供应化肥保水剂，保肥专用，保温专用保水剂摘要 介绍LB农业专用保水剂的发展历史，阐述LB农业专用保水剂的作用机理、类型、性质，分析LB农业专用保水剂在农业生产中的发展前景。全国免费订购热线：400-770-3343.手机：13838385750.电话:0371-66488833.网站：http://www.lebangshui.com 　　1 LB农业专用保水剂的发展历史 　　高吸水性树脂（英文简称SAP），是具有高吸水特性的功能性高分子材料的统称，它能吸收自身重量几百倍至几千倍的去离子水，数十倍至百倍的含盐水分，而且具有反复吸水功能,吸水后膨胀为水凝胶,可缓慢释放80%～95%的所持水分供作物吸收利用。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，故具有很强的保水性。 　　LB农业专用SAP，国内外通称保水剂。1969年,美国农业部北部研究中心(NRRC)首先研制出淀粉接枝聚丙烯腈类保水剂,并于20世纪 70年代中期将其利用于玉米、大豆种子涂层、树苗移栽等方面。随后,美国农业部森林局和一些大学采用Terra sorb(TAB)进行了一系列试验,发现TAB用于地面撒施可节约用水50%～85%,并在美国、西欧、中东等国家和地区得到广泛应用。1974年,保水剂在美国Granprocessingco公司实现了工业化生产。随后日本重金购买了其专利,迅速赶上并超过了美国,相继开发了聚丙烯酸盐等一系列高吸水性树脂，成为目前世界上生产和出口保水剂最多的国家。目前世界已有30多个国家在进行着保水剂的研究和应用。 　　我国对保水剂的开发与应用研究始于20世纪80年代初期,“七五”、“八五”期间曾列为国家攻关项目。80年代初,北京化学纤维研究所研制成功SA型保水剂,中科院兰州化学物理研究所研制成LPA型保水剂,中科院化学研究所、长春应用化学研究所也分别研制了KH841型和IAC13型保水剂,并陆续应用于农林生产领域,但均未进行批量生产［1~3］。90年代以来,一批新型的保水剂产品陆续问世。1998年,河北保定市科瀚树脂公司科技人员采用生物实验技术研制成功“科瀚98”系列高效抗旱保水剂；唐山博亚高效抗旱保水剂、“永泰田”保水剂等新型保水剂产品也投入了工业化生产；陕西杨凌惠中科技开发公司也研制出吸水率达1500倍的保水剂并投入批量生产；吉林工学院化工系与长春市君子兰工业集团吉福公司开发的一种以玉米淀粉为主要原料的有机保水剂,能吸收比植物自身重1000倍的无离子水；2003年南京工业大学利用高科技新工艺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。 　　在科研部门和生产企业的共同努力下,目前单一保水剂产品的生产技术已经成熟。据统计,“七五”期间在全国20多个省、区、市,60多种作物近6.67万公顷面积上进行试验,“八五”和“九五”期间,已推广到66.67万公顷。水利部曾把使用保水剂列为十大节水灌溉技术之一。 　　目前作为商品的高吸水性树脂主要是交联的聚丙烯酸盐、丙烯酸共聚物及淀粉-丙烯酸接枝聚合物,一般采用反相悬浮、乳液聚合和淀粉接枝聚合技术生产。 　　2 LB农业专用保水剂的作用机理、类型、性质 　　2．1 LB农业专用保水剂的作用机理 　　保水剂属于高分子化合物,这种高分子化合物的分子链无限长地连接着,分子之间呈复杂的三维网状结构,使其具有一定的交联度。保水剂吸收和贮存水分就是由于其结构中的三维网络上有许多—COONa、—COOH、—OH等亲水基团,—COONa、—COOH基团遇水发生解离，产生— COO-和Na 、H ，由于高分子链上的—COO-不能向水中扩散，而网络中的 Na 浓度高于水中的Na 浓度，产生了浓度差，使高分子聚合物网络外部的水向网络内部渗透，以达到网络内外Na 浓度的平衡；其次，由于解离后网络上—COO-之间同性离子浓度变大，产生斥力，使网络吸水扩张，同时网络上的亲水基团—COO-、—OH、—CONH2可与H2O形成氢键，当保水剂遇水后可以迅速吸收和贮存较多的水，形成水凝胶。这与传统的吸水材料如海绵、棉花、纸浆等物理吸水机理是不同的。所以保水剂的吸水是由于高分子电解质的解离和离子排斥所引起的分子扩张与网状结构阻碍分子扩张相互作用所产生的结果。 　　从保水剂结构和吸水机理可以看到，当水中出现一定浓度外加电解质时，降低了水中离子与吸水网络的离子浓度差，特别是Ca2 离子在浓度较小时就可与吸水网络上的—COO-结合或与其上的Na 进行离子交换形成难电离物，使网络上的羧基所带负电性大大减少，从而阻止了网络的吸水膨胀，网络吸水动力变小，贮水空间减小，使保水剂吸水率降低。 　　高分子的聚集态同时具有线性和体型2种结构,由于链与链之间的轻度交联,线性部分可自由伸缩,而体型结构却使之保持一定的强度,不能无限制地伸缩。因此,保水剂在水中只膨胀形成凝胶而不溶解。当凝胶中的水分释放殆尽后,只要分子链未被破坏,其吸水能力仍可恢复。 　　2．2 LB农业专用保水剂的类型 　　从原料来分：保水剂有淀粉类（淀粉-聚丙烯酰胺型，淀粉-聚丙烯酸型）、纤维素类（羧甲基纤维素型，纤维素型）、合成聚合物类（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）。 　　从形态来分：保水剂有粉沫状、薄片状、纤维状、液体状。粉沫状保水剂应用相对广泛。 　　不同品种保水剂经过在农业上的试验，所得数据表明：聚丙烯酰胺的蓄水保墒能力为4～6年,耐盐性和稳定性均较好，但吸水能力稍差；聚丙烯酸钾或铵的吸水能力和速率最强，耐盐，稳定性较差，蓄水保墒能力只有2年；淀粉接枝型的吸水能力较聚丙烯酸盐差，蓄水保墒能力最多为1年，但成本低；纤维素类、聚丙烯腈型、聚乙烯醇型保水剂聚合后需进行水解,由于难以造粒,在土壤中容易流失。γ聚谷氨酸型具有优异的吸水性能和保水性能,且材料具有高度可生物降解性,不会造成环境污染和不良的生态效果,其降解产物谷氨酸有利于土壤微生物和作物根系的吸收和利用。 　　保水剂的耐盐性取决于其组成和内部结构，而吸水速度则与保水剂组成、颗粒大小有关。由此可见，选择具有合适颗粒结构和组成的保水剂可以充分发挥其保水效力。 　　2．3 LB农业专用保水剂的性质 　　（1）吸水性 由于保水剂分子中含有大量的亲水基团，这些亲水基团遇水离解，使保水剂的吸水能力大、吸水速度快。保水剂的吸水倍率一般为自身重量的几十倍、几百倍甚至几千倍。离子型保水剂达到饱和需几小时到几十小时，半小时左右可达饱和吸水量的1/2；非离子型保水剂达到饱和只需20～60分钟，几秒钟至2分钟就可达到饱和吸水量的1/2以上。 　　（2）保水性 由于保水剂的三维网状结构，使所吸水分被固定在网络空间内，吸水后保水剂变为水凝胶，其吸收的水分在自然条件下蒸发速度很慢，而且加压也不易离析。 　　（3）有效持续性 由于保水剂的高分子聚集态，使保水剂具有反复吸水功能，即吸水—释水—干燥—再吸水。据室内测定,保水剂经过多次反复吸水,一般吸水倍数下降 50%～70%后而趋于稳定,有的品种甚至失去了吸水功能。保水剂的有效持续性与其本身性质、土质及用量有关。 　　（4）安全性 保水剂的水溶液呈弱酸性或弱碱性，无剌激性。经大量农业试验证明：用于农林业方面的保水剂不会改变土壤的酸碱度。　　（5）保温性 保水剂所吸水分分散在保水剂内部，该部分水分可保持白天光照产生的部分热能,从而调节夜间温度，使土壤的昼夜温差减小，有利于植物生长。 　　（6）保蓄养分性 保水剂表面分子有吸附、离子交换作用,保水剂对K 、NH 4和NO-3有较强的吸附作用,从而降低了其流失量,并且在一定的范围内随着保水剂用量的增加,养分流失量减少。一方面,在土壤中的养分较充分时,它吸附养分,起保蓄作用；另一方面,当植物生长需要土壤供给养分时,保水剂将其吸附的养分通过交换作用供给植物。由此可以看出,通过施用土壤保水剂,使土壤中养分的供给与植物对养分的需求更加同步。 【供应化肥保水剂，保肥专用，保温专用保水剂】　　但需注意的是,肥料中的有些元素会使保水剂失去亲水性,降低保水能力,经试验验证保水剂不能与含锌、锰、镁等二价金属元素的肥料混用, 可与硼、钼、钾、氮肥混用。 　　（7）改善土壤结构性 保水剂施入土壤中，随着它吸水膨胀和失水收缩的规律性变化，可使周围土壤由紧实变为疏松，孔隙增大，从而在一定程度上使土壤的通透状况得到改善。黄占斌、张国桢等［14］的实验表明：保水剂对土壤团粒结构的形成有促进作用,特别是土壤中0.5～5 mm粒径的团粒结构增加显著。同时,随着土壤保水剂含量的增加,土壤中大于1 mm的大团聚体胶结状态较多,这对稳定土壤结构,改善通透性,防止表土结皮,减少土面水分蒸发有重要作用。 　　3 LB农业专用保水剂在农业生产中的发展前景 　　保水剂对改善土壤物理性质，增强土壤的吸水、保水和保肥能力，促进作物生长发育有着十分重要的影响,因而保水剂在我国节水农业中具有巨大的开发潜力和广阔的应用前景。保水剂有可能成为继化肥、农药、地膜之后又一个对农作物起重要作用的一种化学制品。通过对保水剂在农业上应用技术及其效应的研究,将会形成一套以保水剂应用为中心的保水节水技术体系,对于缓解我国水资源紧缺矛盾、提高水肥利用效率、促进旱作农业的发展有着极其重要的意义。 　　进入21世纪,我国的水资源会更加短缺,同时又必须担负起13亿人口的食物安全的重任。对保水剂进行深入性的应用研究,开发研究出价格低廉、实用性强、性能稳定的保水剂对于促进高效农业的进一步发展,减少污染、美化环境,促进社会的可持续发展都有积极的现实意义。 　　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。