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目前农业上肥料的使用主要采用直接灌淋的方式,此方式不科学不合理,容易导致肥料的大量流失,不仅造成肥料利用率较低,还会对环境造成污染。而通过将肥料与高吸水树脂结合的方式缓释肥料不仅可以减缓肥料释放时间,提高肥料利用率,还可以防止肥料流失污染环境。高吸水树脂是一种新型功能性高分子材料,它具有大量的亲水性基团,如羧基、羟基等,同时它还具有稳定的三维网络结构,这使得高吸水树脂可以吸收并储存大量的液体。由于其良好的吸水保水性能,吸水树脂被广泛用于药物载体、污水净化、食品加工、卫生用品、农林业等领域。目前大部分传统的高吸水树脂是聚丙烯酸和聚丙烯腈类型,这些高吸水树脂存在生产成本高、吸液性能不佳、无法降解等问题。这些不足严重影响了高吸水树脂的进一步发展,还会给生态环境带来破坏。采用壳聚糖、纤维素等天然高分子为原料制得高吸水树脂,可以促进树脂的降解性能,减少生产成本。腐殖酸钠是一种自然界中大量存在的有机物,其分子结构中存在羟基、醌基、羧基等活性基团,同时也是一种重要的土壤营养物质,可以有效促进植物生长。聚乙烯醇是一种可降解的聚合物,它可以在加热的条件下溶于水。在高吸水树脂乙烯基单体的基础上引入四种不同的物质(腐殖酸钠、聚乙烯醇、壳聚糖和羧甲基纤维素钠),探究不同网络结构的吸水树脂的性能差异,同时将肥料与可降解高吸水树脂以一定方式结合得到的产物同时具有吸水保水、可降解和缓释的多重功能,可以有效提高水肥利用率,减少环境污染和农作物损坏。本文以丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)和丙烯酰胺(AM)为单体,结合腐殖酸钠(SH)、壳聚糖(CTS)、聚乙烯醇(PVA)、羧甲基纤维素钠(CMC)制备肥料互混型PAA/AMPS/CTS/SH及肥料吸附型PVA/CMC/P(AA-AM)高吸水树脂。本论文研究内容主要以以下几个部分组成:(1)PAA/AMPS/CTS/SH高吸水树脂的制备与性能研究:以丙烯酸(AA)、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸(AMPS)、羧甲基纤维素钠(CMC)和腐殖酸钠(SH)为原料,在引发剂和交联剂的作用下,通过反相悬浮聚合法制备出高吸水树脂。采用傅里叶红外光谱(FTIR)、光学显微镜(OM)和热重分析仪(TGA)对树脂进行了表征并分析了高吸水树脂的结构。研究了引发剂量、交联剂量、油水比和反应温度对树脂性能的影响,得到最佳的制备条件为引发剂用量为1.2%,交联剂用量为0.3%,油水比为3:1,反应温度为75℃。在此条件下制备的吸水树脂性能最佳,在蒸馏水中的吸液倍率为1097g/g,在0.9%生理盐水中的吸液倍率为103g/g。与未添加SH的吸水树脂相比,该树脂在空气中的吸湿程度下降了2.0%,同时在三种不同的盐溶液(NaCl、CaCl2、FeCl3)中的耐盐性也得到了提高。缓释性能测试表明,在开始的12天内释放速率快,之后释放速率趋于平缓。在土壤环境下,树脂的降解率可以在100d后达到31.90%。(2)PVA/CMC/P(AA-AM)高吸水树脂的制备与性能研究:以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)为单体,结合天然高分子的衍生物羧甲基纤维素钠(CMC)和合成聚合物聚乙烯醇(PVA),在引发剂和交联剂的作用下,通过反相悬浮聚合法制备出互穿网络结构高吸水树脂。采用傅里叶红外光谱(FTIR)、光学显微镜(OM)和热重分析仪(TGA)对树脂进行了表征并分析了高吸水树脂的结构。研究了引发剂量、交联剂量、中和度和聚乙烯醇用量对树脂性能的影响,树脂的最佳制备工艺条件为:引发剂用量为1.5%,交联剂用量为0.4%,丙烯酸中和度为70%,聚乙烯醇用量为0.8%。此条件下制备的树脂吸蒸馏水倍率达到了1226g/g,吸0.9%生理盐水达到了99g/g。在防潮方面,互穿网络结构的吸水树脂的吸湿性较单层网络吸水树脂下降了9.1%。在三种不同的盐溶液(NaCl、CaCl2、FeCl3)互穿网络结构的吸液性能优于单层网络树脂,说明互穿网络结构树脂有更好的耐盐性。尿素的吸收和释放实验显示随着吸收尿素的浓度升高,树脂的尿素负载率和尿素释放率也会增大。在土壤环境下,树脂的降解率可以在80d后达到27.66%。通过对两种的具备肥料缓释功能和可降解功能的吸水树脂的研究,发现将肥料、天然聚合物、合成聚合物以及乙烯基单体等为原料所制得的吸水树脂,不仅综合吸液性能良好,还具有释放肥料的功能,同时在自然土壤条件下可以实现生物降解,减少了环境污染,说明所制备的吸水树脂在农林业上有着良好的应用前景。