王思怿，商照聪

    (上海化工研究院 上海 200062)

    保水保肥凝胶的制备及性能研究

    王思怿，商照聪

    (上海化工研究院 上海 200062)

    采用化学交联方法制备聚丙烯酰胺-聚丙烯酸钾和聚丙烯酸钾凝胶，并通过流变试验、溶胀试验和肥料吸附试验对聚合物凝胶的吸水性、稳定性和保肥性进行了试验研究。试验结果表明：聚丙烯酸钾凝胶的吸水倍率高于聚丙烯酰胺-聚丙烯酸钾凝胶，但其稳定性、机械强度和再生效率不如聚丙烯酰胺-聚丙烯酸钾凝胶；聚丙烯酰胺-聚丙烯酸钾凝胶能反复多次吸水和吸附肥料，其保水和保肥能力并未受到影响；通过调节系统pH和盐浓度能调控聚合物凝胶的保水量和保肥量，实现水分和养分的可控释放；通过改变凝胶的交联度能改善聚合物凝胶的保水性、保肥性和稳定性。聚丙烯酰胺-聚丙烯酸钾凝胶展现出优良的保水保肥性、稳定性和再生性，可以作为土壤保水保肥剂起到缓慢释放水分和养分的作用，还能实现保水保肥剂的回收及循环使用。

    聚合物凝胶；聚丙烯酰胺；聚丙烯酸钾；保水性；保肥性

    0 前言

    20世纪50年代以来，随着工业化的快速发展和世界人口的急剧膨胀，全球气候变暖和气候干旱问题日益突出，干旱已成为全世界关注的大事，促使各国科学家开始研究解决干旱问题的有效方法。另一方面，土壤的破坏、土地的沙漠化促使科学家开发新型土壤调理剂和保水剂。保水剂作为“微型水库”，为解决土壤干旱问题提供了一条途径[1]。最初，人类使用天然纤维、天然蛋白质和无机物作为吸水材料。1961年，美国农业部北方研究所的C. R. Russell等从淀粉接枝丙烯腈开始研究超强吸水性树脂，其商品名为SGP(Starch Graft Polymer)，并在土壤改良、保水抗旱、育种保苗等方面得到应用[2]。20世纪80年代，吸水性复合材料开始出现，由于其能改善超强吸水性树脂的耐盐性、吸水速率、吸水后水凝胶的强度等性能，所以得到了迅速发展。近年来，吸水性高分子材料的共混技术为发展高吸水性材料提供了更加广阔的前景[3]。随着国家对生态环境建设的重视和对土壤保护投资的加大，国内保水剂类产品的研发、生产呈现新一轮高潮[4]。

    根据原材料的不同，保水剂可分为淀粉类、纤维素类和聚合物类[5]。淀粉类保水剂以作物淀粉为原料，合成的淀粉与聚丙烯酸盐的接枝聚合物的吸水倍率和吸水速率较大，但是稳定性和耐盐性比较差，易降解，使用寿命一般只能维持3～12个月[6- 7]。纤维素类保水剂由腐殖质和羧甲基纤维素交联制成，其有效期仅3～8个月。高分子聚合物类保水剂是以丙烯酸盐、丙烯酰胺通过聚合而成 ......