農(nóng)用高吸水性樹脂的輻照聚合及其使用技術(shù)

輻照聚合是利用電離輻射能來引發(fā)有機單體聚合形成高分子化合物。下面，以農(nóng)用高吸水性樹脂為例，談?wù)勊妮椪站酆霞捌湓谵r(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的使用。

一、高吸水性樹脂及其特性

高吸水樹脂又稱水凝膠、超強吸水劑，是一種含羥基、羧基等強親水性基團，并具有一定交聯(lián)度的水溶脹型的高分子聚合物。能夠吸收相當(dāng)于自身重量幾百倍甚至幾千倍的水，且吸水膨脹后生成的凝膠具有良好的吸水性和保水性，并有一定的生物適應(yīng)性及對外界刺激的應(yīng)變性，因此被廣泛地應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生、建筑、工業(yè)、食品加工、人工智能材料、日用品等方面。

二、高吸水性樹脂在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用

高吸水樹脂的吸水性、保水性極為優(yōu)良，且具有反復(fù)吸水功能，吸水后膨脹為水凝膠，可緩慢釋放水分供作物吸收利用。其溶于水后溶液呈弱堿性或弱酸性，無毒、無刺激性，使用安全。在農(nóng)田抗旱保水、作物保苗增產(chǎn)及花木生產(chǎn)等方面有廣闊的應(yīng)用前景，是一種新型的土壤改良劑和農(nóng)業(yè)抗旱節(jié)水材料。當(dāng)吸水樹脂混入土壤時，土壤的吸水性和保水性得以提高，并使土壤形成團粒結(jié)構(gòu)，疏松多孔，增加了土壤的透水性和通氣性，改善了水分在土壤中的移動性，使有效水分得以延長，并能降低土壤的晝夜溫差，而且還能提高土壤的吸肥、保肥能力，有利于植物的生長發(fā)育。因此，被廣泛用于植物生育促進(jìn)劑、植物生長促進(jìn)劑、苗木移植保存劑、農(nóng)業(yè)薄膜、溫室栽培和無土栽培等。

三、國內(nèi)外研究發(fā)展概況

1974年，高吸水性樹脂在美國實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn)，隨后日本用重金購買美國專利后進(jìn)行了新產(chǎn)品開發(fā)，并成為目前生產(chǎn)和出口高吸水性樹脂最多的國家。德國、法國、英國、俄羅斯等國家也都進(jìn)行了大量的開發(fā)研究并廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)。我國對高吸水性樹脂開發(fā)研究晚于發(fā)達(dá)國家，自上世紀(jì)80年代開始進(jìn)行研究和生產(chǎn)，至今在農(nóng)林生產(chǎn)、園林建設(shè)等多方面得到應(yīng)用并取得了良好的效果，成為節(jié)水農(nóng)業(yè)技術(shù)體系的一個重要組成部分。

四、高吸水性樹脂的輻照聚合

高吸水性樹脂合成的原理是自由基引發(fā)聚合，可分為親水性單體均聚、共聚和接枝親水性單體共聚。其聚合方法以化學(xué)合成法為主，加工過程不僅需要添加化學(xué)引發(fā)劑，還需要加熱、控溫，工藝復(fù)雜，操作困難，能源消耗大，引發(fā)劑有污染，殘留在聚合物中難以除去，不利于環(huán)保。

與化學(xué)合成法相比，輻照聚合法是利用鈷-60輻照裝置產(chǎn)生的γ射線照射，引發(fā)單體、接枝原料產(chǎn)生自由基，使單體與單體或單體與接枝原料聚合形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子吸水材料。其優(yōu)點顯而易見：首先，可以不需加引發(fā)劑，產(chǎn)品更加純凈；其次，聚合反應(yīng)可在常溫或低溫下進(jìn)行，聚合反應(yīng)速率與產(chǎn)物分子量可通過輻照劑量和劑量率加以調(diào)節(jié)；最后，聚合反應(yīng)可在體系中均勻進(jìn)行，避免局部過熱和不均勻反應(yīng)。因此，輻射聚合法工藝簡單、容易控制、節(jié)約能源，在加工過程中不帶入任何雜質(zhì)，無環(huán)境污染問題，是一種先進(jìn)性、技術(shù)含量高、環(huán)保的聚合加工方法。

五、農(nóng)用高吸水性樹脂的使用方法

由于我國水資源十分貧乏，水土流失嚴(yán)重，荒漠化土地日趨擴展，并且我國正處于工業(yè)化、城市化的加速發(fā)展階段，因此，城市草坪業(yè)和花卉業(yè)將有巨大的發(fā)展空間。吸水樹脂作為土壤改良劑，保水保肥劑、種子及苗木移植涂覆劑在農(nóng)業(yè)、林業(yè)、園林綠化、改造沙漠等方面將起著重要的作用。現(xiàn)將農(nóng)用高吸水樹脂的具體使用方法介紹如下：

1.土壤處理

（1）拌土 樹脂直接或吸脹后與土混勻，裝盆作盆栽用土。

（2）溝施 將吸水樹脂與種子一起撒在種植溝中，然后覆土、澆水；或在樹冠滴水線內(nèi)開挖環(huán)狀溝，將樹脂施于環(huán)狀溝內(nèi)，施后蓋土、澆水。

（3）穴施 將吸水樹脂撒入穴內(nèi)，然后播種、覆土、澆水。

（4）地面撒施 將吸水樹脂直接撒在地面上，然后鋪設(shè)草皮或大面積直播栽植。

（5）地面噴施 將吸水樹脂配成溶液，噴灑在地面形成一層薄膜，可減少地面蒸發(fā)。

2.種子包衣、涂層 將吸水樹脂配成糊狀粘液，與種子混合，靜置，然后撈出種子，攤開晾干，待種子表面形成一層樹脂薄膜包衣后，即可播種。

3.種子造粒 將吸水樹脂、微肥、農(nóng)藥等按比例混合，與種子一起在制丸機中造粒，可使小粒種子大粒化，適于精量播種。

4.根部涂層 吸水樹脂加水吸脹成水凝膠，將植物根部浸入吸附水凝膠保濕，便于植物長途運輸和移栽。

六、農(nóng)用高吸水性樹脂的發(fā)展趨勢

高分子吸水性樹脂按原料可分成淀粉系列、纖維素系列和合成樹脂三大類。淀粉系列和纖維素系列高吸水性樹脂是指用淀粉或纖維素與乙烯基單體制得的吸水性接枝共聚樹脂。由于淀粉和纖維素資源豐富、價格低廉，因此淀粉系列和纖維素系列吸水性樹脂生產(chǎn)成本較低，且具有較好的生物降解性，在自然界形成可良好的循環(huán)，不會產(chǎn)生環(huán)境污染，是一種綠色產(chǎn)品，在農(nóng)業(yè)上具有廣闊的應(yīng)用前景。而一些農(nóng)副產(chǎn)品，如秸稈、農(nóng)作物加工廢料、造紙黑液等產(chǎn)品，既含有大量纖維、淀粉，又會有很好的土壤營養(yǎng)成分和腐殖質(zhì)等物質(zhì)，可通過對其改性，進(jìn)行功能化共聚，開發(fā)適用于農(nóng)林業(yè)的多功能、價格低的新型高吸水性樹脂，變廢為寶，具有很高的環(huán)保意義和經(jīng)濟意義。