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以水为分散介质,以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸钠(NaAA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为原料,通过自由基聚合制得新型四元共聚水凝胶。用重量分析法研究了水凝胶吸水性能。结果显示水凝胶在在水中具有较强的吸水溶胀特性,其吸水溶胀特性不仅与水凝胶的化学组成相关,还取决于功能基团间的协同作用。发现AM:NaAA:HPA摩尔比为0.5:2:1,GMA用量为1%,引发剂用量为1%时,水凝胶吸水倍率达410 g/g。共聚水凝胶吸水动力学研究结果表明其属于non-Fickian模式。
通过对水凝胶的自然条件下保水性能、凝胶强度、反复吸水性能和吸0.9%NaCl生理盐水特性的研究。结果证明,自然条件下水凝胶具有较好的保水性能;水凝胶的强度随交联剂GMA用量的增加,不断增加;水凝胶可反复使用多次;水凝胶吸0.9%NaCl生理盐水倍率达50 g/g,该水凝胶具有较好的耐盐性。
以硝酸铵水溶液为介质,以丙烯酰胺(AM)、丙烯酸钠(NaAA)、丙烯酸羟丙酯(HPA)和甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)为原料,通过原位自由基聚合制得负载率分别为180%、360%和450%的负载硝酸铵水凝胶。研究了硝酸铵溶液浓度对水凝胶形态的影响,硝酸铵浓度为22.50%、45.00%时得到的负载硝酸铵凝胶为果冻状,当硝酸铵浓度增加到56.25%时,负载硝酸铵凝胶才呈现出浆糊状,表明该凝胶对硝酸铵具有较强的容盐能力。
采用水中溶出率法和模拟土壤中淋滤率法,对负载硝酸铵水凝胶的缓释效果进行了研究,结果表明水凝胶的组成、交联剂GMA的用量和负载率对硝酸铵释放速率具有较大的影响。单体AM:NaAA:HPA摩尔比为0.5:2:1时的负载硝酸铵凝胶在水中溶出速率最慢;GMA用量增加,负载硝酸铵在水和模拟土壤中释放速率增加;负载率越高,硝酸铵释放速率越快。研究了负载硝酸铵水凝胶土壤中保水性,结果表明水凝胶能够有效增加土壤的保水性。
采用盆栽实验,在相同的管理条件下,研究施肥方式、负载硝酸铵水凝胶类型对小白菜和番茄生长情况的影响。盆栽小白菜和番茄试验结果表明:负载硝酸铵水凝胶在土壤中能明显提高肥料和水分的利用率,提高小白菜和番茄的矿物等营养物质含量。负载硝酸铵水凝胶作N肥,N使用量减至60%时,与普通硝酸铵作N肥处理相比,其对作物生长的效果相当。此外,作物的根系照片显示,土壤中水凝胶的存在不会影响植物根系的正常生长。用红外光谱(IR)和电子扫描电镜(SEM)对未负载硝酸铵凝胶和负载硝酸铵凝胶的结构进行了表征。