高吸水树脂的性能及农业应用展望

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1、—１６—江苏农业科学２０１４年第４２卷第４期徐磊，唐玉邦，虞利俊，等．高吸水树脂的性能及农业应用展望［Ｊ］．江苏农业科学，２０１４，４２（４）：１６－１７．高吸水树脂的性能及农业应用展望徐磊，唐玉邦，虞利俊，裴勤，王恒义（江苏省农业科学院农业设施与装备研究所，江苏南京２１００１４）摘要：高吸水性树脂作为一种新型的功能高分子材料，具有大量化学亲水基团，既可以吸收水分溶胀，又能保持水分，吸水能力可达自身重量的数百乃至数千倍，作为土壤保水剂不但能提高土壤保水性能，还能提高土壤的保肥能力，同时，它还能促进植物根系生长，提高出苗率和移栽成活率，

2、在农林和园艺中被广泛应用。在介绍高吸水树脂种类的基础上，分析了各种吸水树脂在农业生产中的应用情况，总结了国内科研单位对高吸水树脂的相关研究基础，并对其农业应用进行了展望。关键词：高吸水树脂；保水；农业应用中图分类号：ＴＱ３２０．７９文献标志码：Ａ文章编号：１００２－１３０２（２０１４）０４－００１６－０２高吸水性树脂（ｓｕｐｅｒ－ａｂｓｏｒｂｅｎｔｐｏｌｙｍｅｒ，ＳＰＡ）又称超强生物、聚乙烯基醚等，原料丰富易得，相关产品主要为改性聚吸水剂，是一种新型的功能高分子材料，吸水能力可达自身质乙烯醇和聚丙烯酸盐系列。量的数百乃至数千倍。与普通

3、吸水或吸湿材料（如脱脂棉、聚丙烯酸盐类高吸水树脂与淀粉等天然高分子接枝共聚海绵、琼脂、硅胶、氯化钙和活性炭等）相比，高吸水树脂含有物相当，吸水率高，而且由于分子中没有多糖结构，产品不易大量化学亲水基团，具有吸收水分溶胀、保持水分不外流的优腐败，凝胶强度高，结构稳定，产品综合性能好，具有生产效率异性能，吸水量大，吸水速度快、保水能力强，广泛应用于农高、工艺简单、生产成本低、吸水能力强、产品保质期长等优［１－５］业、林业、卫生行业、工业堵漏材料等。近几年来，关于高点，成为当前该领域的研究热点。吸水树脂在农业方面的应用越来越受到重视，它在农

4、林、园艺聚乙烯醇类高吸水性树脂工艺相对复杂，成本较高，但由中作为土壤保水剂被广泛使用，通过迅速吸收自身重数百倍于聚合物中存在亲水性官能团—ＯＨ，因而除了具有一般吸水乃至千倍的水，然后从土壤中慢慢释放出来，不仅能提高土壤性树脂的性能外，还具有其他吸水树脂所不具备的优良性能，保水性能，还能提高土壤的保肥能力，既能促进植物根系的生如耐盐性好、凝胶强度高。与其他吸水树脂相比，聚乙烯醇类［６－９］长，又具有提高出苗率、移栽成活率等作用。美国２０世高吸水性树脂具有的最大优越性在于吸水后易向土壤、沙层纪７０年代开始在玉米、大豆上应用高吸水树脂，目前

5、已成为释放，可保持土壤的湿润，是解决全球性粮食问题和改造沙漠美国农场主、林业主、苗圃商、庭园主及其“绿色”产业改善水问题的一种重要的可能途径，在这方面国内只有少数单位开分管理的重要工具；法国、英国、意大利、埃及常在干旱地区使展了相关工作。用保水剂改良土壤；日本２０世纪８０年代大量生产土壤保水目前，世界高吸水树脂生产中聚丙烯酸盐类占到８０％，剂，出口中东国家用于沙漠地区的种植业。我国对保水剂的该类吸水树脂被广泛应用于食品、卫生等行业，研究已相对成［１０－１３］研制与应用较晚，目前已引起了各方面的重视。熟，但在农业应用方面少有成效，主要是

6、因为聚丙烯酸盐类与土壤混合后，在短时间内可以起到一定的保水作用，但随着反1高吸水树脂的分类复使用次数的增多，吸水与保水能力大幅度下降。聚乙烯醇高吸水性树脂发展很快，种类日益增多，原料来源也相当类吸水树脂在农业上的应用也遭遇同样的难题。因此，合成丰富。高吸水性树脂是一类具有亲水基团和交联结构的大分聚合物系高吸水树脂在工业、卫生领域应用已经非常成熟，占子聚合物，最早由Ｆａｎｔａ等采用淀粉接枝聚丙烯腈再经皂化据现有吸水树脂的大部分市场，但在农业上，由于其重复吸水制得，在分子结构上带有大量的化学亲水基团，具有低交联次数少而限制了其应用。度，部

7、分结晶结构不尽相同，形成了一些各自不同的特点。高１．２淀粉系高吸水树脂吸水树脂按原料划分，可分为合成聚合物系、淀粉系、纤维素淀粉系高吸水性树脂一般由天然淀粉改性处理得到。由系３大类。于天然淀粉原料来源丰富、价廉，因而受到人们的普遍关注，１．１合成高分子高吸水性树脂这方面的研究开发也较多。为降低该类高吸水性树脂的成合成高分子高吸水性树脂的原料大多来源于石油化工，本，淀粉原料主要采用价位比较低的马铃薯淀粉、玉米淀粉如聚乙烯磺酸盐、交联丙烯酸盐聚合物、聚不饱和羧酸及其衍等。淀粉改性一般进行接枝共聚改性或羧甲基化处理。在淀粉接枝共聚改性方面，

8、常与之接枝的有丙烯腈、丙烯酸、丙烯酰胺、丙烯酸酯等单体，生产时一般需经过糊化和碱水解等工收稿日期：２０１３－０８－０１基金项目：江苏省农业科技自主创新资金［编号：ＣＸ（１３）３０３１］。艺处理。淀粉系高吸水性树脂按照淀粉