專利名稱：一種吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑及其制備方法，水溶性高分子材料如聚丙烯酸鹽、聚乙烯醇、纖維素衍生物或改性淀粉在水中適度交聯(lián)制成環(huán)保型吸水保水土壤保護(hù)網(wǎng)膜水分散液，可廣泛用于節(jié)水農(nóng)業(yè)、水土流失治理和沙塵固定化。
背景技術(shù)：
干旱和土地荒漠化是嚴(yán)重的自然災(zāi)害。農(nóng)用地膜及液態(tài)地膜的使用有助于土壤保墑、增溫。但是，農(nóng)膜的大量使用已經(jīng)造成白色污染，嚴(yán)重影響了農(nóng)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，成為全球關(guān)注、亟待解決的重大問題。
1963年比利時根特大學(xué)與Labofina公司合作，研制出了農(nóng)用乳化瀝青(液體地膜)，隨后在許多國家得到應(yīng)用并使農(nóng)作物達(dá)到了一定的增產(chǎn)效果；在規(guī)劃地區(qū)農(nóng)業(yè)增產(chǎn)、固沙、植草、加固道路路基等方面也發(fā)揮了重要作用。液態(tài)地膜主要原料為石油化工深加工產(chǎn)品(瀝青)，該物質(zhì)是由長鏈烴基分子組成，乳化后具有強(qiáng)烈的粘附能力，粘附力的大小與土粒周圍的水膜成反比。當(dāng)液態(tài)地膜施用于干旱土壤時，乳劑表面粘附許多土粒，并可擴(kuò)展到一定范圍，隨乳液失水，形成膠結(jié)膜，固定在土粒接觸角深處，將土粒聯(lián)結(jié)成理想的團(tuán)聚體。
由于瀝青長鏈烴分子的疏水性很強(qiáng)，分子間束縛力較高，分子聚合物小等性質(zhì)，使得這類液體地膜在農(nóng)用及環(huán)境治理方面普遍存在以下不足(1)不透水，使得雨水很快蒸發(fā)；(2)較高的黏附性和機(jī)械強(qiáng)度阻礙植物破膜生長；(3)瀝青及各種添加劑如乳化劑、穩(wěn)定劑和增塑劑等造成新的環(huán)境污染；(4)使用壽命短，一般40-60天；(5)黑褐色膜影響透光，也影響美觀。其中不吸、透水，含污染成分，使用壽命短是液體地膜用于環(huán)境治理和農(nóng)林生產(chǎn)的致命缺陷。
為克服乳化瀝青液態(tài)地膜在農(nóng)用和環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域的缺點(diǎn)，以天然、合成高分子為成膜物質(zhì)的新型液態(tài)地膜已有報道(中國專利申請?zhí)?1130944，02100581)，但這類地膜均未解決土壤吸納雨水這一關(guān)鍵問題。JP86-250085，USP87-4637759，USP87-4690589等專利報道了利用水溶性高分子水溶膠與土壤里的可溶性多價陽離子反應(yīng)形成高分子凝膠的成膜技術(shù)，但成膜是在土壤表層下，起不到地膜的作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的之一是提供一種吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑，這種吸水保水高分子土壤保護(hù)膜可用于節(jié)水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、植樹種草、水土流失治理和沙塵固定化。
本發(fā)明的另一個目的是提供上述吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑的制備方法。
一種吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑，高分子之間交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它包含，
A)水溶性高分子材料 2-20重量份B)交聯(lián)劑 0.002-1重量份C)水 100-500重量份作為組分A，至少一種選自聚丙烯酸、聚丙烯鹽、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、氧化淀粉、丙烯酸與丙烯酰胺共聚物、丙烯酸與丙烯酸鈉共聚物、丙烯酸與聚乙烯醇共聚物，其余為重量百分比為20-80％的聚乙烯醇。
上述交聯(lián)劑至少一種選自甘油、乙二醇、戊二醛、N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺、環(huán)氧氯丙烷、甲苯二異氰酸酯和硼砂。
上述吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑中還可含有引發(fā)劑0.001-0.5份，引發(fā)劑為硝酸鈰銨、過硫酸鹽等，過硫酸鹽如過硫酸鉀、過硫酸鈉等。
上述吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑中還可含有0.01-0.5份氫氧化鈉。
一種吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑的制備方法a.將水溶性高分子材料加水溶解；b.在20-30℃，攪拌下加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑，在20-80℃反應(yīng)2-6小時；c.產(chǎn)物過濾、灌裝。
本發(fā)明使用的水溶性高分子材料是指含大量羥基、羧酸根、氨基，平均分子量為20000——4000000的水溶性高分子，如聚丙烯酸(鹽)、聚乙烯醇、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、氧化淀粉、丙烯酸與丙烯酰胺共聚物、丙烯酸與聚乙烯醇共聚物。將上述一種或幾種高分子的溶液在交聯(lián)劑存在下反應(yīng)制成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子水分散液。過濾后得到吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜乳液。根據(jù)具體配方的差異，高分子在水分散液中的重量百分?jǐn)?shù)為1％到15％。高濃度的水分散液在使用前可適當(dāng)稀釋，確保成膜的均勻性。
本發(fā)明的吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑，適當(dāng)稀釋后噴灑，在土壤表面形成一層幾十到上百納米厚的高分子膜。所用高分子含有大量的親水性基團(tuán)如羥基、羧酸根、氨基，遇水后吸水溶脹，這種性質(zhì)類似于高吸水性樹脂。由于網(wǎng)膜的交聯(lián)度較低，膜厚度薄，吸水后高分子鏈之間的空隙足以大到使水分子通過。從而解決了高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜吸納雨水及灌溉水分的問題。隨著膜表面水分緩慢蒸發(fā)，高分子鏈之間的空隙縮小，干后又恢復(fù)保護(hù)膜的功能。高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜的厚度只有普通地膜的幾十分之一，加之在潮濕環(huán)境中可吸水溶脹，不影響作物破膜生長。高分子交聯(lián)產(chǎn)生的網(wǎng)膜抑制了孤立分子向土壤毛細(xì)管及縫隙的滲透作用，使成膜利用率增加，用料減少，使用成本降低。該膜除具有地膜保水保溫功能外，其突出優(yōu)點(diǎn)是吸納雨水及灌溉水分、不影響作物破膜生長、無環(huán)境危害、表面干后又恢復(fù)保護(hù)膜的功能。這種吸納雨水、保水(墑)高分子土壤保護(hù)膜可用于節(jié)水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、植樹種草、水土流失治理和沙塵固定化等領(lǐng)域。本發(fā)明的吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜乳液對人體、動物及植物均無毒副作用，網(wǎng)膜在土壤中通過微生物降解為小分子碳水化合物被吸收利用，對生體環(huán)境無不利影響。同時，本發(fā)明吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑的制備方法簡單，易于工業(yè)化生產(chǎn)。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1聚乙烯醇(分子量8萬)1重量份丙烯酸 1重量份丙烯酸鈉 1重量份N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺 0.1重量份過硫酸鉀 0.1重量份水 100重量份實(shí)施例2羧甲基纖維素鈉 3重量份聚乙烯醇 4重量份N，N-亞甲基雙丙烯酰胺0.5重量份過硫酸鈉 0.1重量份水 100重量份實(shí)施例3氧化淀粉 3重量份聚乙烯醇 2重量份環(huán)氧氯丙烷 0.4重量份氫氧化鈉 0.2重量份水 100重量份實(shí)施例4氧化淀粉 8重量份聚乙烯醇 2重量份硼砂 0.2重量份氫氧化鈉 0.3重量份水 200重量份實(shí)施例5以實(shí)施例3的配方為例，制備吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑的工藝過程如下①氧化淀粉加水?dāng)嚢枵{(diào)制成8％懸浮液，加熱到完全糊化；②聚乙烯醇加水?dāng)嚢枵{(diào)制成8％懸浮液，80℃溶解；③將①和②液體混勻，在25℃攪拌下滴加環(huán)氧氯丙烷；④用10％氫氧化鈉溶液調(diào)節(jié)pH到9-10，加入配方所需的水，在50℃攪拌下繼續(xù)反應(yīng)5小時；⑤過濾、灌裝；
權(quán)利要求
1.一種吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑，高分子之間交聯(lián)成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，它包含，A)水溶性高分子材料2-20重量份B)交聯(lián)劑 0.002-1重量份C)水 100-500重量份
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑，其特征在于，作為組分A，至少一種選自聚丙烯酸、聚丙烯鹽、羧甲基纖維素、羥丙基纖維素、氧化淀粉、丙烯酸與丙烯酰胺共聚物、丙烯酸與丙烯酸鈉共聚物、丙烯酸與聚乙烯醇共聚物，其余為重量百分比為20-80％的聚乙烯醇。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑，其特征在于交聯(lián)劑至少一種選自甘油、乙二醇、戊二醛、N，N’-亞甲基雙丙烯酰胺、環(huán)氧氯丙烷、甲苯二異氰酸酯和硼砂。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑，其特征在于還含有引發(fā)劑0.001-0.5份。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任意之一所述的一種吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑，其特征在于還含有0.01-0.5份氫氧化鈉。
6.權(quán)利要求1所述的一種吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑的制備方法a.將水溶性高分子材料加水溶解；b.在20-30℃，攪拌下加入交聯(lián)劑、引發(fā)劑，20-80℃反應(yīng)2-6小時；c.產(chǎn)物過濾、灌裝。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑及其制備方法。本發(fā)明的吸水保水高分子土壤保護(hù)網(wǎng)膜噴劑是由水溶性高分子材料聚乙烯醇與聚丙烯酸鹽、纖維素衍生物或改性淀粉在水中適度交聯(lián)，制成具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子水分散液，噴灑在土壤表面形成高分子網(wǎng)膜。該膜可吸納雨水及灌溉水分、不影響作物破膜生長、無環(huán)境危害、表面干后又恢復(fù)保護(hù)膜的功能，可廣泛用于節(jié)水農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、植樹種草、水土流失治理和沙塵固定化等領(lǐng)域。
文檔編號C08L29/04GK1583953SQ20041002623
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月15日
發(fā)明者宮永寬 申請人:西北大學(xué)