农业专用保水剂产品生产技术发展趋势分析

第一节 产品生产技术发展现状

现在我国实施农业生态环境建设、农业结构调整和中西部开发战略，农业重点推广旱作节水技术，而抗旱保水技术是其重要内容。近年来，保水剂越来越受到农业领域的重视，研究重心也开始从如何提高保水剂的性能向其在农林业的实际应用转移。有关保水剂的研究进展主要集中在以下几个方面：

1、开发保水剂的制备新方法

新的制备方法要在保证产品具有优良的吸水保水性能的基础上，提高吸水速率、改善耐盐碱性能和产品凝胶强度以及热稳定性能，目前主要采用以下措施：引人非离子型亲水基团到主链上；使用含有大量亲水基团交联剂；用表面活性剂对树脂进行外层处理等。天津三农金科技有限公司用玉米淀粉作原料，在引发剂作用下，用乙烯或丙烯单体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热自交联，从而生产出高效抗旱保水剂。该方法称为原子经济反应，实现了清洁生产。杨瑞成等利用高温快速反应法成功制备了聚丙烯酸／蒙脱上高吸水性纳米复合材料。在外界温度为20℃时，该复合材料水凝胶所需干燥时间为128h，此复合材料可望广泛应用于西部高温干旱地区的沙漠化治理。

2、研究保水剂的有机—无机复合

通过有机—无机复合方法，可制备出性能优良、成本低廉、实用性强的吸水材料。赵娜制备出了白鳝泥／（丙烯酸一丙烯酰胺）高吸水保水材料，吸蒸馏水的倍数可以达到1900左右，同时吸自来水倍数可以达到380倍左右，吸生理盐水能够达到124倍，在4000r／min的情况下离心1h后，其保水能力为98.97％。内蒙古水利科学研究院首次采用丙烯酸或丙烯酰胺与凹凸棒土合成有机—无机复合保水剂。抗钙、镁离子性能明显提高，原料成本进一步降低，与环境更友好。产品吸水倍率≥400倍；吸盐倍率≥70倍；该保水荆适合中国西部年降水量小于400mm，降雨比较集中，沙漠化、盐碱化严重的特点。

3、将常量元素、微量元素、植物生长调节剂、杀虫剂、杀菌剂等添加到保水剂中，实现其多功能化

制备多功能化保水剂主要有两种方法：一种是进行简单的包裹；另一种是使两者发生某种形式的化学反应。林晶将保水剂与化学肥料按比例配合制得了既能吸水保水抗旱保墒，又具有缓释肥料功效的保水缓释肥，并以药用植物板蓝根为试验对象进行盆栽试验，对其保水效应及板蓝根生长状况进行观察分析，得出了保水缓释肥可以提高土壤的水分利用率、合理释放土壤有效养分、促生长作用明显的结论。

4、研究高吸水性树脂在实际应用中与土壤、作物、肥料等的效应问题，以及对灌溉模式。耕作制度和农业设施等的影响

目前国内关于保水剂的实际应用的研究大多集中在增加入渗、抑制蒸发等方面。但是大面积推广应用尚缺少理论基础与技术指导。庄文化采用离心机法，分别研究了聚丙烯酸钠与聚丙烯酰胺在不同的条件下对砂土、壤土、黏土持水能力的影响。结果表明高分子对砂土的作用效果要优于壤土与黏土，因此大面积推广应用应首先选择在土壤偏砂的地区，实验证明8／1万～20／1万用量效果较好其高分子吸持水分的约83.7％可释放出供植物利用。杨瑞香等以华南赤红壤为基质，采用盆栽法研究了保水剂对桉树幼苗抗寒生长及存活率的影响。结果表明保水剂可以有效提高华南赤红壤的保温性能，有利于桉树苗木抗寒生长。

第二节 产品生产工艺特点或流程

抗旱保水剂制备

1、配方

按原料配比的不同，可生产出4种保水剂。

农林抗旱保水剂配方

                                                                                  单位：重量或份数

2、操作

保水剂1：于带夹套的反应器中，加入水和丙烯酸，搅拌至全溶后，加入氢氧化铵搅拌混合均匀，然后加入过硫酸钾，混合均匀后，加热升温至35℃时，加入催化剂XT10、抗氧剂JFS、交联剂105，搅拌升温至55℃时，开始聚合。此时聚合反应产生的反应热会使温度不断上升，故应及时通入冷水，使反应温度最高不超过90℃。约经30分钟，聚合反应完成，即得白色固体保水剂，从反应器中取出。

保水剂2：于带夹套的反应器中，加入水和丙烯酸，搅拌至全溶后，加入氢氧化钠水溶液，搅拌混合均匀，加入过硫酸钾。然后，按保水剂1方法进行即得。

保水剂3、4：于带夹套的反应器中。加入水和丙烯酸，全溶后，加入氢氧化铵和氢氧化钠水溶液，搅拌混合均匀，加入过硫酸钾，混合均匀后，加热升温至30℃左右，加入催化剂XTl0、抗氧剂JFS、交联剂105，搅拌升温至55℃左右，聚合开始。通入冷水，使反应温度保持在80℃以下。约30分钟，聚合反应完成。保水剂1、2、3、4聚合得到的产品为半成品，再于50℃～60℃条件下干燥后，得含水率5%以下的块状白色物质，经粉碎后，即得粉状或颗粒状吸水性保水剂。

第三节 国内外生产技术发展趋势分析

保水剂的未来开发方向主要集中在以下几个方面：

1、研制吸水倍率适中、水分有效性较高、抗离子拮抗、有效期长的新型保水剂。目前使用的阴离子型保水剂耐盐性较差，吸水速度较慢；而非离子型保水剂的吸水速度较快，耐盐性也较好，但吸水能力较低。同时目前使用较多的聚丙烯酸盐类保水剂对土壤等介质中的钙、镁等金属离子拮抗反应明显，降低了保水剂的吸水和保水倍数及应用效果。

2、开发原材料来源广的产品，尤其更广泛地开发天然资源，如纤维素多糖类、淀粉多糖类、野生植物和海生植物类等。目前保水剂的合成材料主要是石油中合成的原料、纤维素、淀粉及它们的衍生物，制造成本较高。开发天然资源不但可降低成本，而且制得的保水剂多为绿色产品，这对缓解目前的环境压力具有重要的作用。

3、开发新工艺。一方面研究和发展更简便的聚合方法，如降低聚合时间、简化反应条件、简易反应设备。另一方面可以将保水剂的合成和吸水性材料的加工结合在一起，有效地降低成本。

4、研制专用多功能复合型保水剂产品。目前保水剂生产中存在着功能单一，劳动力投入高，产投比低等问题。合成专用性、多元素全营养性、生物降解无污染、用途明确的环保新型多功能保水剂是未来保水剂合成的主要趋势。在研制技术路线上，一是可以考虑功能性成分的合成复合，即单个功能成分通过化学或化工合成方法，增添到保水剂的分子结构中形成复合保水剂；二是各类功能性成分的有效复合，即不同单体功能成分采用混合方法研制新的复合产品。研究重点在于克服不同成分间的拮抗作用，寻求不同用途的各功能成分合理配比比例、适宜混合方法等。

5、开发生物可降解性产品。这是至关重要的一点。随着人们环保意识的增强，生物可降解保水剂的开发和应用已日益受到人们的重视。国外已有不少研究机构开始做这方面工作。这也将是人类一个重要的研究课题。

6、随着我国开发重心向西北转移，保水剂将被广泛应用于沙漠改造及干旱地区的植树造林，这为保水剂的开发提供了广阔空间和强大动力。

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