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保水劑 使用的是高吸水性樹脂,它是一種吸水能力特別強的功能高分子材料。無毒無害,反復釋水、吸水,因此農業(yè)上人們把它比喻為"微型水庫"。同時,它還能吸收肥料、農藥、并緩慢釋放,增加肥效、藥效。高吸水性樹脂廣泛用于農業(yè)、林業(yè)、園藝、建筑材料;在工業(yè)方面可廣泛應用于石油化工、電纜、造紙、傳感器、滅火器具、纖維制品、化妝品、食品保鮮、膨脹玩具等。

干旱是全世界關注的大 事。本世紀50年代以來,隨著工業(yè)的快速發(fā)展和人口的急劇膨脹,氣候變暖干旱問題變的日益突出。這些問題促使各國科學家開始研究解決干旱問題的有效方法。20世紀50年代以前人類使用的吸水性材料主要為天然物質和無機物。例如天然纖維、天然蛋白質。50年代,goodrich公司開發(fā)了交聯(lián)聚丙烯酸 的生產技術,使得吸水性高分子物質應用于增黏劑 。

超強吸水性樹脂的出現(xiàn)是1961年美國農業(yè)部北方研究所c.r.russell等從淀粉 接枝丙烯腈開始研究,該吸水性樹脂最 初在亨克爾股份公司(henkelcorporation)工業(yè)化成功,其商品名為sgp(starch graft polymer),當時美國主要以農業(yè)為中心積極推廣應用,首先應用在土壤改良、保水抗旱、育種保苗等方面。

60年代末至70年代,美國starch、general  mills chemical,日本住友化學、三洋化成工業(yè)等公司相繼成功地開發(fā)了高吸水性樹脂。其中成效最 大 的是美國、日本、法國和德國等。

80年代開始出現(xiàn)用其他天然化合物衍生物經化學反應制取吸水性物質,合成超強吸水性樹脂的發(fā)展,促進應用研究的開展。

吸水性復合材料在20世紀80年代產生。由于它能改善超強吸水性樹脂的耐鹽 性、吸水速度、吸水后水凝膠的強度等許多性能,所以發(fā)展迅速。近年已開始研究吸水性高分子物的共混技術。這些為發(fā)展高吸水性材料提供了更加廣闊的前景。

中國高吸水性樹脂的研究工作起步較晚,80年代開始起步,近20年來全國已有近20個單位先后進行了研究,有的已轉入中試階段,并有小批量的生產。目前國內已有批量生產能力的廠家,這些生產廠的產品都是聚丙烯酸 鈉或淀粉 接枝聚丙烯酸 鈉,該類產品質量,除了化合物組成本身外,主要還和設備、技術、工藝有關。國外進口產品主要有比利時tc(terra cottem 土壤植被與科特姆簡稱),法國snf的aquasorb保水劑 ,德國stockhau sen生產的stocksorb保水劑 ,隨著國家對生態(tài)環(huán)境建設投資加大 和重視,國內保水劑 類產品研究、開發(fā)、生產呈現(xiàn)一輪高潮。

吸水原理：

保水劑 的吸水原理相同于一般saps,是高分子電解質分子鏈在水中酰胺 基和/或羧基團同性相斥使分子鏈擴張力和由于交聯(lián)點的限制分子鏈的擴張力而相互作用而成的。以聚丙烯酰胺 為例,保水劑 會有大 量酰胺 和羧基親水基團,利用樹脂內部離子和基團與水溶液相關成分的濃度之差產生的滲透壓及高分子電解質與水的親和力而可大 量吸水直至濃度差消失為止。而控制保水劑 達到令人滿意吸水程度的是橡膠彈力。分子結構交聯(lián)度越高,橡膠彈力越強,而橡膠彈力和吸水力的平衡點即是其表觀吸水能力。

由于分子結構交聯(lián),分子網絡所吸水分不能用一般物理方法擠出而起到保水作用。

由此,同樣組成的聚合物交聯(lián)度越低,吸水倍率相對越高,其保水性、穩(wěn)定性和凝強度就越低,反之亦然。所以,國際上對于使用周期較長的保水劑 自然需要較高的交聯(lián)度,并不追求高吸水倍率和速率。以聚丙烯酰胺 為例,其表觀倍率并不高,吸水速率也依粒徑不同差別很大 ,凝強度高的保水劑 吸水后有一定形狀,不易解體,利于土壤透氣,吸放水可逆性好。因為保水劑 一般摻入地下5至15厘米,故國際上現(xiàn)在更強調加壓下的吸水倍率。依粒徑不同,聚丙烯酰胺 型吸純水倍率150-300。

產品類別：

目前國內外的保水劑 共分為兩大 類,一類是丙烯酰胺 -丙烯酸 鹽 共聚交聯(lián)物(聚丙烯酰胺 、聚丙烯酸 鈉、聚丙烯酸 鉀 、聚丙烯酸 銨等);另一類是淀粉 接枝丙烯酸 鹽 共聚交聯(lián)物(淀粉 接枝丙烯酸 鹽 )。

聚丙烯酰胺 --聚丙烯酰胺 呈白色顆粒晶體狀,主要成分為:丙烯酰胺 65％-66％+丙烯酸 鉀 23％-24％+水8％-10％+交聯(lián)劑 0.5％-1.0％。在國際上,法國、德國、日本、美國和比利時等國所生產的保水劑 大 多屬于這類成分的產品。該產品的特點是:使用周期和壽命較長,在土壤中的蓄水保墑能力可維持4年左右,但其吸水能力會逐年降低。據(jù)黃土區(qū)造林試驗觀察,使用該類保水劑 造林后的當年,其吸水倍率維持在100-120倍,第二年吸水倍率降低20％-30％,第三年降低約40％-50％,第四年降低更多。

聚丙烯酸 鈉--聚丙烯酸 鈉為白色或淺灰色顆粒狀晶體,主要成分有:聚丙烯酸 鈉88％(其中含鈉24.5％)+水8％-10％+交聯(lián)劑 0.5％-1.0％。國內生產的保水劑 大 多是這種成分的產品。其主要特點是:吸水倍率高,吸水速度快,但保水性能只能保持2年有效。據(jù)造林試驗觀測,這類產品的吸水能力和吸水速率明顯高于聚丙烯酰胺 產品,在土壤中如遇充分給水,0.5-1.0小時后便迅速吸收自重的130-140倍的水分;但第二年的吸水倍率要降低約60％左右。由于聚丙烯酸 鈉會造成土壤中鈉離子含量的遞增,林業(yè)和農業(yè)用保水劑 的生產廠家大 多改為生產聚丙烯酸 鉀 或聚丙烯酸 銨。

淀粉 接枝丙烯酸 鹽 --淀粉 接枝丙烯酸 鹽 為白色或淡黃色顆粒狀晶體,主要成分為:淀粉 18％-27％+丙烯酸 鹽 62％-71％+水10％+交聯(lián)劑 0.5％-1.0％。這種產品在用于造林地蓄水保墑時,使用壽命一般只能維持1年多的時間,但吸水倍率和吸水速度等性狀極佳。據(jù)實驗室對黃土浸提液的吸水對比試驗,該類保水劑 在遇水后的15-20分鐘內即可吸收自重150-160倍的水分。

產品特性：

1,無毒.安 全環(huán)保,無毒無味,不污染植物,土壤和地下水,果樹花卉,植樹造林,無土栽培,植物保鮮運輸,大 田作物等.

土壤保水劑 和防水土流失劑 到最 終分解物為二氧化碳,水,氨態(tài)氮和鈉或鉀 離子,無任何殘留.

2,保墑省水.可有效抑制水分蒸發(fā),防止水土流失,即使在有灌溉的條件下,仍然可省水50％以上.

3,改善土壤結構.使粘重土壤,漏水肥的沙土和次生鹽 堿 土壤得以改良.同時促進土壤微生物發(fā)育,提高土壤有機物的周轉利用效率.

4,使用壽命長.集多種聚合物之特性,可反復吸水膨脹和釋放收縮,在生產中使用壽命可達6年以上,是目前市場上使用壽命最 長的土壤保濕產品.

5,吸水速度快.一般自然水吸至飽和最 長時間約為15-40分鐘,最 快0.4分鐘.

6,水肥利用率高.土地保水劑 在土壤中形成的"小水庫"接受施肥,灌溉(或降雨)造成淋溶流失的微量元素 減少1/3,保護環(huán)境;當再次干旱時,吸足水的保水劑 使周圍的土壤保持潮濕,以供給植物根系水分.即使在沙漠地區(qū)和極端的干旱氣候,在年降雨量達200mm時,也可種草植樹.

7,蓄水不爛根吸足似水的保水劑 分子膨脹成為水凝膠晶體,即使緊靠植物根系也不會爛根.

8,性能穩(wěn)定即使是極端的干旱,也不會倒吸植物水分.

主要功能：

1,保水.保水劑 不溶于水,但能吸收相當自身重量成百倍的水.保水劑 可有效抑制水分蒸發(fā).土壤中滲入保水劑 后,在很大 程度上抑制了水分蒸發(fā),提高了土壤飽和含水量,降低了土壤的飽和導水率,從而減緩了土壤釋放水的速度,減少了土壤水分的滲透和流失,達到保水的目的.還可以刺激作物根系生長和發(fā)育,使根的長度增加、條數(shù)增多,在干旱條件下保持較好長勢。

2,保肥.因為保水劑 具有吸收和保蓄水分的作用,因此可將溶于水中的化肥,農藥等農作物生長所需要的營養(yǎng)物質固定其中,在一定程度上減少了可溶性養(yǎng)分的淋溶損失,達到了節(jié)水節(jié)肥,提高水肥利用率的效果.

3,保溫.保水劑 具有良好的保溫性能.施用保水劑 之后,可利用吸收的水分保持部分白天光照產生的熱能調節(jié)夜間溫度,使得土壤晝夜溫差減小.在砂壤土中混有0.1％~0.2％的保水劑 ,對10厘米土層的溫度監(jiān)測表明,對土溫升降有緩沖作用,使晝夜溫差減少為11~13.5℃,而沒有保水劑 的土壤為11~19.5℃.

4,改善土壤結構.保水劑 施入土壤中,隨著吸水膨脹和失水收縮的規(guī)律性變化,可使周圍土壤由緊實變?yōu)槭杷?孔隙增大 ,從而在一定程度上改善土壤的通透狀況。