硼缓释型高吸水性树脂制备与性能表征

以硼酸、丙三醇为原料,通过微波酯化法制备了硼酸双甘酯。以硼酸双甘酯和丙烯酰氯为原料合成了硼酸甘油丙烯酯,以此作为含硼功能单体,成功制备了以羟丙基甲基纤维素为骨架的硼缓释型高吸水性树脂。根据吸水倍率筛选含硼功能单体最佳添加量,并对产物的吸液倍率、吸液速率、保水性能以及基团结构和表观形貌进行了表征。由红外光谱曲线可以看出,试验成功制备了具有双键结构的硼酸甘油丙烯酯,并通过接枝聚合反应合成了含硼高吸水性树脂;当含硼功能单体添加量为丙烯酸质量的1%时,羟丙基甲基纤维素含硼高吸水性树脂吸水倍率为344. 06 g/g、吸盐倍率为44. 71 g/g; 35℃条件下,该含硼高吸水性树脂可保水72 h;重复使用6次后,该高吸水性树脂重复吸水率仍可达到60%以上,重复吸盐率仍可达到40%以上;该高吸水性树脂具有良好的硼缓释性,在去离子水中可持续缓释10 d,缓释硼总质量达182. 77μg,在育苗基质中可持续释放25 d,当添加量为育苗基质质量的0. 5%时,混合基质淋溶硼量比普通基质多0. 80μg/g。此外,羟丙基甲基纤维素含硼高吸水性树脂还具有良好的热稳定性,其表观形貌特征有利于促进对液体的吸收。     

超高压下大豆亲脂蛋白-羟丙基甲基纤维素理化性质研究

大豆亲脂蛋白（Lipophilic protein, LP）和羟丙基甲基纤维素（Hydroxypropyl methylcellulose, HPMC）在中性条件下（pH值74）复合后,可自发组成LP-HPMC复合物,但仍有部分未自组装的LP和HPMC存在于溶液中,目前仍无法实现LP-HPMC最大程度复合以及最多结合位点的目标。采用荧光光谱和红外光谱研究了不同超高压处理对LP-HPMC复合程度以及作用力的影响,采用乳化活性和乳化稳定性测定、表面疏水性分析、动态光散射粒度分析等解析了超高压对LP-HPMC结构变化与功能性质表达的构效关系。结果表明：LP-HPMC复合物通过非共价相互作用结合,蛋白二级结构发生相应改变。当压力为400MPa时,复合物有最大的溶解度和最小的表面疏水值,分别为41.1%和57.832,此时乳化活性和乳化稳定性指标也最佳。     

玉米秸秆沼渣土壤保水剂制备与性能表征

以玉米秸秆沼渣为试验原料,采用硝酸-乙醇法提纯、丙烯酸为接枝单体、过硫酸钾为自由基引发剂、N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,在微波加热条件下,通过接枝聚合反应制备沼渣纤维素土壤保水剂,并对合成产物的吸液倍率、保水性能、红外光谱和表面形态进行表征。结果表明,单体丙烯酸与秸秆沼渣纤维素的质量比为7,中和度为70.0%,引发剂与单体质量比为2.0%,交联剂与单体质量比为0.1%,合成的秸秆纤维素保水剂具有较高的吸水倍率。红外吸收光谱中,沼渣纤维素保水剂在波数1 200 cm~(-1)出现了丙烯酸的C—O伸缩峰,在波数1 350 cm~(-1)附近出现了丙烯酸的O—H弯曲振动区。中和后的—COO-削弱了丙烯酸中的C=O,使C=O的吸收峰在波数1 557.98 cm~(-1)处出现,表明接枝成功。利用玉米秸秆沼渣中的纤维素进行接枝改性制备土壤保水剂,是实现农业废弃物资源化高效利用的一种新方法。     

机械活化花生壳-丙烯酸接枝共聚合成高吸水性树脂

采用搅拌球磨对花生壳进行机械活化,以不同活化时间的花生壳为原料,过硫酸铵和亚硫酸钠为引发剂,通过水溶液聚合法花生壳接枝丙烯酸合成高吸水性树脂。考察了活化时间、单体与花生壳质量比、交联剂用量、引发剂用量和反应温度等因素对吸水率的影响。活化90min的花生壳制得的产品去离子吸水率和0.9%氯化钠溶液的吸水率分别为1276g/g和136g/g,相同条件下未活化的仅为675g/g与71g/g。     

高吸水性树脂对沙质土壤物理性质和玉米生长的影响

对4种典型的不同质量分数的高吸水树脂进行试验,用以研究其对鄂尔多斯沙质土壤的物理性质和玉米生长的影响。结果表明,高吸水树脂能够明显改善土壤水分特性,并且当高吸水性树脂质量分数在0.50%~1.00%时效果最佳;高吸水树脂有效地改善了土壤的持水能力,且在土壤水吸力小于0.8MPa的土壤中的改善作用明显优于土壤水吸力大于0.8MPa的土壤;在鄂尔多斯沙质土壤的有效水方面,聚丙烯酸酯聚合物在质量分数低于0.50%时优于聚丙烯酰胺聚合物,但当质量分数高于0.50%时结论则相反;土壤容重随着高吸水树脂质量分数的增大而降低,土壤总孔隙度随着高吸水树脂质量分数的增大而增大。高吸水树脂质量分数越大玉米存活的时间也越长。     

温室蓄热微胶囊相变材料制备筛选与性能表征

为实现日光温室相变集热,研制可用于制备潜热型功能热流体的微胶囊相变材料,以硬脂酸丁酯、相变石蜡为芯材,蜜胺树脂、聚脲树脂和聚甲基丙烯酸甲酯为壁材制备了3种不同壁材相变微胶囊进行实验,并通过红外光谱分析、电镜扫描、热失重和热效应测试等对制得的微胶囊相变材料的理化性质进行了表征。结果证明,3种壁材微胶囊相变材料中,蜜胺树脂微胶囊的成球效果最佳:颗粒囊壁光滑致密;胶囊粒径在1μm左右,分布集中均匀,胶囊团粒平均粒径为75.15μm;微胶囊颗粒耐热温度大于100℃,满足温室应用要求;热失重剩余率超过50%,远大于聚脲树脂微胶囊和聚甲基丙烯酸甲酯微胶囊,热稳定性相对较高。因此,蜜胺树脂壁材的微胶囊可以作为制备相变微胶囊悬浮液的材料,日光温室集热系统中利用其作为液态换热介质进行太阳能辐射热的收集、输送与释放是可行的。     

魔芋超强吸水剂对土壤水分和狗牙根生长的影响

通过室内模拟实验,利用析因设计法研究了魔芋超强吸水剂(KSAP)对土壤水分和狗牙根生长的影响.结果表明:魔芋超强吸水剂用量0.30%、粒径0.80 mm,以表层喷洒的方式分别加入沙、红壤和棕壤中,有效含水量分别增加32.7%,18.1%和24.3%.经魔芋超强吸水荆处理后.狗牙根发芽率平均提高27.5%,盆栽蒸散量下降,魔芋超强吸水剂用量为0.20%,在限量供水条件下可以提高狗牙根的叶片含水量及相对含水量.     

保水剂吸释水分与养分动力学规律研究

围绕保水剂吸收、释放水分和养分的性质,通过室内试验深入分析了3种粒径规格(0.8～1.6 mm、1.6～3.5 mm、3.5～5.0 mm)的保水剂在不同浓度(0.02、0.04、0.08 mol/L)NH_4H_2PO_4养分溶液中反复吸释水分及养分的动力学规律。结果表明:保水剂吸水初始,吸水速率达到最大,随后逐渐减小并趋于溶胀平衡,吸水倍率与溶液浓度关系由大到小依次为0.02、0.04、0.08 mol/L,与粒径关系由大到小依次为1.6～3.5 mm、3.5～5.0 mm、0.8～1.6 mm,随吸水次数增多而减小。保水剂吸持水分的能力和每小时释水量随转速(土壤吸力)的增大不断减小,释水时保水率与溶液浓度关系由大到小依次为0.02、0.04、0.08 mol/L,与粒径关系由大到小依次为0.8～1.6 mm、3.5～5.0 mm、1.6～3.5 mm,离心次数对其影响不显著。保水剂释水时滤液中NH_4~+-N、PO_4~(3-)-P浓度随转速(土壤吸力)增大整体呈减小趋势,累积释放量与溶液浓度关系由大到小依次为0.08、0.04、0.02 mol/L,与粒径关系由大到小依次为1.6～3.5 mm、3.5～5.0 mm、0.8～1.6 mm,随离心次数增多而减少。相较其他粒径保水剂,1.6～3.5 mm粒径保水剂在同样条件下吸收、释放较多水的同时,还能释放出更多养分离子。     

秸秆还田下保水剂用量对砂性土性状与玉米产量的影响

为探讨宁夏盐环定扬黄灌区秸秆还田条件下保水剂用量对砂性土保水保肥效应及玉米产量的影响,通过3年大田试验,以不施保水剂为对照,研究保水剂施用量（30、60、90、120kg/hm2）对砂性土壤容重、水分、养分及玉米生长、产量和水分利用效率的影响,并对经济效益进行分析。结果表明,与对照相比,施用保水剂可有效降低0~40cm层土壤容重,改善土壤孔隙状况,以保水剂施用量90、120kg/hm2处理效果较优。在玉米整个生育期,施用保水剂60、90、120kg/hm2时0~100cm层土壤贮水量较高,其3年平均分别较对照显著提高18.3%、21.6%和23.5%。施用保水剂60、90kg/hm2处理耕层（0~40cm）土壤有机质、有效磷和速效钾含量较对照显著增加,其改善土壤养分状况效果最佳。施用保水剂可提高玉米植株株高、茎粗和地上部生物量,施用保水剂60、90kg/hm2处理的效果最为显著。与对照相比,施用保水剂60kg/hm2处理对提高作物水分利用效率、玉米增产和增收效果最佳,其3年平均玉米水分利用效率、产量和纯收益分别较对照显著增加30.4%、26.0%和20.7%。施用保水剂60kg/hm2时能有效改善砂性土壤理化性状,实现玉米的增产增收,可在宁夏盐环定扬黄灌区秸秆还田条件下的滴灌玉米田推广应用。     

利用氢氧稳定同位素探究保水剂对玉米根系作用机理

利用氢氧稳定同位素,探究了保水剂对玉米根系生长及其吸水特性的影响。采用盆栽试验,按照不同的保水剂埋施深度,设置CK、SAP、SAP15、SAP35共4个处理,测定了玉米茎水及土壤水中的氢氧同位素丰度和玉米根系形态。结果表明:玉米在拔节期、抽雄期、灌浆期的主要吸水深度为0~20、20~40、0~20 cm,保水剂的施用能够加速或延缓这种先下降再上升的趋势,但不能改变该趋势;保水剂能显著(P0.05)增加细根系(直径0.5 mm)的比例,促进根系生长并提高根系吸水性能;保水剂埋施深度浅时对根系生长的促进作用更明显,SAP、SAP15处理优于SAP35处理;0.5 mm玉米根系的比例变化规律与主要吸水深度变化规律相吻合。     

玉米秸秆基柔性表面增强拉曼基底制备与应用

由于表面增强拉曼光谱检测技术具有特异性强、灵敏度高等优点,而被广泛应用在痕量化合物的检测中。用于检测的SERS基底成为近年来的研究热点,然而研究者大多关注对检测限的降低,而对基底的成本考虑较少。利用廉价的玉米秸秆原料制备了玉米秸秆基醋酸纤维素膜,之后耦合金纳米颗粒,制备了测试性能稳定且检测限较低的玉米秸秆基柔性表面增强拉曼基底。针对水体中福美双农药的测试显示,过滤富集测试较滴加测试能达到更低的检测限,其检测限可达10^-7 g/mL,并在10^-7～10^-6 g/mL质量浓度范围具有良好的线性回归关系。对基底的适用性研究可知其对水中的多种农药和染料具有良好的检测效果。     

大豆亲脂蛋白-甲基纤维素W/O/W乳液稳定性研究

采用大豆亲脂蛋白（Soybean lipophilic protein, LP）和甲基纤维素（Methyl cellulose, MC）的复合物作为亲水性乳化剂形成W/O/W乳液外水相,以聚蓖麻酸甘油酯（Polyglycerol polyricinoleate, PGPR）为亲脂性乳化剂,橄榄油为油相,并以维生素B₁₂为指示剂,按两步法制备W/O/W型双层乳液。通过对微观结构、储藏稳定性、粒径、电位、乳液粘弹性等指标的测定,探究不同外水相比例及复合物中LP与MC的不同比例对W/O/W乳液稳定性的影响。实验结果表明：当LP与MC质量比为3∶1,外水相质量分数为70%时,W/O/W乳液液滴间的作用力最强、粒径最小、Zeta-电位绝对值最大、对活性物质的保护作用最强、28 d储藏稳定性指数较高,流变学性质较好。