保水劑
保水劑使用的是高吸水性樹脂，它是一種吸水能力特別強(qiáng)的功能高分子材料。無毒無害，反復(fù)釋水、吸水，因此農(nóng)業(yè)上人們把它比喻為"微型水庫"。同時(shí)，它還能吸收肥料、農(nóng)藥、并緩慢釋放，增加肥效、藥效。高吸水性樹脂廣泛用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝、建筑材料；在工業(yè)方面可廣泛應(yīng)用于石油化工、電纜、造紙、傳感器、滅火器具、纖維制品、化妝品、食品保鮮、膨脹玩具等。
發(fā)展歷程
干旱是關(guān)注的大事。本世紀(jì)50年代以來，隨著工業(yè)的快速發(fā)展和人口的急劇膨脹，氣候變暖干旱問題變的日益突出。這些問題促使各國科學(xué)家開始研究解決干旱問題的有效方法。
20世紀(jì)50年代以前人類使用的吸水性材料主要為天然物質(zhì)和無機(jī)物。例如天然纖維、天然蛋白質(zhì)。50年代，Goodrich公司開發(fā)了交聯(lián)聚丙烯酸的生產(chǎn)技術(shù)，使得吸水性高分子物質(zhì)應(yīng)用于增黏劑。
吸水性樹脂的出現(xiàn)是1961年美國北方研究所C，R，Russell等從淀粉接枝丙烯腈開始研究，該吸水性樹脂最初在亨克爾股份公司（Henkelcorporation）工業(yè)化成功，其商品名為SGP(Starch Graft polymer），當(dāng)時(shí)美國主要以農(nóng)業(yè)為中心積極推廣應(yīng)用，首先應(yīng)用在土壤改良、保水抗旱、育種保苗等方面。
60年代末至70年代，美國Starch、General Mills Chemical，日本住友化學(xué)、三洋化成工業(yè)等公司相繼成功地開發(fā)了高吸水性樹脂。其中成效的是美國、日本、法國和德國等。
80年代開始出現(xiàn)用其他天然化合物衍生物經(jīng)化學(xué)反應(yīng)制取吸水性物質(zhì)，合成吸水性樹脂的發(fā)展，促進(jìn)應(yīng)用研究的開展。
吸水性復(fù)合材料在20世紀(jì)80年代產(chǎn)生。由于它能改善吸水性樹脂的耐鹽性、吸水速度、吸水后水凝膠的強(qiáng)度等許多性能，所以發(fā)展迅速。近年已開始研究吸水性高分子物的共混技術(shù)。這些為發(fā)展高吸水性材料提供了更加廣闊的前景。
中國高吸水性樹脂的研究工作起步較晚，80年代開始起步，近20年來全國已有近20個(gè)單位先后進(jìn)行了研究，有的已轉(zhuǎn)入中試階段，并有小批量的生產(chǎn)。目前國內(nèi)已有批量生產(chǎn)能力的廠家，這些生產(chǎn)廠的產(chǎn)品都是聚丙烯酸鈉或淀粉接枝聚丙烯酸鈉，該類產(chǎn)品質(zhì)量，除了化合物組成本身外，主要還和設(shè)備、技術(shù)、工藝有關(guān)。國外進(jìn)口產(chǎn)品主要有比利時(shí)TC（Terra Cottem 土壤植被與科特姆簡稱），法國SNF的AQUASORB保水劑，德國Stockhau Sen生產(chǎn)的Stocksorb保水劑，隨著國家對生態(tài)環(huán)境建設(shè)投資加大和重視，國內(nèi)保水劑類產(chǎn)品研究、開發(fā)、生產(chǎn)呈現(xiàn)一輪高潮、
吸水原理
保水劑的吸水原理相同于一般SAPs，是高分子電解質(zhì)分子鏈在水中酰胺基和/或羧基團(tuán)同性相斥使分子鏈擴(kuò)張力和由于交聯(lián)點(diǎn)的限制分子鏈的擴(kuò)張力而相互作用而成的。以聚丙烯酰胺為例，保水劑會有大量酰胺和羧基親水基團(tuán)，利用樹脂內(nèi)部離子和基團(tuán)與水溶液相關(guān)成分的濃度之差產(chǎn)生的滲透壓及高分子電解質(zhì)與水的親和力而可大量吸水直至濃度差消失為止。而控制保水劑達(dá)到令人滿意吸水程度的是橡膠彈力。分子結(jié)構(gòu)交聯(lián)度越高，橡膠彈力越強(qiáng)，而橡膠彈力和吸水力的平衡點(diǎn)即是其表觀吸水能力。
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而起到保水作用。
由此，同樣組成的聚合物交聯(lián)度越低，吸水倍率相對越高，其保水性、穩(wěn)定性和凝強(qiáng)度就越低，反之亦然。所以，國際上對于使用周期較長的保水劑自然需要較高的交聯(lián)度，并不追求高吸水倍率和速率。以聚丙烯酰胺為例，其表觀倍率并不高，吸水速率也依粒徑不同差別很大，凝強(qiáng)度高的保水劑吸水后有一定形狀，不易解體，利于土壤透氣，吸放水可逆性好。因?yàn)楸Ｋ畡┮话銚饺氲叵?至15厘米，故國際上現(xiàn)在更強(qiáng)調(diào)加壓下的吸水倍率。依粒徑不同，聚丙烯酰胺型吸純水倍率150-300。
產(chǎn)品特性
1、無毒，安全環(huán)保，無毒無味，不污染植物，土壤和地下水，果樹花卉，植樹造林，無土栽培，植物保鮮運(yùn)輸，大田作物等。
土壤保水劑和防水土流失劑到最終分解物為二氧化碳，水，氨態(tài)氮和鈉或鉀離子，無任何殘留。
2、保墑省水，可有效抑制水分蒸發(fā)，防止水土流失，即使在有灌溉的條件下，仍然可省水50%以上。
3、改善土壤結(jié)構(gòu)，使粘重土壤，漏水肥的沙土和次生鹽堿土壤得以改良，同時(shí)促進(jìn)土壤微生物發(fā)育，提高土壤有機(jī)物的周轉(zhuǎn)利用效率。
4、使用壽命長，集多種聚合物之特性，可反復(fù)吸水膨脹和釋放收縮，在生產(chǎn)中使用壽命可達(dá)6年以上，是目前市場上使用壽命最長的土壤保濕產(chǎn)品。
5、吸水速度快，一般自然水吸至飽和最長時(shí)間約為15-40分鐘，0.4分鐘。
6、水肥利用率高，土地保水劑在土壤中形成的"小水庫"接受施肥，灌溉（或降雨）造成淋溶流失的微量元素減少1/3，保護(hù)環(huán)境；當(dāng)再次干旱時(shí)，吸足水的保水劑使周圍的土壤保持潮濕，以供給植物根系水分，即使在沙漠地區(qū)和的干旱氣候，在年降雨量達(dá)200mm時(shí)，也可種草植樹。
7、蓄水不爛根吸足似水的保水劑分子膨脹成為水凝膠晶體，即使緊靠植物根系也不會爛根。
8、性能穩(wěn)定即使是的干旱，也不會倒吸植物水分。
主要功能
⒈保水，保水劑不溶于水，但能吸收相當(dāng)自身重量成百倍的水，保水劑可有效抑制水分蒸發(fā)，土壤中滲入保水劑后，在很大程度上抑制了水分蒸發(fā)，提高了土壤飽和含水量，降低了土壤的飽和導(dǎo)水率，從而減緩了土壤釋放水的速度，減少了土壤水分的滲透和流失，達(dá)到保水的目的，還可以刺激作物根系生長和發(fā)育，使根的長度增加、條數(shù)增多，在干旱條件下保持較好長勢。
2，保肥，因?yàn)楸Ｋ畡┚哂形蘸捅Ｐ钏值淖饔?，因此可將溶于水中的化肥，農(nóng)藥等農(nóng)作物生長所需要的營養(yǎng)物質(zhì)固定其中，在一定程度上減少了可溶性養(yǎng)分的淋溶損失，達(dá)到了節(jié)水節(jié)肥，提高水肥利用率的效果。
3，保溫，保水劑具有良好的保溫性能，施用保水劑之后，可利用吸收的水分保持部分白天光照產(chǎn)生的熱能調(diào)節(jié)夜間溫度，使得土壤晝夜溫差減小，在砂壤土中混有0.1%～0.2%的保水劑，對10厘米土層的溫度監(jiān)測表明，對土溫升降有緩沖作用，使晝夜溫差減少為11～13.5℃，而沒有保水劑的土壤為11～19.5℃。
4，改善土壤結(jié)構(gòu)，保水劑施入土壤中，隨著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?，孔隙增大，從而在一定程度上改善土壤的通透狀況，
應(yīng)用范圍
草業(yè)
⑴草坪：在新建草坪上的應(yīng)用極為廣泛。出苗率高，成坪快，保濕時(shí)間長，施工簡便，多用于高爾夫球場，足球場。
在整地時(shí)將保水劑按比例（根據(jù)土壤類型和保墑情況每平方米播撒20-50g）撒在碎土地表，用鐵齒耙梳理拌勻整平，灌足水即可等待播種；
方法B將保水劑與草種按上述比例混播，但播后需覆上表土，方能撒水澆透，如灌溉不便的干旱地段，在澆水時(shí)干撒或噴灑（用量：乳狀0.2-0.4kg/畝，干粉0.08-0.15kg），以減少水分蒸發(fā)。
在已成坪的草坪上施用保水劑，將草修剪至5cm以下并清理干凈后，按比例每平米不超過40g（可與草坪肥混播），之后用鐵齒耙松土，使其能與土壤充分結(jié)合均勻，灌水即可.
公路護(hù)坡，巖石綠化通常采用高壓罐車噴播（該方法于使用），根據(jù)噴播載體性質(zhì)增減用量或搭配比例，混合噴播用量少，成本低， 護(hù)坡（中性沙壤土為例）每平方米使用干粉6-10g。
巖石綠化（又稱植被混凝土）的載體多為人工混凝土骨架，受養(yǎng)分和水資源的約束，混合比例略有提高每平方米使用干粉9-15g。
⑵，牧草：在年降雨量不足200mm的荒漠或純沙地惡劣地帶，一般選種較為抗旱的豆料，菊科牧草品種居多，可以用MP3005S進(jìn)行種子"保濕包衣"，簡便節(jié)省，能有效促進(jìn)種子發(fā)芽，提高發(fā)芽率；山地，平原種植牧草，將保水劑與種子混合播種，在年降雨量200mm以上可不用灌溉。
植樹
⑴蘸根——根據(jù)需要蘸根的苗木數(shù)量，將保水劑攪入30升水中（視水的硬度適量增減)，充分?jǐn)嚢枞芙夂蠹纯山圃裕筛鶕?jù)苗木根系情況，按比例加入已經(jīng)稀釋的生根劑，以促進(jìn)根系生長），如需長途運(yùn)輸，用塑料薄膜包扎根部或密封保鮮運(yùn)輸，以防止干枯，提高成活率。
⑵灑根——在移栽幼苗時(shí)（在沙地，沙壤土的情況下），在回填熟土至苗根處，按15-25g/株撒入保水劑，充分與碎土拌勻，填土灌足水即可；如是土壤粘性較強(qiáng)，需要成比例挖大坑穴，沙拌土回填至苗根下10cm處，將事先吸足水的保水劑與土壤（再加少量沙）充分混合回填壓實(shí)，地表覆土。
⑶挖溝拌土——三年以上的大樹，在其樹冠投影垂直約2/3處環(huán)繞挖溝（寬25cm，深不超過40cm，但要防止傷根），將保水劑與碎土混合（按0.3‰加保水劑）回填，覆土后留出凹槽，灌水再覆土（若是山地或其它無法灌溉的地區(qū)可吸足水后使用）。
⑷沙漠植樹時(shí)直接用保水劑襁褓，大樹移栽方法同"2",數(shù)量按比例增加 。
應(yīng)用領(lǐng)域
由于高吸水性樹脂無毒無害，反復(fù)釋水、吸水，因此農(nóng)業(yè)上人們把它比喻為"微型水庫"。同時(shí)，它還能吸收肥料、農(nóng)藥、并緩慢釋放，增加肥效、藥效。高吸水性樹脂廣泛用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園藝、建筑材料；在工業(yè)方面可廣泛應(yīng)用于石油化工、電纜、造紙、傳感器、滅火器具、纖維制品、化妝品、食品保鮮、膨脹玩具等。在醫(yī)療衛(wèi)生方面也可廣泛應(yīng)用于衛(wèi)生巾、嬰兒紙尿布、成人失禁墊片、保健冰帽、冰墊、吸血藥布等領(lǐng)域 。
注意事項(xiàng)
當(dāng)前，市場上的保水劑，無論從產(chǎn)地，品名，型號等方面都各不相同，在眾多的保水劑中，如何選擇一種成本低，效果好的產(chǎn)品，使每個(gè)用戶都很關(guān)心的問題，近來，從用戶的反饋信息來看，在選用保水劑時(shí)應(yīng)該注意以下幾點(diǎn)：
1、保水劑的使用壽命在2年左右。
2、保水劑的吸水倍率通常在300以上，但是隨著使用時(shí)間的增加，吸水倍率會減小。
3、以淀粉為主要原料的保水劑會自動降解，不會對環(huán)境造成危害，如果化學(xué)原料的就沒有保障了。
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