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保水剂是一种具有强吸水、保水性能的材料,它能吸收大量的水分,并缓慢释出供植物吸收利用,保水剂在土壤中的应用是抗旱节水的一项新举措。但是保水剂的成本一直过高,生产工艺复杂,性能也不理想,这已经成为限制保水剂推广应用的难题。本文通过水溶液聚合法采用优化工艺对单体与接枝聚合母体材料进行接枝聚合,以研制的新型农用保水剂为试材,对其吸水保水性能进行测试,深入探讨了其在土壤中的作用机理。
利用水溶液共聚法合成了五种吸水树脂,通过正交试验优化了相应的反应条件,改进了工艺,降低了成本。根据实验结果,确定了接枝聚合反应的最优反应条件为:接枝母体与单体的质量比为8:1;交联剂用量为单体质量的0.15%;引发剂用量为单体用量的0.03%;单体中和度为90%;反应系统温度为65℃。5个因素对于吸水率的作用大小顺序为:引发剂用量与反应温度对高吸水树脂在接枝聚合过程中影响最大,其次是单体与接枝母体质量比和交联剂的用量,最后是单体的中和度。
通过对凝胶红外光谱的比较分析,证实单体和母体材料成功发生了聚合;对新型保水剂进行高倍电镜扫描表明,吸水能力较好的保水剂具有较好的微孔状表面形态,这种微孔状结构,有利于对水分的吸收和保持:通过热重分析,与目前市场上应用的保水剂相比,新研制的保水剂具有研制工艺优化,吸水性能突出,热稳定性好等特点。
新型保水剂在施入土壤后能显著改善土壤的理化性状,具有良好的防止土壤蒸发,提高土壤持水性能,降低土壤入渗,增加土壤孔隙度和土壤团聚体的功能;保水剂还具有一定的保肥能力,改善了土壤的持肥性能。