保水劑產品形狀對吸水保水特性的影響

申閆春 楊獻青 王芳輝 朱紅

摘 要：利用自制的聚丙烯酸鉀/腐植酸（PKA/HA）考察了產品形狀對吸水保水特性的影響，結果顯示：大顆粒、小顆粒和粉末狀三種劑型的保水劑中，當保水劑的顆粒居中，即形狀為小顆粒時，其溶脹度、吸水速率和倍率等綜合性能均為最好，其吸收的水能夠達到自身重量的近700倍。

關鍵詞：聚丙烯酸鉀/腐植酸保水劑 形狀 保水特性

中圖分類號：S482 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2018）06（b）-0100-02

保水劑是一種吸水量大，且能夠保持所吸收水分不快速散發的高分子聚合物，性能優異的保水劑能夠吸收超過自身重量幾千倍的水分。從20世紀60年代美國農業部率先采用丙烯腈和與玉米淀粉聚合制得SGP保水劑商品后，世界各國對保水劑的研究日益增多，也開發出了眾多種類的保水劑產品，使保水劑在農業生成中成為繼農藥和肥料之后的第三大生成資料。而且保水劑的應用不僅限于農業。目前保水劑已經在除農業之外的建筑、園藝、工業等許多領域得到廣泛應用，且效果良好。

丙烯酰胺類的保水劑是目前應用最多的保水劑，其種類與合成方法的研究很多，但是，對于同一種保水劑的產品形狀對保水性能的影響研究較少，本文采用自制的聚丙烯酸鉀/腐植酸（PKA/HA）型保水劑，考察產品形狀對吸水保水性能影響。

1 實驗部分

1.1 實驗材料

采用自制聚丙烯酸鉀/腐植酸（PKA/HA）型保水劑，分別制成大顆粒、小顆粒、粉末三種劑型。

1.2 實驗方法

1.2.1 保水性

取各種劑型保水劑各0.1g，每種形狀的保水劑各取3份，放置于9個表面皿中，每個表面皿中加入蒸餾水150g，讓每個樣品充分吸水，再成凝膠狀態后，取出凝膠狀物稱重，待連續三次稱重其重量幾乎無變化時，證明其吸水完全，取每種劑型樣品的3份平均值為每種劑型樣品的最終吸水量。

1.2.2 吸水耐久性

通過對保水劑的重復吸水次數來判定保水劑的吸水耐久性，即按1.2.1中測定保水性的方法，待吸水完全后，將其放入烘箱中烘干，再按測定保水性的方法吸水完全，再烘干，然后重復多次，直到其吸水性能下降到設定值。

2 實驗結果與討論

2.1 保水性

在研究過程中，大部分實驗是在室內進行的，各種劑型的保水劑在室內保水能達6d以上。但是保水劑的使用幾乎都是在室外非恒溫的情況下進行的，因此，我們主要進行室外保水性測試試驗，室外測試結果如表1所示。從表1中的數據可以看出，每種形狀的保水劑都具有保水性。各保水劑的保水性能均能保持4d以上，但粉末性的保水劑能夠完全蒸干，幾乎不殘留水分，但是顆粒型的保水劑在相同處理條件下處理后，均能夠保持一定的水分在保水劑中。在室外時，風速變化和溫度變化，會直接影響保水劑中的水分蒸發，其保水性能略比室內的保水性差。

2.2 吸水速率

保水劑對水的吸收速率也是考察保水劑性能的指標之一，對三種形貌的保水劑的吸水速率進行測試，結果如圖1。

在測試過程中發現，三種形貌的保水劑一放入水中遍馬上開始吸收水分。但是，保水劑的形貌不同，吸收速率和吸收量也大不相同。從圖1可以看出，三種形貌的保水劑中，粉末型和大顆粒型保水劑的吸水量隨時間增加，先快速上升，但在12min后，基本達到飽和，之后曲線基本保持不變，也即是在12min之后這兩種保水劑不再吸水。小顆粒的吸水量隨著時間增加，一直增長，27min之后，增加才趨于緩慢。

2.3 吸水次數

筆者吸水次數可以表示保水劑的耐水性能，對保水劑進行吸水次數的測定，其結果如表2所示，數據顯示，各種形狀的保水劑都具有較好的重復利用性能，所有形狀的保水劑中，顆粒型的保水劑在前期能夠吸水量達到自身重量的700多倍。經過20次重復，最差的粉末型保水劑的吸水倍數仍然在310倍以上。每次重復之后，吸水率總體為下降趨勢。

3 結語

筆者考察了自制聚丙烯酸鉀/腐植酸保水劑不同形狀（粉末、小顆粒、大顆粒）產品對保水性能的影響。三種劑型保水劑中小顆粒溶脹度、吸水倍率最大，吸水速率最快，室內和室外保水性能最好，反復利用次數最多。

參考文獻

[1] 羅云美.保水劑對馬鈴薯生長及抗旱生理指標的影響 [J].云南農業，2018（4）：73-77.

[2] 劉川，查軒，黃少燕.保水劑施用方式對花崗巖紅壤坡面水土保持的影響[J].水土保持學報，2017，31（6）：110-115.