供應(yīng)化肥保水劑，保肥專用，保溫專用保水劑摘要 介紹LB農(nóng)業(yè)專用保水劑的發(fā)展歷史，闡述LB農(nóng)業(yè)專用保水劑的作用機(jī)理、類型、性質(zhì)，分析LB農(nóng)業(yè)專用保水劑在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的發(fā)展前景。全國(guó)免費(fèi)訂購(gòu)熱線：400-770-3343.手機(jī)：13838385750.電話:0371-66488833.網(wǎng)站：http://www.lebangshui.com 　　1 LB農(nóng)業(yè)專用保水劑的發(fā)展歷史 　　高吸水性樹脂（英文簡(jiǎn)稱SAP），是具有高吸水特性的功能性高分子材料的統(tǒng)稱，它能吸收自身重量幾百倍至幾千倍的去離子水，數(shù)十倍至百倍的含鹽水分，而且具有反復(fù)吸水功能,吸水后膨脹為水凝膠,可緩慢釋放80%～95%的所持水分供作物吸收利用。由于分子結(jié)構(gòu)交聯(lián)，分子網(wǎng)絡(luò)所吸水分不能用一般物理方法擠出，故具有很強(qiáng)的保水性。 　　LB農(nóng)業(yè)專用SAP，國(guó)內(nèi)外通稱保水劑。1969年,美國(guó)農(nóng)業(yè)部北部研究中心(NRRC)首先研制出淀粉接枝聚丙烯腈類保水劑,并于20世紀(jì) 70年代中期將其利用于玉米、大豆種子涂層、樹苗移栽等方面。隨后,美國(guó)農(nóng)業(yè)部森林局和一些大學(xué)采用Terra sorb(TAB)進(jìn)行了一系列試驗(yàn),發(fā)現(xiàn)TAB用于地面撒施可節(jié)約用水50%～85%,并在美國(guó)、西歐、中東等國(guó)家和地區(qū)得到廣泛應(yīng)用。1974年,保水劑在美國(guó)Granprocessingco公司實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)。隨后日本重金購(gòu)買了其專利,迅速趕上并超過了美國(guó),相繼開發(fā)了聚丙烯酸鹽等一系列高吸水性樹脂，成為目前世界上生產(chǎn)和出口保水劑最多的國(guó)家。目前世界已有30多個(gè)國(guó)家在進(jìn)行著保水劑的研究和應(yīng)用。 　　我國(guó)對(duì)保水劑的開發(fā)與應(yīng)用研究始于20世紀(jì)80年代初期,“七五”、“八五”期間曾列為國(guó)家攻關(guān)項(xiàng)目。80年代初,北京化學(xué)纖維研究所研制成功SA型保水劑,中科院蘭州化學(xué)物理研究所研制成LPA型保水劑,中科院化學(xué)研究所、長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所也分別研制了KH841型和IAC13型保水劑,并陸續(xù)應(yīng)用于農(nóng)林生產(chǎn)領(lǐng)域,但均未進(jìn)行批量生產(chǎn)［1~3］。90年代以來,一批新型的保水劑產(chǎn)品陸續(xù)問世。1998年,河北保定市科瀚樹脂公司科技人員采用生物實(shí)驗(yàn)技術(shù)研制成功“科瀚98”系列高效抗旱保水劑；唐山博亞高效抗旱保水劑、“永泰田”保水劑等新型保水劑產(chǎn)品也投入了工業(yè)化生產(chǎn)；陜西楊凌惠中科技開發(fā)公司也研制出吸水率達(dá)1500倍的保水劑并投入批量生產(chǎn)；吉林工學(xué)院化工系與長(zhǎng)春市君子蘭工業(yè)集團(tuán)吉福公司開發(fā)的一種以玉米淀粉為主要原料的有機(jī)保水劑,能吸收比植物自身重1000倍的無離子水；2003年南京工業(yè)大學(xué)利用高科技新工藝研制成了新一代生物聚合高效吸水材料γ聚谷氨酸(γPGA)，能吸收比植物自身重1108.4倍的自然水。 　　在科研部門和生產(chǎn)企業(yè)的共同努力下,目前單一保水劑產(chǎn)品的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)成熟。據(jù)統(tǒng)計(jì),“七五”期間在全國(guó)20多個(gè)省、區(qū)、市,60多種作物近6.67萬公頃面積上進(jìn)行試驗(yàn),“八五”和“九五”期間,已推廣到66.67萬公頃。水利部曾把使用保水劑列為十大節(jié)水灌溉技術(shù)之一。 　　目前作為商品的高吸水性樹脂主要是交聯(lián)的聚丙烯酸鹽、丙烯酸共聚物及淀粉-丙烯酸接枝聚合物,一般采用反相懸浮、乳液聚合和淀粉接枝聚合技術(shù)生產(chǎn)。 　　2 LB農(nóng)業(yè)專用保水劑的作用機(jī)理、類型、性質(zhì) 　　2．1 LB農(nóng)業(yè)專用保水劑的作用機(jī)理 　　保水劑屬于高分子化合物,這種高分子化合物的分子鏈無限長(zhǎng)地連接著,分子之間呈復(fù)雜的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),使其具有一定的交聯(lián)度。保水劑吸收和貯存水分就是由于其結(jié)構(gòu)中的三維網(wǎng)絡(luò)上有許多—COONa、—COOH、—OH等親水基團(tuán),—COONa、—COOH基團(tuán)遇水發(fā)生解離，產(chǎn)生— COO-和Na 、H ，由于高分子鏈上的—COO-不能向水中擴(kuò)散，而網(wǎng)絡(luò)中的 Na 濃度高于水中的Na 濃度，產(chǎn)生了濃度差，使高分子聚合物網(wǎng)絡(luò)外部的水向網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部滲透，以達(dá)到網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外Na 濃度的平衡；其次，由于解離后網(wǎng)絡(luò)上—COO-之間同性離子濃度變大，產(chǎn)生斥力，使網(wǎng)絡(luò)吸水?dāng)U張，同時(shí)網(wǎng)絡(luò)上的親水基團(tuán)—COO-、—OH、—CONH2可與H2O形成氫鍵，當(dāng)保水劑遇水后可以迅速吸收和貯存較多的水，形成水凝膠。這與傳統(tǒng)的吸水材料如海綿、棉花、紙漿等物理吸水機(jī)理是不同的。所以保水劑的吸水是由于高分子電解質(zhì)的解離和離子排斥所引起的分子擴(kuò)張與網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)阻礙分子擴(kuò)張相互作用所產(chǎn)生的結(jié)果。 　　從保水劑結(jié)構(gòu)和吸水機(jī)理可以看到，當(dāng)水中出現(xiàn)一定濃度外加電解質(zhì)時(shí)，降低了水中離子與吸水網(wǎng)絡(luò)的離子濃度差，特別是Ca2 離子在濃度較小時(shí)就可與吸水網(wǎng)絡(luò)上的—COO-結(jié)合或與其上的Na 進(jìn)行離子交換形成難電離物，使網(wǎng)絡(luò)上的羧基所帶負(fù)電性大大減少，從而阻止了網(wǎng)絡(luò)的吸水膨脹，網(wǎng)絡(luò)吸水動(dòng)力變小，貯水空間減小，使保水劑吸水率降低。 　　高分子的聚集態(tài)同時(shí)具有線性和體型2種結(jié)構(gòu),由于鏈與鏈之間的輕度交聯(lián),線性部分可自由伸縮,而體型結(jié)構(gòu)卻使之保持一定的強(qiáng)度,不能無限制地伸縮。因此,保水劑在水中只膨脹形成凝膠而不溶解。當(dāng)凝膠中的水分釋放殆盡后,只要分子鏈未被破壞,其吸水能力仍可恢復(fù)。 　　2．2 LB農(nóng)業(yè)專用保水劑的類型 　　從原料來分：保水劑有淀粉類（淀粉-聚丙烯酰胺型，淀粉-聚丙烯酸型）、纖維素類（羧甲基纖維素型，纖維素型）、合成聚合物類（聚丙烯酸型，聚丙烯酰胺型，聚丙烯腈型，聚乙烯醇型，γ聚谷氨酸）。 　　從形態(tài)來分：保水劑有粉沫狀、薄片狀、纖維狀、液體狀。粉沫狀保水劑應(yīng)用相對(duì)廣泛。 　　不同品種保水劑經(jīng)過在農(nóng)業(yè)上的試驗(yàn)，所得數(shù)據(jù)表明：聚丙烯酰胺的蓄水保墑能力為4～6年,耐鹽性和穩(wěn)定性均較好，但吸水能力稍差；聚丙烯酸鉀或銨的吸水能力和速率最強(qiáng)，耐鹽，穩(wěn)定性較差，蓄水保墑能力只有2年；淀粉接枝型的吸水能力較聚丙烯酸鹽差，蓄水保墑能力最多為1年，但成本低；纖維素類、聚丙烯腈型、聚乙烯醇型保水劑聚合后需進(jìn)行水解,由于難以造粒,在土壤中容易流失。γ聚谷氨酸型具有優(yōu)異的吸水性能和保水性能,且材料具有高度可生物降解性,不會(huì)造成環(huán)境污染和不良的生態(tài)效果,其降解產(chǎn)物谷氨酸有利于土壤微生物和作物根系的吸收和利用。 　　保水劑的耐鹽性取決于其組成和內(nèi)部結(jié)構(gòu)，而吸水速度則與保水劑組成、顆粒大小有關(guān)。由此可見，選擇具有合適顆粒結(jié)構(gòu)和組成的保水劑可以充分發(fā)揮其保水效力。 　　2．3 LB農(nóng)業(yè)專用保水劑的性質(zhì) 　?。?）吸水性 由于保水劑分子中含有大量的親水基團(tuán)，這些親水基團(tuán)遇水離解，使保水劑的吸水能力大、吸水速度快。保水劑的吸水倍率一般為自身重量的幾十倍、幾百倍甚至幾千倍。離子型保水劑達(dá)到飽和需幾小時(shí)到幾十小時(shí)，半小時(shí)左右可達(dá)飽和吸水量的1/2；非離子型保水劑達(dá)到飽和只需20～60分鐘，幾秒鐘至2分鐘就可達(dá)到飽和吸水量的1/2以上。 　　（2）保水性 由于保水劑的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使所吸水分被固定在網(wǎng)絡(luò)空間內(nèi)，吸水后保水劑變?yōu)樗z，其吸收的水分在自然條件下蒸發(fā)速度很慢，而且加壓也不易離析。 　　（3）有效持續(xù)性 由于保水劑的高分子聚集態(tài)，使保水劑具有反復(fù)吸水功能，即吸水—釋水—干燥—再吸水。據(jù)室內(nèi)測(cè)定,保水劑經(jīng)過多次反復(fù)吸水,一般吸水倍數(shù)下降 50%～70%后而趨于穩(wěn)定,有的品種甚至失去了吸水功能。保水劑的有效持續(xù)性與其本身性質(zhì)、土質(zhì)及用量有關(guān)。 　?。?）安全性 保水劑的水溶液呈弱酸性或弱堿性，無剌激性。經(jīng)大量農(nóng)業(yè)試驗(yàn)證明：用于農(nóng)林業(yè)方面的保水劑不會(huì)改變土壤的酸堿度?！　。?）保溫性 保水劑所吸水分分散在保水劑內(nèi)部，該部分水分可保持白天光照產(chǎn)生的部分熱能,從而調(diào)節(jié)夜間溫度，使土壤的晝夜溫差減小，有利于植物生長(zhǎng)。 　?。?）保蓄養(yǎng)分性 保水劑表面分子有吸附、離子交換作用,保水劑對(duì)K 、NH 4和NO-3有較強(qiáng)的吸附作用,從而降低了其流失量,并且在一定的范圍內(nèi)隨著保水劑用量的增加,養(yǎng)分流失量減少。一方面,在土壤中的養(yǎng)分較充分時(shí),它吸附養(yǎng)分,起保蓄作用；另一方面,當(dāng)植物生長(zhǎng)需要土壤供給養(yǎng)分時(shí),保水劑將其吸附的養(yǎng)分通過交換作用供給植物。由此可以看出,通過施用土壤保水劑,使土壤中養(yǎng)分的供給與植物對(duì)養(yǎng)分的需求更加同步。 【供應(yīng)化肥保水劑，保肥專用，保溫專用保水劑】　　但需注意的是,肥料中的有些元素會(huì)使保水劑失去親水性,降低保水能力,經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證保水劑不能與含鋅、錳、鎂等二價(jià)金屬元素的肥料混用, 可與硼、鉬、鉀、氮肥混用。 　　（7）改善土壤結(jié)構(gòu)性 保水劑施入土壤中，隨著它吸水膨脹和失水收縮的規(guī)律性變化，可使周圍土壤由緊實(shí)變?yōu)槭杷桑紫对龃?，從而在一定程度上使土壤的通透狀況得到改善。黃占斌、張國(guó)楨等［14］的實(shí)驗(yàn)表明：保水劑對(duì)土壤團(tuán)粒結(jié)構(gòu)的形成有促進(jìn)作用,特別是土壤中0.5～5 mm粒徑的團(tuán)粒結(jié)構(gòu)增加顯著。同時(shí),隨著土壤保水劑含量的增加,土壤中大于1 mm的大團(tuán)聚體膠結(jié)狀態(tài)較多,這對(duì)穩(wěn)定土壤結(jié)構(gòu),改善通透性,防止表土結(jié)皮,減少土面水分蒸發(fā)有重要作用。 　　3 LB農(nóng)業(yè)專用保水劑在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的發(fā)展前景 　　保水劑對(duì)改善土壤物理性質(zhì)，增強(qiáng)土壤的吸水、保水和保肥能力，促進(jìn)作物生長(zhǎng)發(fā)育有著十分重要的影響,因而保水劑在我國(guó)節(jié)水農(nóng)業(yè)中具有巨大的開發(fā)潛力和廣闊的應(yīng)用前景。保水劑有可能成為繼化肥、農(nóng)藥、地膜之后又一個(gè)對(duì)農(nóng)作物起重要作用的一種化學(xué)制品。通過對(duì)保水劑在農(nóng)業(yè)上應(yīng)用技術(shù)及其效應(yīng)的研究,將會(huì)形成一套以保水劑應(yīng)用為中心的保水節(jié)水技術(shù)體系,對(duì)于緩解我國(guó)水資源緊缺矛盾、提高水肥利用效率、促進(jìn)旱作農(nóng)業(yè)的發(fā)展有著極其重要的意義。 　　進(jìn)入21世紀(jì),我國(guó)的水資源會(huì)更加短缺,同時(shí)又必須擔(dān)負(fù)起13億人口的食物安全的重任。對(duì)保水劑進(jìn)行深入性的應(yīng)用研究,開發(fā)研究出價(jià)格低廉、實(shí)用性強(qiáng)、性能穩(wěn)定的保水劑對(duì)于促進(jìn)高效農(nóng)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展,減少污染、美化環(huán)境,促進(jìn)社會(huì)的可持續(xù)發(fā)展都有積極的現(xiàn)實(shí)意義。 　　保水劑的未來開發(fā)方向主要集中在以下幾個(gè)方面： 　?。?）研制吸水倍率適中、水分有效性較高、抗離子拮抗、有效期長(zhǎng)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(shí)目前使用較多的聚丙烯酸鹽類保水劑對(duì)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。 　?。?）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(duì)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(jiǎn)便的聚合方法，如降低聚合時(shí)間、簡(jiǎn)化反應(yīng)條件、簡(jiǎn)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。 　?。?）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(dòng)力投入高,產(chǎn)投比低等問題。合成專用性、多元素全營(yíng)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(shì)。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(gè)功能成分通過化學(xué)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(diǎn)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。 　?。?）開發(fā)生物可降解性產(chǎn)品。這是至關(guān)重要的一點(diǎn)。隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，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(guó)外已有不少研究機(jī)構(gòu)開始做這方面工作。這也將是人類一個(gè)重要的研究課題。 　　（6）隨著我國(guó)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(qiáng)大動(dòng)力。