專利名稱：可生物降解的農(nóng)用保水材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，涉及一種保水劑，具體涉及一種可生物降解的農(nóng)用保水材料及其制備方法。
背景技術(shù)：
保水材料的應(yīng)用領(lǐng)域很廣泛，尤其是在農(nóng)業(yè)保濕、土壤改良等方面有著優(yōu)越的應(yīng)用前景。但是，目前保水材料主要有丙烯酸類、淀粉類和纖維素類等三大類。目前應(yīng)用最廣泛的、生產(chǎn)量最大的是丙烯酸類保水劑，優(yōu)點是吸水力強，吸水速度快，缺點是不能降解，釋放水的能力較差，而且耐鹽堿性差。淀粉類保水劑的優(yōu)點成本較低，生物降解，不污染土壤，但缺點是耐鹽堿性差，降解速度過快，使用壽命較短，無法起到緩釋的功能。纖維素類保水劑的優(yōu)點是耐鹽堿性好，但缺點是吸水性差。CNlOl 104664A公開了利用丙烯酸和丙烯酰胺共聚制備保水劑的方法。該方法生產(chǎn)的保水劑雖然吸水性更高(脫鹽水300-1500倍)，凝膠強度高，耐鹽堿性突出，但是其仍然不能生物降解，長期可能會導(dǎo)致土壤板結(jié)。CN03120346公開了一種有機-無機復(fù)合保水劑及其制備方法，即利用丙烯酸和凹凸棒土混合后在引發(fā)劑和交聯(lián)劑的作用下，60-90°C反應(yīng)
3-5小時得到保水材料。該保水劑雖然成本低，吸水性較好，但是其不能降解，長期使用會影響土壤的成分，而且反應(yīng)時間較長，生產(chǎn)效率較低。CN1631970A采用淀粉、凹凸棒土與丙烯酰胺在水溶液中經(jīng)過共聚、交聯(lián)、堿水解、洗滌、干燥、粉碎、過篩等工序制得復(fù)合型保水劑。該保水劑雖然吸水性較好，也可以降解，但是該生產(chǎn)方法需要對凹凸棒土先 進行鹽酸浸泡24小時，再與丙烯酰胺、淀粉等共聚反應(yīng)
3-5小時，然后再堿洗I小時，最后干燥很久至恒重，該生產(chǎn)方法生產(chǎn)效率過低，而且凹凸棒土為無機填料，長期使用后殘留在土壤中會影響土壤的組分。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種可生物降解的農(nóng)用保水材料，既能生物降解，又能具有優(yōu)異的凝膠強度，高耐鹽堿性，不影響土壤的組分。本發(fā)明同時提供一種可生物降解的農(nóng)用保水材料的制備方法，方法簡單，生產(chǎn)高效，成本低廉。本發(fā)明所述的可生物降解的農(nóng)用保水材料，各組分及其組分的重量分?jǐn)?shù)為:生物降解樹脂:10-30%、吸水性單體:10-30%、自由基引發(fā)劑:0.1-1%、可再生材料:20-60%、多元醇:10-15% 和水:5-10%o生物降解樹脂為脂肪族二元羧酸和脂肪族二元醇得到的脂肪族聚酯，脂肪族醇酸化合物得到的脂肪族聚酯或脂肪族二元羧酸、芳香族二元羧酸與脂肪族二元醇得到的半芳香族聚酯。生物降解樹脂在生物降解樹脂的降解過程中，又可以起到一定的緩釋功能。生物降解樹脂為聚丁二酸丁二醇酯(PBS)、聚丁二酸-己二酸-丁二醇酯(PBSA)、聚乳酸(PLA)、聚己二酸-對苯二甲酸-丁二醇酯(PBAT)、聚己內(nèi)酯(PCL)、聚乙醇酸(PGA)、聚丁二酸-對苯二甲酸-丁二醇酯(PBST)、聚丙撐碳酸酯(PPC)、聚乙撐碳酸酯(PEC)或聚羥基烷酸酯系列的一種或多種。聚羥基烷酸酯系列為聚羥基丁酸酯(PHB)、聚羥基丁酸-戊酸酯(PHBV)、聚羥基丁酸-己酸酯(PHBHX)或聚3，4-羥基丁酸酯(P3，4-HB))的一種或多種。吸水性單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、異丙基丙烯酸、二甲基丙烯酸、羥甲基丙烯酸、丙烯酸鈉、甲基丙烯酸鈉、異丙基丙烯酸鈉、二甲基丙烯酸鈉、羥甲基丙烯酸鈉等、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、異丙基丙烯酰胺、雙丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、羥甲基丙烯酰胺或甲叉雙丙烯酰胺的一種或多種。自由基引發(fā)劑為可以引發(fā)自由基反應(yīng)的化合物，主要包括過氧化苯甲酰(BP0)、過氧化十二酰、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化特戊酸叔丁酯、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二環(huán)己酯、偶氮二異丁腈(AIBN)、異丙苯過氧化氫、叔丁基過氧化氫、過氧化二異丙苯(DCP)、過氧化二叔丁基或二叔丁基過氧化二異丙苯(BIPB)的一種或多種。本發(fā)明以生物降解樹脂為保水劑的載體，通過加入吸水性單體，利用高效自由基引發(fā)劑使得吸水性單體與生物降解樹脂發(fā)生接枝共聚，從而使得保水材料具有優(yōu)異的凝膠強度，而且耐鹽堿性提高。可再生材料為可以持續(xù)發(fā)展再生的材料為淀粉、木粉、竹粉、面粉或纖維素的一種或多種?？稍偕牧系囊氩坏梢越档统杀荆部梢赃M一步提高其吸水性，還可以調(diào)節(jié)保水劑的降解速度。所述的淀粉為玉米淀粉、木薯淀粉、馬鈴薯淀粉、小麥淀粉、綠豆淀粉或紅薯淀粉的一種或多種。淀粉是一種含葡萄糖單元的天然高分子材料，分子鏈上大量的羥基使其獲得了良好的吸水性。而且淀粉和生物降解樹脂降解后對土壤起到一定得增肥作用，且淀粉在使用時不需要干燥。多元醇為含有2個以上羥基的小分子化合物或低分子量聚合物，為液體狀，液體狀多元醇為乙二醇、丙二醇、 丁二醇、丙三醇、聚乙烯醇(分子量< 500)、聚乙二醇(分子量(500)、木糖醇、山梨醇或甘露醇的一種或多種。由于保水劑中有一定含量的生物降解樹月旨，保水劑的吸水性會損失較多，多元醇組分在改善吸水性的同時，還可以起到增塑淀粉，使其獲得流動性，從而提高生產(chǎn)效率。本發(fā)明的制備方法如下:各種組分在混合機內(nèi)混合均勻后，加入到雙螺桿擠出機中擠出，料條自然發(fā)泡后，經(jīng)風(fēng)冷冷卻，最后切粒機切粒，粉碎過篩后得到多孔的保水性粒子。擠出溫度為120_190°C。雙螺桿擠出機能夠保證生產(chǎn)的高效率、降低生產(chǎn)成本。利用雙螺桿擠出機的高溫、高剪切、高效率等特點，不但可以使吸水性單體與生物降解樹脂快速的發(fā)生接枝反應(yīng)，而且還可以利用雙螺桿擠出機的生產(chǎn)特點，引入水這個組分，水一方面對淀粉等可再生材料有一定的增塑作用。擠出過程無需真空，由于擠出過程中不抽真空，水蒸氣可以使得擠出的料條發(fā)生無規(guī)則的發(fā)泡，從而使得保水材料得到一種不規(guī)則的、比表面積較大的、多孔的物理吸水結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:
本發(fā)明可生物降解的農(nóng)用保水材料，具有比表面積較大的、多孔的物理不規(guī)則吸水結(jié)構(gòu)，進一步提高了保水劑的吸水性，優(yōu)異的凝膠強度和高耐鹽堿性。且能生物降解，不影響土壤的組分，不會對環(huán)境造成污染。本發(fā)明制備方法簡單，配方易于調(diào)整，無需真空，生產(chǎn)高效率，生產(chǎn)穩(wěn)定性好，成本低廉。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例對本發(fā)明做進一步說明。實施例1:將25份PBS、30份丙烯酸、30份玉米淀粉、10份甘油、5份水和0.3份DCP依次加
入到混合機中混合，混合均勻后放出備用。然后將混合料加入雙螺桿擠出機中，在160°C下擠出，料條自然發(fā)泡后，經(jīng)風(fēng)冷冷卻，然后用切粒機切粒，最后粉碎，50目過篩，得到淡黃色多孔的保水性顆粒。每克顆粒可吸收蒸餾水423克。實施例2:將30份PCL、10份丙烯酸鈉、40份木粉、15份山梨醇、5份水、0.1份BIPB依次到混合機中混合，混合均勻后放出備用。然后將混合料加入雙螺桿擠出機中，在190°C下擠出，料條自然發(fā)泡后，經(jīng)風(fēng)冷冷卻，然后用切粒機切粒，最后粉碎，50目過篩，得到淡黃色多孔的保水性顆粒。每克顆?？晌照麴s水572克。實施例3:將10份PBAT (熔點110_120oC)、20份丙烯酰胺、50份木薯淀粉、10份聚乙二醇(分子量300)、10份水、I份BPO依次到混合機中混合，混合均勻后放出備用。然后將混合料加入雙螺桿擠出機中，在140°C下擠出，料條自然發(fā)泡后，經(jīng)風(fēng)冷冷卻，然后用切粒機切粒，最后粉碎，50目過篩，得到淡黃色多孔的保水性顆粒。每克顆?？晌照麴s水586克。實施例4:將27份PLA、28份羥甲基丙烯酸、20份竹粉、15份木糖醇、10份水、0.5份AIBN依次到混合機中混合，混合均勻后放出備用。然后將混合料加入雙螺桿擠出機中，在140°C下擠出，料條自然發(fā)泡后， 經(jīng)風(fēng)冷冷卻，然后用切粒機切粒，最后粉碎，50目過篩，得到淡黃色多孔的保水性顆粒。每克顆?？晌照麴s水465克。
權(quán)利要求
1.一種可生物降解的農(nóng)用保水材料，其特征在于，各組分及其組分的重量分?jǐn)?shù)為: 生物降解樹脂:10-30%、吸水性單體:10-30%,自由基引發(fā)劑:0.1-1%、可再生材料:20-60%、多元醇:10-15% 和水:5-10%o
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可生物降解的農(nóng)用保水材料，其特征在于，生物降解樹脂為脂肪族二元羧酸和脂肪族二元醇得到的脂肪族聚酯或脂肪族醇酸化合物得到的脂肪族聚酯或脂肪族二元羧酸、芳香族二元羧酸與脂肪族二元醇得到的半芳香族聚酯。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可生物降解的農(nóng)用保水材料，其特征在于，生物降解樹脂為聚丁二酸丁二醇酯、聚丁二酸-己二酸-丁二醇酯、聚乳酸、聚己二酸-對苯二甲酸-丁二醇酯、聚己內(nèi)酯、聚乙醇酸、聚丁二酸-對苯二甲酸-丁二醇酯、聚丙撐碳酸酯、聚乙撐碳酸酯或聚羥基烷酸酯系列的一種或多種。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的可生物降解的農(nóng)用保水材料，其特征在于，聚羥基烷酸酯系列為聚羥基丁酸酯、聚羥基丁酸-戊酸酯、聚羥基丁酸-己酸酯或聚3，4-羥基丁酸酯的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可生物降解的農(nóng)用保水材料，其特征在于，吸水性單體為丙烯酸、甲基丙烯酸、異丙基丙烯酸、二甲基丙烯酸、羥甲基丙烯酸、丙烯酸鈉、甲基丙烯酸鈉、異丙基丙烯酸鈉、二甲基丙烯酸鈉、羥甲基丙烯酸鈉、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、異丙基丙烯酰胺、雙丙烯酰胺、二甲基丙烯酰胺、羥甲基丙烯酰胺或甲叉雙丙烯酰胺的一種或多種。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可生物降解的農(nóng)用保水材料，其特征在于，自由基引發(fā)劑為氧化苯甲酰、過氧化十二酰、過氧化苯甲酸叔丁酯、過氧化特戊酸叔丁酯、過氧化二碳酸二異丙酯、過氧化二碳酸二環(huán)己酯、偶氮二異丁腈、異丙苯過氧化氫、叔丁基過氧化氫、過氧化二異丙苯、過氧化二叔丁基或二叔丁基過氧化二異丙苯的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可生物降解的農(nóng)用保水材料，其特征在于，可再生材料為淀粉、木粉、竹粉、面粉或纖維素的一種或多種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可生物降解的農(nóng)用保水材料，其特征在于，多元醇為液體狀，液體狀多元醇為乙二醇、丙二醇、丁二醇、丙三醇、分子量< 500的聚乙烯醇、分子量< 500的聚乙二醇、木糖醇、山梨醇或甘露醇的一種或多種。
9.一種權(quán)利要求1所述的可生物降解的農(nóng)用保水材料的制備方法，其特征在于，制備步驟如下: 各種組分在混合機內(nèi)混合均勻后，加入到雙螺桿擠出機中擠出，料條自然發(fā)泡后，經(jīng)風(fēng)冷冷卻，最后切粒機切粒，粉碎過篩后得到多孔的保水性粒子。
10.根據(jù)權(quán)利9所述的可生物降解的農(nóng)用保水材料的制備方法，其特征在于，擠出溫度為 120-190°C。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可生物降解的農(nóng)用保水材料及其制備方法，各組分及其組分的重量分?jǐn)?shù)為生物降解樹脂10-30%、吸水性單體10-30%、自由基引發(fā)劑0.1-1%、可再生材料20-60%、多元醇10-15%和水5-10%。制備步驟為各種組分在混合機內(nèi)混合均勻后，加入到雙螺桿擠出機中擠出，料條自然發(fā)泡后，經(jīng)風(fēng)冷冷卻，最后切粒機切粒，粉碎過篩后得到多孔的保水性粒子。本發(fā)明新型的可生物降解的保水劑，既能生物降解，不影響土壤的組分，且耐鹽堿性高。且制備方法簡單，無需真空，生產(chǎn)高效率，成本低廉。
文檔編號C08K5/06GK103145931SQ20131009722
公開日2013年6月12日 申請日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者龐買只, 盧偉, 李宗華 申請人:山東匯盈新材料科技有限公司