磷肥的保水劑。肥料主要是通 過氨鍵和范德華力結合在樹脂網絡上，但同時也有物理填充形式存在于樹脂網絡 中的肥料，釋放速度較快。通過酯化反應將磷酸鍵合到聚乙烯醇上，可得到具有 緩釋磷肥功能的保水劑。通過淀粉或聚苯乙烯包膜尿素顆粒，然后經過反相懸浮 聚合或表面交聯，也可得到對尿素具有一定緩釋性能的保水劑。
腐殖酸是構成土壤營養成分的重要物質，具有剌激植物生長發育、增加作物 的抗逆性、改善植物的營養狀況的功效，能夠提高土壤的保肥、保水能力。腐殖 酸在結構中分布有羧基、羥基、羰基等活性功能基團，是一種多極性官能團的物 質，可生成水溶性鹽類，具有良好的配位、蟹合和化學反應能力。因此，腐殖酸 可以與丙烯酸等親水性單體或淀粉等親水性天然高分子發生接枝共聚反應，使所 制備的保水劑具有吸水、保水和營養土壤的協同功能。我們將腐殖酸鈉與丙烯酸 或丙烯酰胺進行復合聚合，將腐殖酸化學鍵合到樹脂網絡上，得到了對腐殖酸鈉 具有一定緩釋性能的保水劑(申請號200610042899.9具有緩釋肥料功能的納米復 合保水劑及其制備方法)。但在實際使用時粉末狀的產品釋放速率較快。
凹凸棒粘土是一種鏈層結構的鎂鋁硅酸鹽礦物，具有眾多相互平行的納米尺 度的孔道，具有良好的吸附性能。利用凹凸棒粘土的吸附性能吸附腐殖酸，然后 再利用凹凸棒粘土與丙烯酸或丙烯截胺的可聚合性，設計并研制具有緩釋功能的
微球保水劑。
發明內容
本發明的目的就是提供一種具有緩釋肥料功能的微球復合保水劑。 本發明可以通過以下措施來實現
采用凹凸棒土、腐殖酸和丙煒酸作為保水劑的主要原料，先將凹凸棒土造粒 制成微球，吸附腐殖酸后，在引發劑和交聯劑存在的條件下，在水溶液中經共聚、 交聯、洗煤、干燥制成具有緩釋肥料功能的微球保水劑。
凹凸棒土是一種具鏈層狀結構的含水富鎂硅酸鹽粘土礦物，其結構屬2: 1型 粘土礦物。凹凸棒粘土表面有三種類型的吸附中心(1)硅氧四面體層因類質同晶 置換產生的弱電子供給氧原子，它們與吸附核的作用很弱。(2)在纖維邊緣與金屬 陽離子Mg^配位的結晶水分子(OH2),它可與吸附核形成氫鍵。(3)在四面體層 外表面上由Si-O-Si橋氧鍵斷裂形成的Si-OH基不僅可以接受離子，而且可以與晶 體外表面的吸附分子相互結合，還可以與某些有機試劑形成共價鍵。凹凸棒粘土 由于有較大的表面積，可以通過物理吸附和化學吸附吸附物質。物理吸附的實質 是通過范德華力將吸附質分子吸附在凹凸棒粘土的內外表面化學吸附是分子間 經化學鍵在凹凸棒粘土表面形成吸附中心。腐殖酸是一種多極性官能團的物質， 結構中分布有羧基、羥基、羰基等活性功能基團，因而被凹凸棒粘土所吸附。
一種緩釋腐殖酸微球保水劑，其特征在于原料的重量份數為丙烯酸100份，
凹凸棒土 10-50份，腐殖酸20-60份，引發劑0.05-1.0份，交聯劑0.05-1.0份；其
中交聯劑為N，N'亞甲基雙丙烯酰胺引發劑選自硫酸銨或者過硫酸鉀。
具有緩釋肥料功能微球保水劑的制備方法是，將丙烯酸加入反應器中，加入
蒸餾水溶解后，再加入吸附腐殖酸凹凸棒粘土微球、交聯劑和引發劑，升溫至
40-70*0反應24小時，反應結束后，產物用含有甲醇的水溶液洗滌，在60-80下
烘干至恒重，干燥。
凹凸棒土是從天然礦石中采選而得，經粉碎后進行造粒,粒徑在l-10mm之間。 將凹凸棒土微球置于腐殖酸的飽和溶液中，吸附飽和后，直接加入反應體系
中進行原位聚合。采用不同直徑的凹凸棒土微球，其吸附腐殖酸的量不同，其緩
釋時間也不一樣。
本發明具有以下優點(1)制備的微球與水接觸時，微球吸水溶脹后對包裹 或結合的腐殖酸的溶解擴散產生阻礙效應，這樣就會使腐殖酸的釋放速度減慢， 使制得的產品既有一定的吸水、保水保墑性，又具有一定的肥效性、緩釋性；(2)
由于使用了腐殖酸，使復合材料具有緩釋肥料的功能，實驗測試表明，該復合材
料的緩釋性能達到了40天以上(3〉該復合材料吸水倍數達到了 300-500g/g,滿 足了干旱條件下對吸水保水材料的要求；(4)使用后土壤理化性能測試表明，該 微球比普通復合材料有更好的土壤改良作用。
保水劑特點是既保持了產品在農業上應用諸多優點，又能給作物緩慢釋放養 分，具有潛在的應用前景。
具體實施例方式
實施例1:
選用粒徑lmm凹凸棒土微球，置于腐殖酸的飽和溶液中，吸附4小時后備用。 將7.208丙烯酸加入到反應器中，加入2Qml蒸餾水溶解后，加入5.0g吸附有腐殖 酸的凹凸棒土微球、122.3mgN，N'亞甲基雙丙烯酰胺和18.4pig過硫酸鉀，升溫至 70C反應3h。反應結束后，產物用甲醉/水溶液洗滌，然后在7ox:下烘干至恒重。 本實施例中的產品每克吸蒸餾水480克，色澤為黑色。
實施例2
選用粒徑2mm凹凸棒土微球，置于腐殖酸的飽和溶液中，吸附6小時后備用。 將7.208丙烯酸加入到反應器中，加入20ml蒸餾水溶解后，加入4.28吸附有腐殖 酸的凹凸棒土微球、122.3mgN,N'亞甲基雙丙烯酰胺和18.4mg過硫酸鉀，升溫至 70"C反應3h。反應結束后，產物用甲醇/水溶液洗滌，然后在70'C下烘干至恒重。 本實施例中的產品每克吸蒸餾水425克，色澤為黑色。
實施例3
選用粒徑4mm凹凸棒土微球，置于腐殖酸的飽和溶液中，吸附8小時后備用。 將7.20g丙烯酸加入到反應器中，加入20ml蒸館水溶解后，加入5.2g吸附有腐殖 酸的凹凸棒土微球、122.3mgN，N'亞甲基雙丙烯酰胺和18.4mg過硫酸鉀，升溫至 (TC反應3h。反應結束后，產物用甲醇/水溶液洗滌，然后在70"下烘干至恒重。 本實施例中的產品每克吸蒸餾水328克，色澤為黑色。
實施例4
選用粒徑8mm凹凸棒土微球，置于腐殖酸的飽和溶液中，吸附16小時后備 用。將7.208丙烯酸加入到反應器中，加入20ml蒸餾水溶解后，加入3.8g吸附有 腐殖酸的凹凸棒土微球、122.3mgN，N'亞甲基雙丙烯酰胺和18.4mg過硫酸鉀，升 溫至7(TC反應3h。反應結束后，產物用甲醇/水溶液洗滌，然后在7(TC下烘千至 恒重。本實施例中的產品每克吸蒸餾水381克，色澤為黑色。
權利要求
1、一種緩釋腐殖酸微球保水劑，其特征在于原料的重量份數為丙烯酸100份，凹凸棒土10-50份，腐殖酸20-60份，引發劑0.05-1.0份，交聯劑0.05-1.0份；其中交聯劑為N，N′亞甲基雙丙烯酰胺；引發劑選自硫酸銨或者過硫酸鉀。
2、 如權利要求1所述保水劑的制備方法，其特征在于將丙烯酸加入反應器中，加入蒸餾水溶解后，再加入吸附腐殖酸凹凸棒粘土微球、交聯劑和引發劑，升溫至40-70t:反應2-4小時，反應結束后，產物用含有甲醇的水溶液洗滌,在60-80 下烘干至恒重，干燥。
3、 如權利要求2所述的方法，其特征在于凹凸棒粘土微球的粒徑為l-10mm。
全文摘要
本發明涉及一種聚丙烯酸/凹凸棒粘土/腐殖酸微球保水劑及其制備方法。本發明以丙烯酸、凹凸棒土和腐殖酸為主要原料，經造粒、吸附、共聚、交聯、洗滌、干燥等工藝，制成具有緩釋肥料功能的微球保水劑。保水劑吸蒸餾水的倍數為300-500g/g。保水劑特點是既保持了產品在農業上應用諸多優點，又能給作物緩慢釋放養分，具有潛在的應用前景。
文檔編號C05F11/02GK101177357SQ200610104909
公開日2008年5月14日 申請日期2006年11月11日 優先權日2006年11月11日
發明者琴 汪, 王愛勤, 鄭易安 申請人:中國科學院蘭州化學物理研究所