矿物／高分子高吸水保水复合材料的研究以农林、园艺、沙漠治理及表土绿化应用为方向，以大幅降低吸水保水类材料的成本，同时提高产品的综合性能为目标。该类材料用在农林与园艺方面，该材料可作土地改良剂：由于该类材料有优良的吸水、保水和土壤移行性，将它与栽培土按一定比例混合，可以改善团粒结构，提高土壤的保水性、透水性和透气性；缩小土壤昼夜温差变化，很好地调节土壤的干湿程度，减少种植作物的灌溉次数，达到改良劣质土壤，抗旱保收的目的。还可用作种子生育促进剂及苗木移植保存剂：将该类材料以混合法、片法和涂覆法用于植物种子培育，可以使种子提早发育，并提高发芽率，如将其与草籽拌种，会提高飞机在干旱地区播种的成活率，用吸水凝胶涂覆在出土幼苗的根部，进行保水处理，可大大提高幼苗的成活率和移植存放时间。也可用作肥料缓释剂，用该类材料对化肥进行包衣后施肥，可以使肥料缓慢释放、提高化肥的利用率，减少流失造成的浪费和对环境造成的污染。用在沙漠治理及表土绿化方面极具前景。这项工作的开展对我国北方地区多旱、土地沙化的现状具有重要的意义。伊利石／丙烯酸(AA)一丙烯酰胺(AM)高吸水保水复合材料研究是矿物／高分子高吸水保水复合材料研究的子课题。另外，伊利石是含钾量高的矿物，制备出的复合材料还可改善土壤的缺钾状况。 本项研究包括以下几个方面的内容： (1)对伊利石粘土矿物进行预处理，并对其组成及性能进行研究。 (2)复合材料的制备：以丙烯酸、丙烯酰胺、25％NaOH水溶液、伊利石为原料，以 N,N-亚甲基双丙烯酰胺为作交联剂，过硫酸钾为引发剂，蒸馏水为溶剂，采用溶液聚合法制备出综合性能好的产品(各项指标达到或超过本课题的要求)。分为四个阶段来进行。第一个阶段是在查阅大量的相关文献的基础上,了解本课题组已有的工作基础。第二个阶段是分析复合材料的制备工艺。第三个阶段是了解各影响因素对产品性能的影响。第四个阶段是在前面三个阶段工作的基础上，获得具有综合最优性能的产品制备工艺方案。 (3)研究复合材料中层状矿物伊利石层间钾的释放能力：由于该类吸水材料的研究以农林与园艺、沙漠治理及表土绿化方面的应用为主要目标，而所用的增强体伊利 石粘土又是含钾量很高的矿物，若能使其很好的释放出来，将是一件很有意义的工作。 (4)产品表征：采用偏光显微镜，环境扫描电子显微镜，红外光谱三种手段对制备出的材料进行了表征。在此基础上，结合所查资料，探讨产品的吸液机理。 研究方法：首先在导师的指导下，查阅相关的文献资料，并在充分了解本课题组已有的工作基础上，制定总的试验计划。然后运用相关的数学试验设计方法(等水平正交实验设计L<,16>(4<5>)、L<,9>(3<4>)，单因素实验等)进行试验，掌握一些规律。在此基础上进一步查阅相关资料，并将其与所掌握的一些规律进行对照。最后，以成熟的工艺条件制得产品。运用红外光谱、扫描电子显微镜(SEM)、偏光显微镜几种表征手段，结合所查资料，在此基础上探讨产品的吸液机理。 所得主要结论如下： (1)用水溶液聚合法制得吸水倍率高、抗盐性好、凝胶强度高、成本低的伊利石／高分子复合材料，最佳工艺参数：相对于丙烯酸单体的质量用量，伊利石80％，丙烯酰胺50％，交联剂0.04％，引发剂0.1％，中和度65％，蒸馏水(溶剂)的用量约为单体的物质的量的8倍，此时产品的吸蒸馏水倍率为1159，吸自来水倍率为382,吸生理盐水倍率为78。 (2)复合材料制备所用层状矿物伊利石含钾量高(层间钾)，且在复合材料的制备过程中丙烯酸的作用使其释放能力得到提高，使用该复合材料能改善土壤的缺钾状况。 (3)红外光谱表明，伊利石粘土颗粒增强体与高分子基体间主要发生了偶极距形式的结合。SEM和偏光显微镜观察表明，增强体伊利石粘土颗粒在高分子基体中分散均匀。SEM还表明，伊利石粘土颗粒增强体与高分子基体结合良好。