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抗旱保水剂:保水剂原理是什么

2018-08-16

抗旱保水剂:保水剂原理

保水剂的吸水原理相同于一般SAPs,是高分子电解质分子链在水中酰胺基和/或羧基团同性相斥使分子链扩张力和由于交联点的限制分子链的扩张力而相互作用而成的。以聚丙烯酰胺为例,保水剂会有大量酰胺和羧基亲水基团,利用树脂内部离子和基团与水溶液相关成分的浓度之差产生的渗透压及高分子电解质与水的亲和力而可大量吸水直至浓度差消失为止。而控制保水剂达到令人满意吸水程度的是橡胶弹力。分子结构交联度越高,橡胶弹力越强,而橡胶弹力和吸水力的平衡点即是其表观吸水能力。

抗旱保水剂


抗旱保水剂


 
由于分子结构交联,分子网络所吸水分不能用一般物理方法挤出而起到保水作用。
由此,同样组成的聚合物交联度越低,吸水倍率相对越高,其保水性、稳定性和凝强度就越低,反之亦然。所以,国际上对于使用周期较长的保水剂自然需要较高的交联度,并不追求高吸水倍率和速率。以聚丙烯酰胺为例,其表观倍率并不高,吸水速率也依粒径不同差别很大,凝强度高的保水剂吸水后有一定形状,不易解体,利于土壤透气,吸放水可逆性好。因为保水剂一般掺入地下5至15厘米,故国际上现在更强调加压下的吸水倍率。依粒径不同,聚丙烯酰胺型吸纯水倍率150-300。
保水剂的种类
目前国内外的保水剂共分为两大类,一类是丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物(聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸铵等);另一类是淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物(淀粉接枝丙烯酸盐)。

聚丙烯酰胺丙烯酸钾--聚丙烯酰胺呈白色颗粒晶体状,主要成分为:丙烯酰胺65%-66%+丙烯酸钾23%-24%+水8%-10%+交联剂0.5%-1.0%。在国际上,法国、德国、日本、美国和比利时等国所生产的保水剂大多属于这类成分的产品。该产品的特点是:使用周期和寿命较长,在土壤中的蓄水保墒能力可维持4年左右,但其吸水能力会逐年降低。据黄土区造林试验观察,使用该类保水剂造林后的当年,其吸水倍率维持在100-120倍,第二年吸水倍率降低20%-30%,第三年降低约40%-50%,第四年降低更多。

聚丙烯酸钠--聚丙烯酸钠为白色或浅灰色颗粒状晶体,主要成分有:聚丙烯酸钠88%(其中含钠24.5%)+水8%-10%+交联剂0.5%-1.0%。国内生产的保水剂大多是这种成分的产品。其主要特点是:吸水倍率高,吸水速度快,但保水性能只能保持2年有效。据造林试验观测,这类产品的吸水能力和吸水速率明显高于聚丙烯酰胺产品,在土壤中如遇充分给水,0.5-1.0小时后便迅速吸收自重的300-400倍的水分;但第二年的吸水倍率要降低约60%左右。由于聚丙烯酸钠会造成土壤中钠离子含量的递增,影响作物正常生长,因吸水能力强干旱时倒吸植物水份。林业和农业用保水剂的生产厂家大多改为生产聚丙烯酸钾或聚丙烯酸铵。

淀粉接枝丙烯酸盐--淀粉接枝丙烯酸盐为白色或淡黄色颗粒状晶体,主要成分为:淀粉18%-27%+丙烯酸盐62%-71%+水10%+交联剂0.5%-1.0%。这种产品在用于造林地蓄水保墒时,使用寿命一般只能维持1年多的时间,但吸水倍率和吸水速度等性状极佳。据实验室对黄土浸提液的吸水对比试验,该类保水剂在遇水后的15-20分钟内即可吸收自重150-160倍的水分。

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