含氮元素保水剂的制备与性能表征开题报告

1. 研究目的与意义

高吸水树脂（super absorbent polymer，简称 sap）也可以叫做高吸水性高分子或者超强吸水剂，这种新型功能材料是在20世纪60年代问世的。

sap是一种由水溶性高分子经过交联反应而得到的水溶胀性的高分子材料，它含有多种强亲水性基团如-oh、-cooh 等，在水及有机溶剂中均不会溶解，能够吸收并保存相当于自身质量几百倍甚至上千倍的水，即使加压也可以锁住相当一部分水分，同时，聚合得到的高吸水性产品无毒、无刺激，并有一定的生物相容性，因此有广泛的应用领域，如农业、林业、卫生用品领域，且有着可观的前景。

有研究表明，它能改善土壤的理化性质，降低土壤的水分流失，提高种子的出苗率和发芽率，并提高水肥利用率和作物产量，可以被广泛应用于土壤的改良、沙漠的治理、草坪的养护、城市的绿化等方面，有望成为继化肥、农药、地膜之后又一个对作物生长起关键作用的化学制品。

2. 国内外研究现状分析

2国内外研究现状2.1国外研究发展状况20世纪60年代，作为土壤和园艺保水剂的交联亲水性高聚物的吸水能力是自重的10-30倍，研究人员以此为契机开始了对sap的研究。

美国农业部北方研究所的研究人员c. r. russell 等人于1961年从淀粉接枝丙烯腈开始研究，研制成功之后，g. f. fanta等人[1]又开始研究淀粉衍生物制备吸水树脂，相关人员将糊化处理后的淀粉加入到丙烯腈中，由硝酸铈盐在适当的温度下引发接枝共聚反应，得到了淀粉接枝丙烯腈共聚物（starch-graft-polyacrylonitrile，简称span）后，在碱性环境中使其发生皂化反应，最后经过中和、分离及烘干处理后得到 span 水解后的产物hspan，产品代号 p-pan，其吸水率达到300-1000倍，且具有较好的保水性，人为施加压力也不能将水全部挤出，但在制备过程中，产物发生皂化反应后使反应物变得十分粘稠，增加了操作和控制的难度[2-4]，该sap最初由henlcl 公司生产及实现工业化并将其命名为sgp（starch graft polymer）。

20 世纪60年代末至70年代，美国和日本的多家化工企业都陆续成功地研发了sap产品，此后，德国、法国等国家对sap的种类、合成工艺、性能和应用手段等多个方面进行了大量的研究工作[5]。

3. 研究的基本内容与计划

实验内容：以聚乙烯醇、尿素、亲水性物质丙烯酸和丙烯酰胺、氢氧化钠为原料，过硫酸钾为引发剂，n,n'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，采用溶液聚合方法制备出保水型高分子缓释肥。

通过正交实验和优化实验，确定了最佳制备工艺。

实验计划：2018.11~2018.12查找阅读相关文献2018.12~2019.01进行实验，制作产品2019.01~2019.03进行表征，测试产品性能2019.04~2019.06完成论文，准备答辩

4. 研究创新点

（1）消减养分淋溶损失或地表径流损失； （2）减少因氨的挥发或硝化脱硝造成的氮损失及大气污染； （3）降低作物因速效肥及离子浓度过高造成的中毒现象； （4）减少施肥次数和施肥量，节约人力和资源耗费； （5）能将吸收的水分缓慢释放，令作物吸收利用，可节水灌溉。

（6）具备水肥互促效应，使水肥的利用率都实现最大化； （7）改善农产品的产量和质量。