第一節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

現(xiàn)在我國實施農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境建設(shè)、農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和中西部開發(fā)戰(zhàn)略，農(nóng)業(yè)重點推廣旱作節(jié)水技術(shù)，而抗旱保水技術(shù)是其重要內(nèi)容。近年來，保水劑越來越受到農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的重視， 研究 重心也開始從如何提高保水劑的性能向其在農(nóng)林業(yè)的實際應(yīng)用轉(zhuǎn)移。有關(guān)保水劑的 研究 進展主要集中在以下幾個方面：

1、開發(fā)保水劑的制備新方法

新的制備方法要在保證產(chǎn)品具有優(yōu)良的吸水保水性能的基礎(chǔ)上，提高吸水速率、改善耐鹽堿性能和產(chǎn)品凝膠強度以及熱穩(wěn)定性能，目前主要采用以下措施：引人非離子型親水基團到主鏈上；使用含有大量親水基團交聯(lián)劑；用表面活性劑對樹脂進行外層處理等。天津三農(nóng)金科技有限公司用玉米淀粉作原料，在引發(fā)劑作用下，用乙烯或丙烯單體在淀粉的天然高分子骨架上接枝共聚，最后接枝共聚物靠爆聚放熱自交聯(lián)，從而生產(chǎn)出高效抗旱保水劑。該方法稱為原子經(jīng)濟反應(yīng)，實現(xiàn)了清潔生產(chǎn)。楊瑞成等利用高溫快速反應(yīng)法成功制備了聚丙烯酸／蒙脫上高吸水性納米復(fù)合材料。在外界溫度為20℃時，該復(fù)合材料水凝膠所需干燥時間為128h，此復(fù)合材料可望廣泛應(yīng)用于西部高溫干旱地區(qū)的沙漠化治理。

2、 研究 保水劑的有機—無機復(fù)合

通過有機—無機復(fù)合方法，可制備出性能優(yōu)良、成本低廉、實用性強的吸水材料。趙娜制備出了白鱔泥／（丙烯酸一丙烯酰胺）高吸水保水材料，吸蒸餾水的倍數(shù)可以達到1900左右，同時吸自來水倍數(shù)可以達到380倍左右，吸生理鹽水能夠達到124倍，在4000r／min的情況下離心1h后，其保水能力為98.97％。內(nèi)蒙古水利科學 研究 院首次采用丙烯酸或丙烯酰胺與凹凸棒土合成有機—無機復(fù)合保水劑?？光}、鎂離子性能明顯提高，原料成本進一步降低，與環(huán)境更友好。產(chǎn)品吸水倍率≥400倍；吸鹽倍率≥70倍；該保水荊適合中國西部年降水量小于400mm，降雨比較集中，沙漠化、鹽堿化嚴重的特點。

3、將常量元素、微量元素、植物生長調(diào)節(jié)劑、殺蟲劑、殺菌劑等添加到保水劑中，實現(xiàn)其多功能化

制備多功能化保水劑主要有兩種方法：一種是進行簡單的包裹；另一種是使兩者發(fā)生某種形式的化學反應(yīng)。林晶將保水劑與化學肥料按比例配合制得了既能吸水保水抗旱保墑，又具有緩釋肥料功效的保水緩釋肥，并以藥用植物板藍根為試驗對象進行盆栽試驗，對其保水效應(yīng)及板藍根生長狀況進行觀察 分析 ，得出了保水緩釋肥可以提高土壤的水分利用率、合理釋放土壤有效養(yǎng)分、促生長作用明顯的結(jié)論。

4、 研究 高吸水性樹脂在實際應(yīng)用中與土壤、作物、肥料等的效應(yīng)問題，以及對灌溉模式。耕作制度和農(nóng)業(yè)設(shè)施等的影響

目前國內(nèi)關(guān)于保水劑的實際應(yīng)用的 研究 大多集中在增加入滲、抑制蒸發(fā)等方面。但是大面積推廣應(yīng)用尚缺少理論基礎(chǔ)與技術(shù)指導(dǎo)。莊文化采用離心機法，分別 研究 了聚丙烯酸鈉與聚丙烯酰胺在不同的條件下對砂土、壤土、黏土持水能力的影響。結(jié)果表明高分子對砂土的作用效果要優(yōu)于壤土與黏土，因此大面積推廣應(yīng)用應(yīng)首先選擇在土壤偏砂的地區(qū)，實驗證明8／1萬～20／1萬用量效果較好其高分子吸持水分的約83.7％可釋放出供植物利用。楊瑞香等以華南赤紅壤為基質(zhì)，采用盆栽法 研究 了保水劑對桉樹幼苗抗寒生長及存活率的影響。結(jié)果表明保水劑可以有效提高華南赤紅壤的保溫性能，有利于桉樹苗木抗寒生長。

第二節(jié) 產(chǎn)品生產(chǎn)工藝特點或流程

抗旱保水劑制備

1、配方

按原料配比的不同，可生產(chǎn)出4種保水劑。

農(nóng)林抗旱保水劑配方

                                                                                  單位：重量或份數(shù)

2、操作

保水劑1：于帶夾套的反應(yīng)器中，加入水和丙烯酸，攪拌至全溶后，加入氫氧化銨攪拌混合均勻，然后加入過硫酸鉀，混合均勻后，加熱升溫至35℃時，加入催化劑XT10、抗氧劑JFS、交聯(lián)劑105，攪拌升溫至55℃時，開始聚合。此時聚合反應(yīng)產(chǎn)生的反應(yīng)熱會使溫度不斷上升，故應(yīng)及時通入冷水，使反應(yīng)溫度最高不超過90℃。約經(jīng)30分鐘，聚合反應(yīng)完成，即得白色固體保水劑，從反應(yīng)器中取出。

保水劑2：于帶夾套的反應(yīng)器中，加入水和丙烯酸，攪拌至全溶后，加入氫氧化鈉水溶液，攪拌混合均勻，加入過硫酸鉀。然后，按保水劑1方法進行即得。

保水劑3、4：于帶夾套的反應(yīng)器中。加入水和丙烯酸，全溶后，加入氫氧化銨和氫氧化鈉水溶液，攪拌混合均勻，加入過硫酸鉀，混合均勻后，加熱升溫至30℃左右，加入催化劑XTl0、抗氧劑JFS、交聯(lián)劑105，攪拌升溫至55℃左右，聚合開始。通入冷水，使反應(yīng)溫度保持在80℃以下。約30分鐘，聚合反應(yīng)完成。保水劑1、2、3、4聚合得到的產(chǎn)品為半成品，再于50℃～60℃條件下干燥后，得含水率5%以下的塊狀白色物質(zhì)，經(jīng)粉碎后，即得粉狀或顆粒狀吸水性保水劑。

第三節(jié) 國內(nèi)外生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展趨勢 分析

保水劑的未來開發(fā)方向主要集中在以下幾個方面：

1、研制吸水倍率適中、水分有效性較高、抗離子拮抗、有效期長的新型保水劑。目前使用的陰離子型保水劑耐鹽性較差，吸水速度較慢；而非離子型保水劑的吸水速度較快，耐鹽性也較好，但吸水能力較低。同時目前使用較多的聚丙烯酸鹽類保水劑對土壤等介質(zhì)中的鈣、鎂等金屬離子拮抗反應(yīng)明顯，降低了保水劑的吸水和保水倍數(shù)及應(yīng)用效果。

2、開發(fā)原材料來源廣的產(chǎn)品，尤其更廣泛地開發(fā)天然資源，如纖維素多糖類、淀粉多糖類、野生植物和海生植物類等。目前保水劑的合成材料主要是石油中合成的原料、纖維素、淀粉及它們的衍生物，制造成本較高。開發(fā)天然資源不但可降低成本，而且制得的保水劑多為綠色產(chǎn)品，這對緩解目前的環(huán)境壓力具有重要的作用。

3、開發(fā)新工藝。一方面 研究 和發(fā)展更簡便的聚合方法，如降低聚合時間、簡化反應(yīng)條件、簡易反應(yīng)設(shè)備。另一方面可以將保水劑的合成和吸水性材料的加工結(jié)合在一起，有效地降低成本。

4、研制專用多功能復(fù)合型保水劑產(chǎn)品。目前保水劑生產(chǎn)中存在著功能單一，勞動力投入高，產(chǎn)投比低等問題。合成專用性、多元素全營養(yǎng)性、生物降解無污染、用途明確的環(huán)保新型多功能保水劑是未來保水劑合成的主要趨勢。在研制技術(shù)路線上，一是可以考慮功能性成分的合成復(fù)合，即單個功能成分通過化學或化工合成方法，增添到保水劑的分子結(jié)構(gòu)中形成復(fù)合保水劑；二是各類功能性成分的有效復(fù)合，即不同單體功能成分采用混合方法研制新的復(fù)合產(chǎn)品。 研究 重點在于克服不同成分間的拮抗作用，尋求不同用途的各功能成分合理配比比例、適宜混合方法等。

5、開發(fā)生物可降解性產(chǎn)品。這是至關(guān)重要的一點。隨著人們環(huán)保意識的增強，生物可降解保水劑的開發(fā)和應(yīng)用已日益受到人們的重視。國外已有不少 研究 機構(gòu)開始做這方面工作。這也將是人類一個重要的 研究 課題。

6、隨著我國開發(fā)重心向西北轉(zhuǎn)移，保水劑將被廣泛應(yīng)用于沙漠改造及干旱地區(qū)的植樹造林，這為保水劑的開發(fā)提供了廣闊空間和強大動力。

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