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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(nóng)業(yè)上人們把它比喻為"微型水庫"。同時,它還能吸收肥料、農(nóng)藥、并緩慢釋放,增加肥效、藥效。高吸水性樹脂廣泛用于農(nóng)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(guān)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(zhì)和無機物。例如天然纖維、天然蛋白質(zhì)。50年代,goodrich公司開發(fā)了交聯(lián)聚丙烯酸 的生產(chǎn)技術(shù),使得吸水性高分子物質(zhì)應用于增黏劑 。

超強吸水性樹脂的出現(xiàn)是1961年美國農(nóng)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(nóng)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(jīng)化學反應制取吸水性物質(zhì),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(chǎn)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(shù)。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(zhuǎn)入中試階段,并有小批量的生產(chǎn)。目前國內(nèi)已有批量生產(chǎn)能力的廠家,這些生產(chǎn)廠的產(chǎn)品都是聚丙烯酸 鈉或淀粉 接枝聚丙烯酸 鈉,該類產(chǎn)品質(zhì)量,除了化合物組成本身外,主要還和設備、技術(shù)、工藝有關(guān)。國外進口產(chǎn)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(chǎn)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(nèi)保水劑 類產(chǎn)品研究、開發(fā)、生產(chǎn)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(zhì)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(nèi)部離子和基團與水溶液相關(guān)成分的濃度之差產(chǎn)生的滲透壓及高分子電解質(zhì)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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)交聯(lián),分子網(wǎng)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(diào)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(chǎn)品類別：

目前國內(nèi)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(chǎn)的保水劑 大 多屬于這類成分的產(chǎn)品。該產(chǎn)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(nèi)生產(chǎn)的保水劑 大 多是這種成分的產(chǎn)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(chǎn)品的吸水能力和吸水速率明顯高于聚丙烯酰胺 產(chǎn)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(nóng)業(yè)用保水劑 的生產(chǎn)廠家大 多改為生產(chǎn)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(chǎn)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(nèi)即可吸收自重150-160倍的水分。

產(chǎn)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(jié)構(gòu).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(zhuǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(nóng)藥等農(nóng)作物生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)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(chǎn)生的熱能調(diào)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(jié)構(gòu).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。