农用高吸水性树脂的辐照聚合及其使用技术

辐照聚合是利用电离辐射能来引发有机单体聚合形成高分子化合物。下面，以农用高吸水性树脂为例，谈谈它的辐照聚合及其在农业生产中的使用。

一、高吸水性树脂及其特性

高吸水树脂又称水凝胶、超强吸水剂，是一种含羟基、羧基等强亲水性基团，并具有一定交联度的水溶胀型的高分子聚合物。能够吸收相当于自身重量几百倍甚至几千倍的水，且吸水膨胀后生成的凝胶具有良好的吸水性和保水性，并有一定的生物适应性及对外界刺激的应变性，因此被广泛地应用于农业、医药卫生、建筑、工业、食品加工、人工智能材料、日用品等方面。

二、高吸水性树脂在农业上的应用

高吸水树脂的吸水性、保水性极为优良，且具有反复吸水功能，吸水后膨胀为水凝胶，可缓慢释放水分供作物吸收利用。其溶于水后溶液呈弱碱性或弱酸性，无毒、无刺激性，使用安全。在农田抗旱保水、作物保苗增产及花木生产等方面有广阔的应用前景，是一种新型的土壤改良剂和农业抗旱节水材料。当吸水树脂混入土壤时，土壤的吸水性和保水性得以提高，并使土壤形成团粒结构，疏松多孔，增加了土壤的透水性和通气性，改善了水分在土壤中的移动性，使有效水分得以延长，并能降低土壤的昼夜温差，而且还能提高土壤的吸肥、保肥能力，有利于植物的生长发育。因此，被广泛用于植物生育促进剂、植物生长促进剂、苗木移植保存剂、农业薄膜、温室栽培和无土栽培等。

三、国内外研究发展概况

1974年，高吸水性树脂在美国实现了工业化生产，随后日本用重金购买美国专利后进行了新产品开发，并成为目前生产和出口高吸水性树脂最多的国家。德国、法国、英国、俄罗斯等国家也都进行了大量的开发研究并广泛应用于农业生产。我国对高吸水性树脂开发研究晚于发达国家，自上世纪80年代开始进行研究和生产，至今在农林生产、园林建设等多方面得到应用并取得了良好的效果，成为节水农业技术体系的一个重要组成部分。

四、高吸水性树脂的辐照聚合

高吸水性树脂合成的原理是自由基引发聚合，可分为亲水性单体均聚、共聚和接枝亲水性单体共聚。其聚合方法以化学合成法为主，加工过程不仅需要添加化学引发剂，还需要加热、控温，工艺复杂，操作困难，能源消耗大，引发剂有污染，残留在聚合物中难以除去，不利于环保。

与化学合成法相比，辐照聚合法是利用钴-60辐照装置产生的γ射线照射，引发单体、接枝原料产生自由基，使单体与单体或单体与接枝原料聚合形成网状结构的高分子吸水材料。其优点显而易见：首先，可以不需加引发剂，产品更加纯净；其次，聚合反应可在常温或低温下进行，聚合反应速率与产物分子量可通过辐照剂量和剂量率加以调节；最后，聚合反应可在体系中均匀进行，避免局部过热和不均匀反应。因此，辐射聚合法工艺简单、容易控制、节约能源，在加工过程中不带入任何杂质，无环境污染问题，是一种先进性、技术含量高、环保的聚合加工方法。

五、农用高吸水性树脂的使用方法

由于我国水资源十分贫乏，水土流失严重，荒漠化土地日趋扩展，并且我国正处于工业化、城市化的加速发展阶段，因此，城市草坪业和花卉业将有巨大的发展空间。吸水树脂作为土壤改良剂，保水保肥剂、种子及苗木移植涂覆剂在农业、林业、园林绿化、改造沙漠等方面将起着重要的作用。现将农用高吸水树脂的具体使用方法介绍如下：

1.土壤处理

（1）拌土 树脂直接或吸胀后与土混匀，装盆作盆栽用土。

（2）沟施 将吸水树脂与种子一起撒在种植沟中，然后覆土、浇水；或在树冠滴水线内开挖环状沟，将树脂施于环状沟内，施后盖土、浇水。

（3）穴施 将吸水树脂撒入穴内，然后播种、覆土、浇水。

（4）地面撒施 将吸水树脂直接撒在地面上，然后铺设草皮或大面积直播栽植。

（5）地面喷施 将吸水树脂配成溶液，喷洒在地面形成一层薄膜，可减少地面蒸发。

2.种子包衣、涂层 将吸水树脂配成糊状粘液，与种子混合，静置，然后捞出种子，摊开晾干，待种子表面形成一层树脂薄膜包衣后，即可播种。

3.种子造粒 将吸水树脂、微肥、农药等按比例混合，与种子一起在制丸机中造粒，可使小粒种子大粒化，适于精量播种。

4.根部涂层 吸水树脂加水吸胀成水凝胶，将植物根部浸入吸附水凝胶保湿，便于植物长途运输和移栽。

六、农用高吸水性树脂的发展趋势

高分子吸水性树脂按原料可分成淀粉系列、纤维素系列和合成树脂三大类。淀粉系列和纤维素系列高吸水性树脂是指用淀粉或纤维素与乙烯基单体制得的吸水性接枝共聚树脂。由于淀粉和纤维素资源丰富、价格低廉，因此淀粉系列和纤维素系列吸水性树脂生产成本较低，且具有较好的生物降解性，在自然界形成可良好的循环，不会产生环境污染，是一种绿色产品，在农业上具有广阔的应用前景。而一些农副产品，如秸秆、农作物加工废料、造纸黑液等产品，既含有大量纤维、淀粉，又会有很好的土壤营养成分和腐殖质等物质，可通过对其改性，进行功能化共聚，开发适用于农林业的多功能、价格低的新型高吸水性树脂，变废为宝，具有很高的环保意义和经济意义。