一種高機械強度的煤基農林保水劑及其制備方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明屬于農林業(yè)生產資料制備領域，具體設及一種高機械強度的煤基農林保水 劑及其制備方法。
【背景技術】
[0002] 保水劑是一種新型功能高分子材料，它在接觸水分子后能夠迅速吸收自身重量成 百上千倍的水分，并且所吸水分在加壓條件下也不易析出。當環(huán)境條件干燥時，吸收了水分 的保水劑可W將水分逐步釋放出來，可供植物利用。因此，保水劑在節(jié)水、保水、抗旱、沙漠 治理、±壤改良燥、植樹造林、農業(yè)種植等領域都具有廣泛的用途。然而，目前在農用種植及 植樹造林等領域的實際應用情況來看，保水劑性能缺陷明顯：（〇機械強度低，在±壤中容 易破碎。（2)耐鹽堿能力差。（3)重復吸水能力很差。（4)易造成±壤板結。巧)價格昂貴，通常 此類保水劑的市場價格在28000元/噸W上，無法作為基本的農用生產資料。（6)性能單一。 (7)與正常施用于作物的氮憐鐘肥的兼容性差。
[0003] 綜上所述，由于農林保水劑的特殊性，迫切需要針對現(xiàn)有農林保水劑的不足和缺 陷，研發(fā)出一種適用于農作物和林木的，具有抗旱保墻、促進作物生長、提高作物微量元素 吸收效率等多種特點，而且生產成本較低的農林保水劑產品。
[0004] (1)目前市場上保水劑銷售價格一般在25000-36000元/噸，W5 kg/畝用量計，保 水劑成本為120-180元/畝。價格較為昂貴。
[0005] (2)由于目前技術水平所限，絕大部分廠家所生產農林保水劑的原料并不適宜在 ±壤中直接施用。施用后經常造成±質酸化、±壤板結、±壤原有的團粒結構被破壞的惡 果。
[0006] (3)由于目前市場上的農林保水劑所選擇的原料性質的問題，其機械強度很低，在 ±壤中容易破碎。
[0007] (4)由于目前市場上的農林保水劑所選擇的原料性質的問題，其抗酸堿及抗鹽性 能差，W致在±壤中的重復吸水能力差。
[0008] (5)由于目前市場上的農林保水劑所選擇的原料性質的問題，絕大多數(shù)產品非但 無任何促進植物吸收生長所需營養(yǎng)元素的能力，而且還影響化肥的使用效果。
[0009] (6)由于產品的物理性能問題，目前市場上的農林保水劑有機會造成±壤的透氣 性變差。
[0010] 綜上所述，由于農用保水劑的特殊性，迫切需要針對現(xiàn)有農用保水劑的缺陷，研究 開發(fā)可為施用農作物和林木的、具有抗旱保墻、促進植被生長、改善作物吸收、±壤微量元 素效率、可自然降解等多種特點，而且生產成本較低的農林用保水劑產品。

【發(fā)明內容】

[0011] 針對現(xiàn)有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種高機械強度的煤基農林保水劑及其 制備方法。
[0012] 為實現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供了 w下技術方案： 一種高機械強度的煤基農林保水劑，原料包括褐煤、高分子單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑，W 上原料在水溶液中聚合而成為高機械強度的煤基農林保水劑，所述原料的重量百分比為： 褐煤10-90%;高分子單體5-50%;交聯(lián)劑0.01-0.5%;引發(fā)劑0.05-0.5%。
[0013] 所述高分子單體為丙締酷胺和丙締酸的混合物。
[0014] 所述丙締酸為中和度為60-80%的丙締酸鹽溶液，中和度為60-80%的丙締酸鹽溶液 為丙締酸溶液和堿溶液中和的產物，所述堿溶液為氨氧化鐘溶液、氨氧化鋼溶液和濃氨水 溶液的任一種。
[0015] 所述堿溶液為質量百分比濃度20-40%的氨氧化鐘溶液、質量百分比濃度20-40%氨 氧化鋼溶液和體積濃度為20-30%的濃氨水溶液的任一種。
[0016] 所述褐煤為腐植酸含量大于30%的煤炭。
[0017] 所述交聯(lián)劑為N，N 亞甲基雙丙締酷胺。
[0018] 所述引發(fā)劑為過硫酸錠或過硫酸鐘的任一種。
[0019] -種高機械強度的煤基農林保水劑的制備方法，包括W下步驟:a、向反應器中加 入100重量份水、2~25重量份丙締酷胺和2~25重量份丙締酸，在室溫下充分攬拌0.5小 時;b、加入一定量濃度的堿溶液，調節(jié)丙締酸中和度至60~80%，控制溫度低于40°C;c、加入 10~90重量份褐煤，充分攬拌至褐煤在溶液中分散均勻;d、加入0.01~0.50重量份N，N/- 亞甲基雙丙締酷胺和0.05~0.50重量份引發(fā)劑，攬拌5-10分鐘;e、將反應液升高溫度至70 ~80T進行反應，控溫不超過80T;反應1-2 h至形成粘稠凝膠狀產物時停止反應;f、冷卻至 室溫，取出產物，切成小塊，干燥，用粉碎機粉碎得到不同粒徑的高機械強度的煤基農林保 水劑。
[0020] 本發(fā)明的優(yōu)點在于： 1、褐煤是一種低變質程度的、發(fā)育不完全的煤炭。褐煤的熱值較低，并不是一種優(yōu)質的 燃料。且其燃燒時產生的污染物非常多，會對環(huán)境會造成相當大的傷害。因而褐煤的價格非 常低廉。褐煤中含有相當高含量的腐植酸。腐植酸是構成±壤營養(yǎng)成分的重要物質，其結構 中分布有簇基、酪徑基、醇徑基、釀基、甲氧基、氨基、幾基等活性功能基團，對±壤中各種微 量元素具有較強的絡合能力及較高的吸附能力、刺激植物生長發(fā)育、增加作物的抗逆性、改 善±壤團粒結構和調節(jié)植物營養(yǎng)狀況的功效。由于腐植酸特殊的理化和生物活性，其被制 成各種形式的液肥、復合肥及緩釋肥，并被大量應用于農林、園藝領域，均取得了良好的生 態(tài)效應和環(huán)境效應。全世界褐煤總儲量為40000億噸，占全世界煤炭總儲量近40%。中國已探 明褐煤保有儲量1300億噸，另有褐煤預測資源量1900億噸。采用褐煤為主要原料合成保水 劑，決定了其必將具有低廉的原料價格，可使煤基保水劑的成本降到最低，為占據(jù)市場競爭 優(yōu)勢提供了不可比擬內在和外在條件，也為企業(yè)提供了極強的抗經濟風險能力。
[0021] 2、本發(fā)明選取褐煤為原料，褐煤中所含腐植酸與高分子單體丙締酸/丙締酷胺共 聚后，獲得了一種對施用農作物和林木具有針對性的、高腐植酸含量的農林保水劑。本發(fā)明 的保水劑W腐植酸和高分子構成保水劑的Ξ維網(wǎng)絡結構的主體，褐煤作為一種有反應活性 的填充劑被引入保水劑分子內部使得保水劑具有高機械強度、多樣化的親水基團等多種功 能。N，N'-亞甲基雙丙締酷胺作為交聯(lián)劑，使得保水劑的Ξ維網(wǎng)格具有大小不同的尺寸，有 利于提高保水劑機械強度。本發(fā)明的煤基農林保水劑表面結構中既具有離子型親水基團一 COOH、一CO礦，又具有多種非離子型的親水基團一畑2、一畑-CO-、一coo-和一OH，同時還具 有腐植酸及褐煤中不溶解成分(如粘±)的結構特征，體現(xiàn)出無定形態(tài)的特點。本發(fā)明的保 水劑的結構中存在下述兩種有利于提高其吸水性能的因素:①親水基團的多樣化，保證了 保水劑具有較高的吸水倍率和較高的吸水速率的同時也具有較強的耐電解質能力。②腐植 酸分子在保水劑分子中作為Ξ維網(wǎng)絡結構的主體，使得腐植酸的引入比傳統(tǒng)高分子網(wǎng)絡具 有了更大的溶脹能力。③褐煤中的不溶解成分作為保水劑的填充物極大的提高了保水劑的 機械強度。當褐煤中的腐植酸參與共聚之后，留下的褐煤的不溶解成分具有高比表面積和 Ξ維立體結構的特點，特別適合作為農林保水劑的填充物。
[0022] 3、本發(fā)明專利中褐煤含量超高（可高達90%)，且其所含腐植酸作為保水劑分子的 主體結構，施用于±壤中時，腐植酸不易流失，可W隨著保水劑的的降解逐步分散在±壤中 起到緩釋的效果。由于褐煤含量超高，本專利所述的保水劑產品成本價格異常低廉(可低達 5000元/噸），遠遠低于行業(yè)內同類及類似產