固沙保水复合材料的研究与改良荒漠化土地的应用

摘要

本文通过以一定比例的高分子吸水树脂和高分子缓释氮肥加入到作为高分子粘结剂的聚氨酯软质泡沫中，制备出能固沙保水保肥的复合材料。通过电子扫描投射电镜对初始聚氨酯软质泡沫和此复合材料的微观结构行进了研究，表明此种复合方法可以使吸水高分子吸水树脂和高分子缓释化肥均匀地被聚氨酯树脂包裹。研究了所制备的复合材料的吸水性、保水性和缓释效率。并且把所制的保水保肥复合材料用于紫花苜蓿的砂土种植中，观察及研究了此材料对植物的发芽率、生长情况的影响以及对沙土团粒结构的影响。结果表明：此材料在与高性能吸水树脂有相同吸水率的同时，大大提高了保水率，使保水率达到了45％～56％，并且对氮肥起到了缓释效果；当在砂土中加入复合材料的改良砂土后，提高了砂土的保水、保肥能力从而能提高紫花苜蓿的发芽率，使其增产明显，其生产量比对照纯砂土栽培产量有所提高；该复合材料还可以增加0.25～10mm的土壤团粒量起到提高土壤蓄水容量和持水能力。该研究对于改良荒漠化土地的土壤储水及施肥、保肥和固沙防风能力具有较大的意义。 本文中所用高分子吸水树脂是利用反相悬浮聚合法合成的羧甲基纤维素接枝聚丙烯酸盐高吸水树脂，研究了其制备过程和单体浓度，中和度，引发剂用量，分散剂用量，交联剂用量，反应温度，干燥温度等对树脂吸水性能的影响。当其原料为实验所得的最佳反应条件时得到的高吸水树脂的吸水倍率为380，保水倍率为40.8％；本文合成了高摩尔比(尿素:甲醛为3:1)的新型长效缓释脲醛化肥，对其合成过程进行监测，从而得到最佳反应条件。对产物的分析结果表明，它的AI值达到了100％，能有效起到缓释氮肥的作用；因为本实验目的是让吸水树脂和缓释化肥能均匀地被聚氨酯软质泡沫包裹，所以研究了聚氨酯的各配方的用量。通过测定密度，观察成型泡沫的微观结构，调节反应物、催化剂的量达到最佳值。得到了充分发泡，均匀优质的聚氨酯泡沫的同时密度达到了最小。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章引言

1.1本课题的研究背景

1.2本课题的研究目的、意义和方法

第2章高分子吸水树脂的制备

2.1高吸水性树脂的发展研究情况及意义

2.1.1高吸水树脂的发展及应用历史

2.1.2高吸水树脂的种类

2.1.3高吸水树脂的合成原理与方法

2.2高吸水性树脂的结构特征与吸水机理

2.2.1结构特征

2.2.2吸水机理

2.3影响吸水树脂吸水性能的因素

2.3.1树脂本身

2.3.2溶液浓度

2.3.3吸水树脂颗粒的大小

2.3.4合成组分、条件对高吸水性树脂吸水性能的影响

2.4高吸水性树脂的性能及表征

2.5羧甲基纤维素接枝聚丙烯酸盐高吸水树脂的试验部分

2.5.1主要试剂

2.5.2吸水树脂的制备方法

2.5.3吸水性和保水性的测定

2.6结果与讨论

2.6.1中和度对产品吸水率的影响

2.6.2丙烯酸浓度对产品吸水率的影响

2.6.3引发剂用量对产品吸水率的影响

2.6.4分散剂用量对产品吸水率的影响

2.6.5交联剂用量对产品吸水率的影响

2.6.6反应温度与搅拌速度对产品吸水率的影响

2.6.7干燥温度对产品吸水率的影响

2.7本章小结

第3章释肥料的制备

3.1缓释肥料的研究背景

3.1.1缓释肥料的发展概况及特点

3.1.2缓释化肥的分类

3.2缓释尿素

3.3国内外缓释化肥今后的研究方向

3.4评价缓释长效脲-醛肥料其有效成分的参数

3.5脲甲醛缓释化肥的研制试验

3.5.1实验配方

3.5.2制备过程

3.5.3反应条件的选择

3.6结果与讨论

3.6.1脲甲醛缓释化肥合成机理研究

3.6.2采用尿素高摩尔比的配方减少游离甲醛

3.6.3尿素对缩聚合成的影响

3.6.4反应物的特点和表征

3.6.5 AI值分析

3.6.6耐水性及淋溶性测试

3.6.7缓释性能测试

3.7本章小结

第4章聚氨酯泡沫的制备

4.1聚氨酯泡沫塑料的基本反应

4.2聚氨酯泡沫体的形成

4.2.1主要原料

4.2.2泡沫形成过程

4.2.3泡沫制备过程

4.3聚氨酯软质泡沫的制备试验

4.4.1实验试剂

4.4.2制备过程

4.4结果与讨论

4.4.1反应物比例的初步确定

4.4.2根据实验结构调整各配方的具体值

4.4.3观察泡沫体微观结构和密度

4.5本章小结

第5章保水保肥复合材料的制备及其性能

5.1复合材料的制备过程

5.1.1.实验总体方案

5.1.2混合发泡、固化和后处理

5.2性能测试

5.2.1实验仪器

5.2.2复合材料微观结构

5.2.3吸水树脂和缓释氮肥加入时间对材料性能的影响

5.2.4吸水率保水率的测定

5.2.5测试步骤

5.2.6复合材料氮的释放率

5.3结果及讨论

5.3.1粉末状复合材料的形貌观察

5.3.2吸水树脂和缓释氮肥加入时间对材料性能的影响

5.3.3复合材料吸水率和保水率的测试

5.3.4复合材料氮的释放率测定

5.4本章小结

第6章复合材料在实际植物栽培实验中的运用

6.1分析武汉市天气确定种植植物的种类

6.1.1武汉气候及植物选取

6.1.2紫花苜蓿游客的特性

6.2植物栽培实验

6.2.1实验方法

6.3植物栽培实验结果与讨论

6.3.1发芽情况

6.3.2植物生长情况

6.4复合材料对土壤的改良作用

6.5本章小结

第7章结语

参考文献

致谢

附录