植物多酚保水剂及其制备方法
【技术领域】
本发明涉及一种土壤保水剂，具体地说，本发明涉及一种含有植 物多酚的保水剂。本发明还涉及所述植物多酚保水剂的制备方法。
【背景技术】
目前广泛用于干旱和半干旱地区林业植树造林的吸水性树脂，一 般是淀粉接枝型，要求有较高的吸水性和较好的保水性，以及反复的 吸水性。
这类吸水剂是以淀粉糊化后与烯类亲水性单体接枝共聚，具有促 进林木种子出苗率高，幼苗出土早，生长快，保存率高的优点。它与土壤 均匀混合后形成的吸水土，土壤的饱和含水率明显比对照高，使土壤有 效水增加，且增加值随高吸水剂用量的增加而增加。
但是一般的吸水剂，由于化学成分的关系，在土壤中放置时间长， 均会受到土壤微生物的侵蚀，使吸水剂发生降解，直接影响吸水剂的 效果，这是目前土壤吸水剂中没有解决的问题。
植物多酚是一类广泛存在于植物体内的多酚类物质，在植物中的 含量仅次于纤维素、半纤维素和木质素，主要存在于植物的皮、根、 木、叶、果中。其结构复杂，化学性质活泼，并且常以大量性质相似 的同系物的混合物形式存在。它们在分子结构上仍具有某些共性：(1) 酚羟基数目众多，以邻位酚羟基(连苯三酚、邻苯二酚)最为典型；(2) 分子量较大，且分布较宽。
本发明人根据植物多酚的特点，进行了大量研究和试验，利用单 宁分子中的酚羟基与羧基能与其他分子形成氢键，进行改性，从而研 制出可以克服上述技术缺陷的本发明保水剂。
【发明内容】
[所要解决的技术问题]
本发明的目的是提供一种克服上述技术缺陷的植物多酚保水剂。
本发明的另外一个目的是一种本发明植物多酚保水剂的制备方 法。
[技术方案]
本发明的植物多酚保水剂，其特征在于它是由如下组分接枝共聚 制得：
植物多酚： 0.5-40重量份
淀粉衍生物： 10-60重量份
不饱和单体： 30-300重量份
所述组分优选如下(以重量计)：
植物多酚： 10-30重量份
淀粉衍生物： 20-50重量份
不饱和单体： 50-200重量份
本发明的植物多酚保水剂，其特征在于它是由下述方法制备而 成：
(1)溶液配制：将上述重量份植物多酚和不饱和单体配成溶液 备用，所述的植物多酚溶液优选所含植物多酚的质量浓度为0.25- 4％，不饱和单体溶液质量浓度为10-30％。
(2)淀粉的糊化：将上述重量份淀粉加入到装入反应器中、加 水.在通氮气的条件下，加热至50-95℃搅拌糊化0.5-2.0小时；
(3)接枝共聚合反应：糊化完成后，将体系的温度冷却至40-60 ℃，在通氮气的条件下，顺序加入引发剂、单体溶液、交联剂，在 40-60℃反应1.5-2.0小时后，在加入植物多酚溶液反应0.5-1.0小 时后，停止通氮气，升温至60℃。
(4)水解反应：加入氢氧化钠溶液，恒温水解1.5-3.0小时；
(5)水解产物的后处理：用蒸馏水对水解产物进行浸泡、洗涤， 使产物的pH值为6.5-7.5，脱水、烘干至恒重，经过研磨粉碎，得到 粉末状的本发明产品。
其中所述的植物多酚为水解单宁或缩合单宁。水解单宁为棓酸酯 类多酚，优选为棓单宁、鞣花单宁中的一种；缩合单宁为黄烷醇类多 酚或原花色素，黄烷醇类多酚优选为黄烷醇单体、黄烷醇聚合体中的 一种或多种，原花色素优选为单体原花色素、聚合体原花色素中的一 种或多种。
所述的淀粉衍生物为交联淀粉、磷酸酯淀粉、羧甲基淀粉、接枝 淀粉、淀粉酯。优选为交联淀粉、磷酸酯淀粉、接枝淀粉、淀粉酯中 的一种。所述的不饱和单体为丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸酯、丙烯腈 等，优选为丙烯酰胺。
本发明所用植物多酚、淀粉衍生物、不饱和单体等原料已工业化 大规模生产，并可从市场购得。例如植物多酚可以选用内蒙古亚克石 栲胶厂生产的落叶松栲胶，淀粉衍生物可以选用山东省枣庄市东方变 性淀粉有限公司生产的交联淀粉，不饱和单体可以选用山东淄川金顺 化工有限公司生产的丙烯酰胺。
本发明的植物多酚保水剂的制备方法，其特征在于该方法包括如 下步骤：
(1)淀粉的糊化：将淀粉加入到装入反应器中、加水.在通氮气 的条件下，加热至50-95℃搅拌糊化0.5-2.0小时；
(2)接枝共聚合反应：糊化完成后，将体系的温度冷却至40-60 ℃，在通氮气的条件下，顺序加入引发剂、单体溶液、交联剂，在 40-60℃反应1.5-2.0小时后，在加入植物多酚溶液反应0.5-1.0小 时后，停止通氮气，升温至60℃。
(3)水解反应：加入氢氧化钠溶液，恒温水解1.5-3.0小时；
(4)水解产物的后处理：用蒸馏水对水解产物进行浸泡、洗涤， 使产物的pH值为6.5-7.5，脱水、烘干至恒重，经过研磨粉碎，得到 粉末状的本发明产品。
其中所述的引发剂是过硫酸钾、过硫酸铵或硝酸铈的一种或多 种，优选为过硫酸钾；交联剂是N-N’-亚甲基双丙烯酰胺、双丙烯酰 胺、双甲基丙烯酰胺或尿脂中的一种或多种，优选为双甲基丙烯酰胺。
其中所述的引发剂用量为单体质量的0.7-3.0％，交联剂用量为 单体质量的0.6-2.0％。
其中，所述的植物多酚溶液优选所含植物多酚的质量浓度为0.25 -4％，不饱和单体溶液质量浓度为10-30％。
[有益效果]
根据植物多酚的特点，特别利用单宁分子中的酚羟基与羧基能与 其他分子形成氢键，进行改性，研制出的本发明保水剂，不仅具有保 水和吸水的作用，还具有杀菌和土壤改良作用。
由于植物多酚的涩性，对于一些土壤害虫具有致害作用，这样使 长时间放在土壤中的吸水剂不会受到微生物的影响，而发生生物降 解，这是本吸水剂最为独特的方面。
其次，通过植物多酚与Fe3+的配合作用和氧化还原作用，改变铁 元素的氧化还原电位，提高土壤中Fe2+离子的浓度，增加土壤中铁元 素的可给性，而单宁本身就是许多植物的成分，无公害，符合绿色化 学的原则。
采用本发明吸水剂处理苗木后，能人为地在苗木根系处营造一个 局部的湿润环境，使苗木能较长时间地保持生长活力，促进根系生长， 延长萎蔫期，安全渡过干旱时期，进而提高造林成活率。
本发明植物多酚保水剂吸水倍率500-700倍，有效作用时间3年。 在干旱半干旱地区应用本发明产品绿化造林，可提高苗木成活率20％ 左右，提高生产量30％左右。并且经过试验证明，本吸水剂具有抵抗 微生物侵蚀的作用。因此，其应用范围广，可在退耕还林、防沙治沙 和沙尘暴治理等工程中广泛应用。
【具体实施方式】
下面列出非限制性的实施例，进一步说明本发明：
实施例1.
交联淀粉20份(重量份，下同)、装入反应器中，加水1000份， 通氮、搅拌、加热至80℃糊化半小时；然后冷却至40℃，加过质量 浓度为0.2％过硫酸钾溶液500份，然后加入质量浓度为16％的丙烯 酰胺溶液500份，并加入N-N’-亚甲基双丙烯酰胺(为单体质量的 1.25％)，于40℃下慢速搅拌反应2小时；然后加入单宁溶液(质量 浓度为2％)500份，反应半小时；停止通氮，升温至60℃，加入1mol/l 的氢氧化钠水溶液1000份，恒温水解2小时；然后将得到的水解产 物用水洗至pH值为7，脱水、烘干至恒重，经过研磨粉碎，得到粉 末状的本发明产品。
实施例2.
淀粉酯40份(重量份，下同)、装入反应器中，加水1000份， 通氮、搅拌、加热至80℃糊化半小时；然后冷却至40℃，加过质量 浓度为0.2％过硫酸铵溶液500份，然后加入质量浓度为30％的丙烯 酸酯溶液1000份，并加尿脂(为单体质量的1.25％)，于40℃下慢速 搅拌反应2小时；然后加入单宁溶液(质量浓度为2％)800份，反 应半小时；停止通氮，升温至60℃，加入1mol/l的氢氧化钠水溶液 1000份，恒温水解2小时；然后将得到的水解产物用水洗至pH值为 7，脱水、烘干至恒重，经过研磨粉碎，得到粉末状的本发明产品。
实施例3.
接枝淀粉60份(重量份，下同)、装入反应器中，加水1000份， 通氮、搅拌、加热至80℃糊化半小时；然后冷却至40℃，加过质量 浓度为0.2％硝酸铈溶液500份，然后加入质量浓度为20％的丙烯腈 溶液500份，并加入双甲基丙烯酰胺(为单体质量的1.25％)，于40 ℃下慢速搅拌反应2小时；然后加入单宁溶液(质量浓度为2％)500 份，反应半小时；停止通氮，升温至60℃，加入1mol/l的氢氧化钠 水溶液1000份，恒温水解2小时；然后将得到的水解产物用水洗至 pH值为7，脱水、烘干至恒重，经过研磨粉碎，得到粉末状的本发 明产品。
对比实施例1
吸水速度 吸水率(g/g) 生物降解 一般吸水剂 1min达最大吸水速度 500-1000 3个月有斑迹 本吸水剂 1min达最大吸水速度 700-800 3个月未见斑迹
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施方案对本发明作了详 尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本 领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基本 上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。