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當今科研的保水劑及其在土壤中的應用

來源：未知作者：admin 發布時間：2013-07-28 15:04

一、發展歷史干旱問題的日益突出使得各國科學家開始研究解決干旱問題的有效方法。1965年，美國科學家開發了聚乙烯醇等高分子吸水材料，用作土壤保水劑，這些材料即使施加壓力，吸水也很難，吸水倍率為自身重量的20至30倍。由于生產規模小，售價較高，只在園林方面有部分應用。

1974年7月，美國農業部北方研究所發明了淀粉一丙烯腈接枝聚合進而水解得到的高吸水聚合物，其吸水倍率之高令人矚目。但只是近10年才真正得到較大規模的應用，原因是農林業需要較長時間的考察評價，其推廣和工業化過程也較工業品周期長。1978年，日本三洋公司引入生產技術后, 使吸水性樹脂在衛生用品方面得到了飛速發展，至今，吸水性樹脂的95%用于衛生用品。市場行為也促使科研機構更注重這一領域的研究。

　　二、特點 SAP是一類功能性高分子聚合物，英文全稱為Super Absorbent Polymers。這類物質含有大量結構特異的強吸水基團，它能吸收自身重量幾百倍的水分。由于分子結構交聯, 分子網絡所吸水分不能用一般物理方法擠出，故具有很強的保水性。作為一類新型功能性材料，應用已涉及多個領域。除衛生用品和農林外，已介入電纜、醫療、土木建筑和食品保鮮等10多個行業。

根據原料及合成方法的不同，SAP可分為淀粉系、纖維素系和合成樹脂系三類。淀粉系和纖維系又分為接枝聚合和羧甲基化兩種。合成樹脂系包括聚丙烯酸鹽、聚乙烯醇和聚丙烯酰胺等。目前，SAP主要為合成樹脂系和淀粉接枝共聚交聯物。

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保水劑(Water-retaining agent)是國內外對農用SAP的統稱，它與其他用途的SAP在合成原料和性能上有所區別。目前國際上保水劑共分為兩大類，一類是丙烯酰胺--丙烯酸鹽共聚交聯物(簡稱聚丙烯酰胺型), 另一類，是淀粉接枝丙烯酸鹽共聚交聯物(簡稱淀粉接枝型)。聚丙烯酰胺型的特點是：使用周期和壽命較長，凝膠強度高, 顆粒狀產品在土壤中的蓄水保墑能力可維持4至5年，是主流產品，發達國家的產品多屬此類。淀粉接枝型的使用壽命最多能維持一年。丙烯酸鹽是極為活潑的聚合單體，合羧基，呈離子性，其聚合交聯物吸水能力和速率很強，但耐鹽和穩定性較差，壽命短。淀粉是天然高分子，價格便宜但易于降解，其吸水能力較聚丙烯酸鹽差。丙烯酰胺是具極性而相對惰性的單體，其聚合物吸水倍率較聚丙烯酸鹽差，但穩定性和耐鹽性好。保水劑的合成就是綜合了上述成分的特點優化組合的結果。丙烯酸鹽可能是鉀型，也可能是鈉型，鉀較鈉貴得多，但鉀鹽比鈉鹽好。如果其鹽完全是鈉型的，對植物和土壤不利。

一般來說，同樣組成的聚合物交聯度越低，吸水倍率和速率相對越高，其保水性、穩定性和凝膠強度就越低，反之亦然。所以，對于使用周期較長的保水劑自然需要較高的交聯度，并不片面追求吸水倍率和速率。凝膠程度高的保水劑吸水后有一定的形狀，不易解體，吸放水的可逆性好，所吸水的80%至95%能夠被植物利用，因其吸持和釋放水分的脹縮性，可使周圍土壤由緊實變為疏松，從而在一定程度上使土壤結構和水熱狀況得到改善。由于保水劑可能要摻入地下5至15厘米，國際上現在更強調加壓下的吸水倍率。聚丙烯酰胺型加壓下吸純水倍率150至300倍，淀粉接枝型可達600倍。保水劑可與肥料、農藥和植物生長調節劑等復配使用, 并使它們緩慢釋放。中國苗木網,999miaomu.com

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