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传统丙烯酸盐保水材料存在成本高、性能单一、吸液倍率低、保水能力不佳等不足。如何降低成本、提高材料性能是研制保水膜材的关键因素。物美价廉的粘土材料表层拥有大量的Si(Al)-OH结构,内部含有丰富的易发生置换的金属离子,将其引入保水材料聚合结构可以改善原材料的诸多性能,提高经济效益、扩大利润。本文借助水溶液聚合法,选用过硫酸钾-亚硫酸钠氧化还原引发体系,以丙烯酸(AA)与丙烯酰胺(AM)为反应单体,N,N-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,丙三醇为增塑剂,添加三种粘土如改性蒙脱土(OMMT)、蒙脱土(MMT)、高岭土(Kaolin)合成了一系列复合保水材料。以降低成本、改善材料性能为目的对合成因素与性能间的关系进行考察,进而研制保水缓释肥。采用红外、热重、扫描等方法表征合成的材料及膜层。主要结论如下:(1)从成本及性能的角度综合考虑,复合保水材料的最佳合成配方为:单体配比即m(AA):m(AM)=3.5:1,反应中和度为70%,引发剂用量为1%,交联剂用量为0.04%,丙三醇用量为15%,蒙脱土用量为20%。复合保水材料在盐溶液中的吸液能力随离子浓度增大而下降,且在等阳离子浓度的氯盐溶液中,各离子的影响顺序为:Fe3+>Ca2+>Na+>K+。(2)红外(IR)与热重(TG-DTG)表征得出,粘土与反应原料的复合不是简单的混合,而是通过粘土表层的羟基(-OH)与丙烯酸中的羧基(-COOH)发生反应。P(AA-AM)/粘土复合保水材料分解温度升高,说明粘土的引入赋予材料更好的热稳定性。复合保水材料中粘土与反应原料复合的3个过程为酯化反应的发生、引发反应的进行和氢键结构的建立。(3)采用自制的喷动设备、保水材料包膜液制备保水缓释肥。相关性能测试表明,就缓释性能、土壤持水能力及保水性能而言,P(AA-AM)/粘土复合保水缓释肥的性能优于P(AA-AM)保水缓释肥。(4)膜层的红外光谱和SEM图表明了保水膜层的存在,且SEM图膜层结构中孔隙、片层及“海-岛”结构的出现解释了膜层吸液性能高的原因。