在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的超吸收性聚合物的制作方法

專利名稱：：在農(nóng)業(yè)應(yīng)用中的超吸收性聚合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及超吸收性聚合物產(chǎn)品，并涉及制備和應(yīng)用該超吸收性聚合物產(chǎn)品的方法。
背景技術(shù)：
：超吸收性聚合物(SAP)是吸收至少10倍其自身重量的含水流體，并在適度壓力下保持己吸收的含水流體的材料。所吸收的含水流體進(jìn)入所述SAP的分子結(jié)構(gòu)中而不是被保持在孔隙中，其中從孔隙中所述流體能通過擠壓而被排出。某些SAP能吸收高達(dá)1,000倍其自身重量的含水流體。一種制備用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的SAP的方法涉及在引發(fā)劑，如鈰(+4)鹽的存在下，將丙烯腈接枝聚合到淀粉上以形成淀粉接枝共聚物，并用堿金屬將腈基皂化以形成帶有羧酸堿金屬鹽和甲酰胺基的皂化物。但是，皂化可能要求昂貴的機(jī)器并產(chǎn)生氨，產(chǎn)生的氨可具有腐蝕性，清除和處理費(fèi)用高。而且，在皂化過程中添加的氫氧化鉀(KOH)使皂化的淀粉接枝共聚物混合物呈堿性。為了中和該淀粉接枝共聚物混合物的pH值，將酸，如鹽酸、硝酸、硫酸或磷酸添加到所述混合物中。如果必須添加的酸的數(shù)量非常大，那么SAP的吸收性就會降低。因為形成的廢液包含鉀和銨鹽以及其他附加鹽，處理它們的費(fèi)用也可能高。另外，丙烯腈可能是有害的并且處理費(fèi)用高。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明公開了用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的超吸收性聚合物(SAP)產(chǎn)品及制備SAP產(chǎn)品的方法和使用方法。某些公開的制備SAP產(chǎn)品的方法并不要求使用丙烯腈作為單體，也不需要皂化步驟。根據(jù)一個實施方案，所述方法涉及(1)在引發(fā)劑存在下將不是丙烯腈的單體接枝聚合到淀粉上以形成淀粉接枝共聚物；(2)交聯(lián)該淀粉接枝共聚物，例如，通過添加交聯(lián)劑，如亞甲基雙-丙烯酰胺；和(3)分離該淀粉接枝共聚物。所公開的方法還可以包括調(diào)節(jié)所述交聯(lián)淀粉接枝共聚物的pH值。而且，所述方法可以進(jìn)一步包括干燥所述淀粉接枝共聚物以得到超吸收性的顆粒。超吸收性聚合物產(chǎn)品的顆粒的分離可通過各種方法實現(xiàn)，所述方法包括但不限于造粒、擠出和造丸。某些通過使用由上述方法制備的SAP來增加作物產(chǎn)量的方法被公開。一種方法涉及直接對土壤應(yīng)用所述SAP。第二種方法涉及用所述SAP涂覆根或種子。第三種方法涉及形成SAP和水(或其它液體)的漿液，并將形成的漿液應(yīng)用于植物、根、種子、幼苗或直接應(yīng)用于將要種植植物、根、種子或幼苗之一的土壤。用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的某些SAP產(chǎn)品也被公開。該SAP產(chǎn)品可以包括多糖，如淀粉或纖維素，其具有接枝聚合于其上的單體。所述單體可以是如丙烯酸或甲基丙烯酸。所述單體也可以是丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺。磺酸，如2-丙烯酰胺-2-甲基-丙垸磺酸(AMPS)和乙烯基磺酸也可滿足需要。另外，丙烯酸鹽或酯如丙烯酸乙酯和丙烯酸鉀也可以使用。上述所列單體的衍生物和混合物也可以是需要的。圖1描述了根據(jù)表1所述的生長結(jié)果的樣品高度比較；圖2描述了根據(jù)表1所述的生長結(jié)果的樣品寬度比較；和圖3描述了根據(jù)表1所述的生長結(jié)果的樣品質(zhì)量比較。詳細(xì)描述本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠理解本文公開的方法和組合物可以不用所描述的一個或多個明確說明的細(xì)節(jié)，而用其他方法、組分、材料等來實現(xiàn)。在某些情況下，公知的材料、組分或方法步驟并沒有給出或詳細(xì)描述。而且，所描述的方法步驟，組合物等，在一個或多個實施方案中可能以任何合適的方式結(jié)合。還將容易理解本文中一般性描述的實施方案的方法和組合物可以以廣泛多樣的不同形式安排和設(shè)計。關(guān)于所公開的實施方案，所描述的方法的步驟或?qū)嵤┑捻樞颍鐚Ρ绢I(lǐng)域的技術(shù)人員顯而易見的，是可以改變的。因此，任何詳細(xì)描述的順序僅用于舉例說明的目的，并不意于暗示必須的順序。制備在大規(guī)模用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的超吸收性聚合物(SAP)的方法的一個實施方案包括(1)在引發(fā)劑存在下將單體接枝聚合到淀粉上以形成淀粉接枝共聚物；(2)交聯(lián)該淀粉接枝共聚物，例如，通過添加交聯(lián)劑，如亞甲基雙-丙烯酰胺以交聯(lián)所述淀粉接枝共聚物；(3)調(diào)節(jié)該交聯(lián)淀粉接枝共聚物的pH值，如中和；(4)分離該交聯(lián)淀粉接枝共聚物；和(5)干燥該交聯(lián)淀粉接枝共聚物。用于上述方法的典型單體包括丙烯酸或甲基丙烯酸。典型的單體還可以包括丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺。也可使用磺酸，如2-丙烯酰胺-2-甲基-丙垸磺酸(AMPS)和乙烯磺酸。另外，也可以使用丙烯酸鹽或酯如丙烯酸乙酯和丙烯酸鉀。上述所列單體的衍生物和混合物也可能是需要的。例如，在某些應(yīng)用中使用丙烯酸作為單體可能是需要的。在另一些應(yīng)用中使用待接枝聚合到淀粉上的丙烯酸和丙烯酰胺的混合物可能是需要的。在另一些可選的應(yīng)用中，使用2-丙烯酰胺-2-甲基-丙垸磺酸可能是需要的。在使用丙烯酸的應(yīng)用中，向其中添加丙烯酰胺幫助誘導(dǎo)接枝共聚和增加所述SAP的吸收性。例如，丙烯酸對丙烯酰胺的重量比可以是約2:1。或者，丙烯酸對丙烯酰胺的比也可以高達(dá)或超過9:1。因為丙烯酰胺被認(rèn)為是神經(jīng)毒素，所以希望減少丙烯酰胺對丙烯酸的相對量，而使用足夠幫助誘導(dǎo)接枝共聚的丙烯酸。在可選的應(yīng)用中，沒有丙烯酰胺的幫助，丙烯酸可以接枝聚合到淀粉或其他多糖上。例如，當(dāng)加熱和/或加壓時，丙烯酸可以聚合。沒有添加丙烯酰胺的聚合也可以完成，例如在加熱的螺桿擠出機(jī)中，如單螺桿或雙螺桿。上述方法中使用的淀粉包括淀粉，面粉和粗粉。更明確的，典型的淀粉包括天然淀粉(如玉米淀粉(PureFoodPowder(純食物粉)，由A.E.Staley生產(chǎn)))，蠟質(zhì)玉米淀粉(Waxy7350，由A.E.Staley生產(chǎn))，小麥淀粉(Midso150，由MidwestGrainProducts生產(chǎn))，馬鈴薯淀粉(Avebe，由A.E.Staley生產(chǎn))，糊精淀粉(如，Stadex9,由A.E.Staley生產(chǎn))，葡聚糖淀粉(如，Grade2P，由PharmachemCorp生產(chǎn))，玉米粉，去皮絲蘭根，未去皮絲蘭根，燕麥粉，香蕉粉和木薯粉。所述淀粉可以被膠質(zhì)化以提供最佳的吸收性。典型的淀粉是膠質(zhì)化的玉米淀粉。而且，根據(jù)一個實施方案，所述淀粉對所述單體的重量比是在約1:1至約l:6的范圍內(nèi)。在可選的實施方案中，其他多糖，如纖維素，可用于代替淀粉。因此，為了農(nóng)業(yè)應(yīng)用的目的，之前描述的單體可以被接枝聚合到纖維素上。在引發(fā)劑存在下單體可以被接枝聚合到淀粉上。上述方法中使用的典型引發(fā)劑包括鈰(+4)鹽，如硝酸鈰銨；過硫酸銨；過硫酸鈉；過硫酸鉀；過氧化亞鐵；硫酸亞鐵銨-過氧化氫；L-抗壞血酸；和高錳酸鉀-抗壞血酸。本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的其他適合引發(fā)劑也可以使用，如可選的過硫酸鹽和過氧化物，以及釩、錳等?；谒x擇的引發(fā)劑、單體和淀粉，所用的引發(fā)劑量可以變化。某些引發(fā)劑，如過硫酸鹽可能要求加熱。所述引發(fā)劑可以在一個或多個步驟中添加，并且可以使用多種引發(fā)劑。交聯(lián)劑可以添加到所述混合物中以形成交聯(lián)淀粉接枝共聚物。對于待交聯(lián)的淀粉接枝共聚物，如果將其在交聯(lián)之前溶解在含水流體中，可能是需要的。交聯(lián)是一種無需溶解而使得所述淀粉接枝共聚物吸收含水流體的方法。但是，交聯(lián)劑的加入量通常與形成的SAP產(chǎn)品的吸收性間接地成比例。典型的交聯(lián)劑包括甘油酯；雙環(huán)氧化物；二縮水甘油基；環(huán)己二酰胺(cyclohexadiamide);亞甲基雙-丙烯酰胺；雙-羥垸基酰胺，如雙-羥丙基己二酰二胺；甲醛，如脲甲醛和三聚氰胺甲醛樹脂；異氰酸酯包括二-或三-異氰酸酯；環(huán)氧樹脂，通常在堿催化劑存在下；及其衍生物和混合物?？蛇x的交聯(lián)方法也可以使用。如，固體SAP產(chǎn)品可以通過輻射交聯(lián)，如暴露于7或x-射線電磁輻射，或暴露于電子束等。放射通過在共聚鏈內(nèi)產(chǎn)生自由基促進(jìn)所述淀粉接枝共聚物的交聯(lián)。在某些應(yīng)用中，在輻射之后，可以使用退火或熔化過程重新形成交聯(lián)的共聚物鏈。另外，在相對無氧的氣氛中進(jìn)行輻射過程可能是需要的。盡管在SAP制備中添加交聯(lián)劑可能是需要的，但也可以使用自交聯(lián)共聚物。在自交聯(lián)共聚物中，將或者單一自反應(yīng)官能團(tuán)或者多種自反應(yīng)官能團(tuán)，或者多種共反應(yīng)官能團(tuán)被并入到混合物中。一種典型的共反應(yīng)官能團(tuán)是丙烯酸和甲基丙烯酸縮水甘油酯的共聚物。一旦交聯(lián)淀粉接枝共聚物形成，為了特殊農(nóng)業(yè)應(yīng)用，該交聯(lián)淀粉接枝共聚物的pH值可以被調(diào)節(jié)到期望值。例如，可以中和所述交聯(lián)淀粉接枝共聚物以將羧基轉(zhuǎn)變成鉀鹽?？蛇x的pH值取決于所形成的SAP將被應(yīng)用的土壤和作物類型。用于大部分典型農(nóng)業(yè)應(yīng)用的所得pH值范圍為約6.0至約8.0。根據(jù)特殊農(nóng)業(yè)應(yīng)用的要求，希望的pH值可以大于或小于此范圍。或者，在某些實施方案中，可以在交聯(lián)之前調(diào)節(jié)所述淀粉接枝共聚物的pH值。與某些要求皂化的可選方法相比，相對于皂化，pH值調(diào)節(jié)/中和步驟可以顯著更快，更容易并且成本更低。另外，調(diào)節(jié)pH值不必然產(chǎn)生腐蝕性和有害的反應(yīng)副產(chǎn)物如氨?？杀挥糜谶M(jìn)行pH調(diào)節(jié)的典型的溶劑包括氫氧化鉀，甲醇鉀，或其混合物，其中任何一種都可任選在甲醇或其他溶劑中稀釋。在可選的實施例中，pH的調(diào)節(jié)可能是不必要的。例如，如果用丙烯酸鉀代替丙烯酸用作單體，生成的產(chǎn)品可能已經(jīng)在可接受的pH值范圍內(nèi)。在一個實施方案中，所得pH值己被調(diào)整的交聯(lián)淀粉接枝共聚物然后可被分離。分離的一種典型方法涉及簡單干燥所述交聯(lián)淀粉接枝共聚物，如在加熱的轉(zhuǎn)筒上或通過風(fēng)干。然后，干燥的SAP產(chǎn)品可以根據(jù)本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的造粒法造丸。和某些可選的需要皂化步驟的SAP的制備方法相比，本文中所述的方法提供了幾乎沒有附加鹽且pH值已調(diào)節(jié)的交聯(lián)淀粉接枝共聚物反應(yīng)物料。因此，通過在無醇環(huán)境中干燥所述SAP產(chǎn)品的步驟可以實現(xiàn)分離。相反，需要皂化的方法導(dǎo)致淀粉接枝共聚物帶有大量附加鹽和氨，并因此必須用甲醇處理。因為甲醇處理昂貴，所以甲醇的使用可能顯著增加制備SAP產(chǎn)品的成本。在另一實施方案中，分離所述淀粉接枝共聚物的步驟涉及擠出所述交聯(lián)淀粉接枝共聚物，如通過加熱的螺桿，以形成SAP產(chǎn)品顆粒。為了減少所述顆粒的再聚集，該顆?？梢酝扛哺綦x劑以減少它們粘結(jié)在一起的傾向。典型的隔離劑包括能防止顆粒粘結(jié)在一起的纖維素、粘土、淀粉、面粉和其他天然或合成聚合物?；蛘?，所述顆?？梢暂p微噴甲醇以防止它們粘結(jié)在一起，和/或在高壓下擠出。然而，分離所述淀粉接枝共聚物的另一典型方法涉及使用水混溶性溶劑如醇類，例如甲醇、乙醇、丙醇和異丙醇進(jìn)行pH值調(diào)節(jié)的交聯(lián)淀粉接枝共聚物的沉淀。將所述交聯(lián)淀粉接枝共聚物浸入醇中可引起堿性淀粉接枝共聚物沉淀成顆粒，該顆粒在干燥后篩分成期望的大小。所述醇從所述交聯(lián)淀粉接枝共聚物中除掉水和附加鹽。此沉淀法的另一典型實施方案涉及將足夠的甲醇混合到pH值調(diào)節(jié)的交聯(lián)淀粉接枝共聚物中以獲得勻和的分散體系。然后，此勻和的分散體系可被泵入沉淀箱中，該沉淀箱可包括攪拌系統(tǒng)，該攪拌系統(tǒng)當(dāng)泵入所述的勻和交聯(lián)淀粉接枝共聚物分散體系時，可充分混合甲醇。一旦混合，形成的甲醇和交聯(lián)淀粉接枝共聚物粒子可以通過傾析或用甲醇清洗或離心收集并收集，然后，干燥到濕度水平為約1%至約20%之間。通過用甲醇沉淀的分離步驟的第三實施方案涉及用少量甲醇潤濕所述交聯(lián)淀粉接枝共聚物的表面，然后將該交聯(lián)淀粉接枝共聚物切成較大的將不再互相粘附的"大塊"。一旦所述交聯(lián)淀粉接枝共聚物的表面已經(jīng)用甲醇潤濕，形成的材料觸摸光滑，并且將不再粘結(jié)。該效果可通過使用每份固體約一份和約兩份甲醇的成分比而獲得。一旦己添加甲醇，所述交聯(lián)淀粉接枝共聚物可以被泵入通過在線切碎機(jī)以形成直徑少于一英寸的大塊，或者，可選擇地，用剪刀手工切碎。然后將形成的混合物加入箱或Waring攪拌機(jī)中，其具有每磅交聯(lián)淀粉接枝共聚物約1.5加侖至約2.0加侖之間的另外的甲醇。在某些實施方案中，所述交聯(lián)淀粉接枝共聚物可以使用粉碎機(jī)，如在線混合器或粉碎機(jī)，其將大物料打碎成用于特殊應(yīng)用所需的小片。在所述較大箱中的甲醇可以用Cowles溶解器或其他可達(dá)到高速的混合器攪拌。12通過用甲醇沉淀的分離步驟的第四實施方案涉及在甲醇沉淀步驟之前預(yù)形成所述粒度。為形成具有不同形狀和直徑的線材或棒材的模頭的使用，能大大改進(jìn)粒度形成過程。該第四實施方案提供了所述最終粒度的增強(qiáng)控制。所述交聯(lián)淀粉接枝共聚物(中和或未中和的)可強(qiáng)制通過帶有不同直徑(如約1/16英寸到大于1/4英寸)和不同形狀(如，圓形、星形、帶狀等)孔的模板。強(qiáng)制交聯(lián)淀粉接枝共聚物通過模板的方法包括，使用手動柱塞，螺桿加料，auguring，泵和任何其他一般已知的方法。所形成的線材或棒材可以放入沉淀箱中，無需另外添加甲醇作為預(yù)混合劑。所述線材或棒材可被處理以防止它們粘結(jié)在一起，如用甲醇潤濕或噴所述線材或棒材，或用隔離劑，如纖維素、粘土、淀粉、面粉，或其他天然或合成聚合物給它們?nèi)龇邸Ｋ纬傻木€材或棒材可用攪拌的甲醇沉淀，從箱中移出，并干燥。在制備SAP的方法中的另一步驟包括將分離的交聯(lián)淀粉接枝共聚物形成為期望粒度的顆粒，并干燥。所述SAP產(chǎn)品的粒度可以小于約200目。期望的粒度取決于意于應(yīng)用的特殊農(nóng)業(yè)需要。在將所述淀粉接枝共聚物直接沉積到土壤中的農(nóng)業(yè)應(yīng)用的一個實施方案中，所述粒度可以小于50目，更特別的是約5到50目，或約5到25目，或約8到約25目。此粒度典型地與工業(yè)中可商購的粒狀肥料撒施機(jī)相一致。要通過大部分現(xiàn)有應(yīng)用設(shè)備撒施或者計量吸收性顆粒，可以使用密度在每立方英寸約30到約35磅，約8到約25目的SAP產(chǎn)品。另一些農(nóng)業(yè)應(yīng)用，如種子涂覆和根浸泡，可以使用更細(xì)的粒度。對種子涂覆而言，期望的粒度可為約75到約300目，如約200目。對根浸泡而言，期望的粒度可為約30到約100目，如約50目?；蛘?，所述交聯(lián)淀粉接枝共聚物產(chǎn)品可與溶劑，如水混合，以形成漿液。形成的漿液可被應(yīng)用于農(nóng)業(yè)介質(zhì)，如植物、根、種子、幼苗或直接應(yīng)用于將要在其中播種植物、根、種子或幼苗的土壤。形成顆粒的期望粒度的一個典型方法涉及將所述交聯(lián)淀粉接枝共聚物轉(zhuǎn)化成棒狀形式，并干燥該棒狀形式以得到期望的粒度。模頭選擇典型地規(guī)定了所述棒狀形式的大小和形狀。所述棒材的直徑可通過在板端部鉆孔來控制，如直徑1/16到1/4英寸。例如，所述模頭是一種板，其已經(jīng)被鉆孔或成形以包含所選尺寸和形狀的孔。在從模頭擠出后，所述棒狀形式可以用隔離劑輕微涂覆，所述隔離劑可降低所述棒狀形式粘結(jié)在一起的傾向，并減少它們的粘合性。典型的隔離劑包括防止所述棒粘結(jié)在一起的纖維素、粘土、淀粉、面粉，或其它天然或合成聚合物。或者，所述棒材可以輕微噴甲醇，和/或其可在壓力下從模頭擠出。然后，將涂覆的顆粒干燥。典型的干燥方法包括風(fēng)干或烘干。干燥之后，所述顆?？梢赃^篩以得到適合的大小。在形成期望大小的顆粒的另一個典型方法中，可將所述交聯(lián)淀粉接枝共聚物研磨成細(xì)粉，然后形成期望大小的顆粒。造粒在聚合物工業(yè)中很普遍，是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的。如上所述，所形成的顆?？梢杂酶綦x劑輕微涂覆，所述隔離劑可以降低所述顆粒粘結(jié)在一起的傾向，并減少它們的粘合性。根據(jù)本文中描述的方法制備的SAP產(chǎn)品也可以使用任何本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的任何著色法著色，包括，但不限于，加入肥料和/或炭。同樣，肥料或微量養(yǎng)料也可以被加到所述SAP產(chǎn)品中。一旦顆粒狀SAP產(chǎn)品形成或在處理過程的任何階段，都可以加入所述肥料或微量養(yǎng)料。通過上述方法制備的SAP的農(nóng)業(yè)應(yīng)用可以導(dǎo)致種子更早發(fā)芽和/或開花，減少灌溉要求，增加繁殖，增加作物生長，增加作物產(chǎn)量，并降低土壤結(jié)殼。因此通過本文中公開的方法制備的SAP有望在大規(guī)模農(nóng)業(yè)應(yīng)用中形成和使用。下文中的實施例1-3說明了使用本文中描述的一種或多種方法形成SAP產(chǎn)品的典型過程。實施例1在3升的樹脂釜中，將去離子水(2,000ml)加到玉米淀粉(200g;CargillGelInstant12030，由CargillFoodandPharmaSpecialties,Inc.ofCedarRapids,lowa生產(chǎn))中。將該組合混合直到形成均勻混合物。將丙烯酸(200g;純度99%;CityChemical,LLCofWestHaven,Connecticut)加到冷卻的混合物中，并將得到的混合物攪拌約5分鐘。隨后將丙烯酰胺(100g;純度99%;CityChemical,LLCofWestHaven,Connecticut)加到該混合物中，并將形成的混合物攪拌約5分鐘。然后，將亞甲基雙-丙烯酰胺(0.5g溶解在50ml去離子水中；分子級；純度99%;由PromegaCorporationofMadison,Wisconsin生產(chǎn))力口到該混合物中，將形成的混合物攪拌約5分鐘。最后，將過硫酸銨(0.5g溶解在50ml去離子水中；分子級；純度99%;由CascadeColumbiaDistributionCo.ofSherwood,Oregon生產(chǎn))加到該混合物中，并將形成的混合物加熱到約170。F時攪拌。將該混合物保持在此溫度下并攪拌約15分鐘。形成的白色粘狀物料的pH值為3.7，該粘狀物料的小樣品氮含量檢測表明氮含量為3.58%。因為生成的粘狀物料是酸性的，所以將所述混合物通過在室溫下用45%的氫氧化鉀(KOH)滴定中和。滴定持續(xù)到pH值達(dá)到7.0，其需要添加約160~170g的45%KOH。然后，通過將該pH值中性的反應(yīng)物料添加到數(shù)加侖的甲醇中而分離交聯(lián)的SAP產(chǎn)品。所形成的交聯(lián)SAP產(chǎn)品在轉(zhuǎn)筒式干燥機(jī)中干燥，以至形成白色顆粒狀SAP產(chǎn)品，其密度為6.6g每立方英寸，含水量為9.1%。該SAP產(chǎn)品的氮含量檢測表明氮含量為約3.19%。此SAP產(chǎn)品表現(xiàn)出吸收約400500倍自身重量的含水流體，并能在適度壓力下保持吸收的含水流體的能力。實施例2在3升的樹脂釜中，將去離子水(2,000ml)加到玉米淀粉(200g;CornProducts#3005,工業(yè)淀粉(顆粒狀淀粉)，由CPCInternational,Inc.ofWestchester,Illinois生產(chǎn))中。將該組合物混合直到形成均勻混合物。然后，將該混合物使用加熱套加熱到約185~190°F。將該混合物保持在此溫度約30分鐘，隨后關(guān)掉加熱套，并且將混合物冷卻到150下。將丙烯酸(200g;純度99%;CityChemical,LLCofWestHaven,Connecticut)加到冷卻的混合物中，將形成的混合物攪拌約5分鐘。隨后將丙烯酰胺(100g;純度99%;CityChemical,LLCofWestHaven,Connecticut)加到該混合物中，并將形成的混合物攪拌約5分鐘。然后，將亞甲基雙-丙烯酰胺(0.5g溶解在50ml去離子水中；分子級；純度99%;由PromegaCorporationofMadison,Wisconsin生產(chǎn))力卩到該混合物中，并將形成的混合物攪拌約5分鐘。最后，將過硫酸銨(0.5g溶解在50ml去離子水中；分子級；純度99%;由CascadeColumbiaDistributionCo.ofSherwood,Oregon生產(chǎn))加到該混合物中，并將形成的混合物加熱到約170下時攪拌。該混合物保持在此溫度下并攪拌約15分鐘。所形成的白色粘狀物料pH值為3.7，該粘物料的小樣品氮含量檢測表明氮含量為3.58%。因為生成的粘狀物料是酸性的，所以該混合物通過在室溫下用45%的氫氧化鉀(KOH)滴定中和。滴定持續(xù)到pH值達(dá)到7.0，其需要添加約160~170g的45%KOH。然后，通過將該pH值中性的反應(yīng)物料添加到數(shù)加侖的甲醇中而分離交聯(lián)的SAP產(chǎn)品。將所形成的交聯(lián)SAP產(chǎn)品在轉(zhuǎn)筒式干燥機(jī)中干燥，以至形成白色顆粒狀SAP產(chǎn)品。此SAP產(chǎn)品表現(xiàn)出吸收約400-500倍自身重量的含水流體，并且能在適度壓力下保持吸收的含水流體的能力。實施例3在3升的樹脂釜中，將去離子水(2,000ml)加到預(yù)膠凝的黃色玉米粉(200g;#01965-00，由CargillDryCornIngredients,Inc.ofParis,Illinois生產(chǎn))中。將該組合混合直到形成均勻混合物。將丙烯酸(200g;純度99%;CityChemical,LLCofWestHaven,Connecticut)力卩到冷卻的混合物中，將形成的混合物攪拌約5分鐘。隨后將丙烯酰胺(100g;純度99%;CityChemical,LLCofWestHaven,Connecticut)加到該混合物中，將形成的混合物攪拌約5分鐘。然后，將亞甲基雙-丙烯酰胺(0.5g溶解在50ml去離子水中；分子級；純度99%;由PromegaCorporationofMadison,Wisconsin生產(chǎn))加到該混合物中，將形成的混合物攪拌約5分鐘。最后，將過硫酸銨(0.5g溶解在50ml去離子水中；分子級；純度99%;由CascadeColumbiaDistributionCo.ofSherwood,Oregon加工)加到該混合物中，將形成的混合物加熱到約170°F時攪拌。將該混合物保持在此溫度下并攪拌約15分鐘。形成的白色粘狀物料pH值為3.7，該粘狀物料的小樣品氮含量檢測表明氮含量為3.58%。因為生成的粘狀物料是酸性的，所以該混合物通過在室溫下用45%的氫氧化鉀(KOH)滴定中和。滴定持續(xù)到pH值達(dá)到7.0，其需要添加約160170g的45%KOH。然后，通過將該pH值中性的反應(yīng)物料添加到數(shù)加侖的甲醇中而分離交聯(lián)的SAP產(chǎn)品。將形成的交聯(lián)SAP產(chǎn)品在轉(zhuǎn)筒式干燥機(jī)中干燥，以至于形成白色顆粒SAP產(chǎn)品。此SAP產(chǎn)品表現(xiàn)出吸收約400-500倍自身重量的含水流體，并且能在適度壓力下保持吸收的含水流體的能力。下文中的實施例4和5說明了使用本文中描述的一種或多種方法形成SAP產(chǎn)品的典型過程的假設(shè)實例例。盡管實施例4和5本質(zhì)上是假設(shè)的，但其建立在已經(jīng)被實驗的和/或預(yù)期的真實試驗設(shè)計的基礎(chǔ)上。實施例4在3升的樹脂釜中，將去離子水(2,000ml)加到玉米淀粉(200g)中。將該組合物混合直到形成均勻混合物。將丙烯酸(200g;純度99%)加到冷卻的混合物中，并將形成的混合物攪拌約5分鐘。隨后將丙烯酰胺(100g;純度99%)加到該混合物中，并將形成的混合物攪拌約5分鐘。然后，將亞甲基雙-丙烯酰胺(0.5g溶解在50ml去離子水中；分子級；純度99%)加到該混合物中，并將形成的混合物攪拌約5分鐘。最后，將過硫酸銨(0.5g溶解在50ml去離子水中；分子級；純度99%)加到該混合物中，將形成的混合物加熱到約17(TF時攪拌。將該混合物保持在此溫度下并攪拌約15分鐘。形成的物料通過在室溫下用45%的氫氧化鉀(KOH)滴定中和。滴定持續(xù)到pH值達(dá)到7.0。然后，將交聯(lián)SAP產(chǎn)品在轉(zhuǎn)筒式干燥機(jī)中干燥。實施例5在3升的樹脂釜中，將去離子水(2,000ml)加到玉米淀粉(200g)中。將該組合物混合直到形成均勻混合物。將丙烯酸(200g;純度99%)加到冷卻的混合物中，并將形成的混合物攪拌約5分鐘。隨后將丙烯酰胺(100g;純度99%)加到該混合物中，并將形成的混合物攪拌約5分鐘。然后，將亞甲基雙-丙烯酰胺(0.5g溶解在50ml去離子水中；分子級；純度99%)加到混合物中，并將形成的混合物攪拌約5分鐘。最后，將過硫酸銨(0.5g溶解在50ml去離子水中；分子級；純度99%)加到該混合物中，并將形成的混合物加熱到約17(TF時攪拌。將該混合物保持在此溫度下并攪拌約15分鐘。將形成的物料通過在室溫下用45%的氫氧化鉀(KOH)滴定中和。滴定持續(xù)到pH值達(dá)到7.0。然后，將該中和的交聯(lián)淀粉接枝共聚物通過帶有各種直徑(1/16~1/4英寸)孔的模板進(jìn)行螺桿送料。將形成的線材用纖維素作為隔離劑撒粉，以防止線材粘結(jié)在一起。然后將形成的線材在轉(zhuǎn)筒式干燥機(jī)中干燥。實驗比較和各種可選的具有不同粒度的SAP產(chǎn)品與對照組相比，檢驗和分析使用實施例1中所述的方法形成的SAP產(chǎn)品的效果。檢驗的一般程序如下。取八個1加侖帶有排放孔的塑料罐。其中的六個罐(樣品B-E，G和H)充滿充分混合的10g所選SAP產(chǎn)品和約0.5加侖沙的混合物；其中的兩個罐(樣品A和F)為對照罐，其充滿未處理的普通沙。罐(A到H)的分配是隨機(jī)的。沙，而不是泥土，被選擇作為生長介質(zhì)，因為沙不提供植物生長所需的營養(yǎng)。樣品B-E，G和H的形成如下樣品B包括具有約1020目粒度的可選SAP產(chǎn)品，其使用丙烯腈作為單體，黃色玉米粉作為淀粉而制備；樣品C包括通過實施例1描述的方法形成的SAP產(chǎn)品，其粒度約8~16目。樣品D包括另一粒度約8目的可選SAP產(chǎn)品，其使用丙烯腈作為單體，玉米淀粉作為淀粉而制備。樣品E包括另一粒度約10~20目的可選SAP產(chǎn)品，其使用丙烯腈作為單體，50/50的黃玉米粉粉和玉米淀粉混合物作為淀粉；樣品G包括另一粒度大于約8目的可選SAP產(chǎn)品，其使用丙烯腈作為單體，玉米淀粉作為淀粉；和19樣品H包括通過實施例1描述的方法形成的SAP產(chǎn)品，其粒度約20~40目。將一株6英寸高的天竺葵種植在每個填充的罐中，以至最終每個罐中沙的水平是低于罐邊緣約1英寸。每個罐中加入約兩升水；24小時后，每個罐中再加入約兩升水。然后，將罐放入塑料池中，該塑料池被放在熒光光源下，使光源約在天竺葵上方約14英寸。所述塑料池每天輕微旋轉(zhuǎn)，以確保每株天竺葵接受同樣量的光。每周一次，將這些植物在池中重新排列，以進(jìn)一步確保每株天竺葵接受同樣量的光。這些天竺葵不再接受另外的水，使其生長65天。在65天結(jié)束時，收割這些天竺葵，并收集如下信息表1生長結(jié)果<table>tableseeoriginaldocumentpage20</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage21</column></row><table>健康；可觀察的新生長；大綠葉；高且濃密的植物￥植物高度的測量是從沙子的頂部到植物最高點的高度。E植物寬度的測量是植物兩邊最寬點的寬度。*質(zhì)量包括整株植物(根、莖和葉)的質(zhì)量。圖1代表了樣品高度的比較，其中x軸是每株樣品，y軸是以英寸表示的高度。每株植物高度的測量是從沙子的頂部到植物最高點的高度。圖2代表了樣品寬度的比較，其中x軸是樣品定義，并且y軸是以英寸表示的樣品寬度。每株植物寬度的測量是植物兩邊最寬點的寬度。圖3代表了樣品質(zhì)量的比較，其中x軸是樣品定義，并且y軸是以克表示的每株樣品的質(zhì)量。該質(zhì)量包括整株植物(根、莖和葉)的質(zhì)量。圖1到3表明樣品E具有最大的總質(zhì)量(67.6g)，樣品E包括粒度約10~20目的可選SAP產(chǎn)品，其使用丙烯腈作為單體和50/50的黃玉米粉和玉米淀粉的混合物作為淀粉制備。但是，樣品C和H，其都包括通過實施例1所述的方法形成的SAP產(chǎn)品，具有第二大的總質(zhì)量。有趣的是，建立在用于樣品C和H的不同粒度基礎(chǔ)上的總質(zhì)量沒有明顯區(qū)別。最重要的是，和對照樣品(A和F)相比，樣品C和H都顯示出明顯的生長。很明顯，對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，上述實施例的細(xì)節(jié)可以進(jìn)行許多改變。另外，本文中公開的方法包含用于實施所述方法的一個或多個步驟或操作方式。所述方法步驟和/或操作方式可以相互交換。換句話說，除非為了實施例的正確操作要求特殊的步驟順序或操作方式，所述順序和/或特殊步驟的使用和/或操作方式可以被修正，而不偏離本發(fā)明下文權(quán)利要求書的范圍。權(quán)利要求1.一種超吸收性聚合物產(chǎn)品，其包括多糖；和在引發(fā)劑存在下接枝聚合到所述多糖上的單體，形成多糖接枝聚合物；其中所述多糖接枝聚合物是交聯(lián)的，并進(jìn)一步在無醇環(huán)境中分離。2.根據(jù)權(quán)利要求l所述的超吸收性聚合物產(chǎn)品，其中所述的單體是如下物質(zhì)中的至少一種丙烯酸，丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，2-丙烯酰胺-2-甲基-丙垸磺酸，甲基丙烯酸，乙烯磺酸，丙烯酸乙酯，丙烯酸鉀，和其衍生物及混合物。3.根據(jù)權(quán)利要求l所述的超吸收性聚合物產(chǎn)品，其中所述的單體是丙烯酸和丙烯酰胺的混合物。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超吸收性聚合物產(chǎn)品，其中所述的混合物是約2或更多重量份的丙烯酸對約1重量份的丙烯酰胺。5.根據(jù)權(quán)利要求l所述的超吸收性聚合物產(chǎn)品，其中所述的單體是2-丙烯酰胺-2-甲基-丙烷磺酸及其衍生物。6.根據(jù)權(quán)利要求l所述的超吸收性聚合物產(chǎn)品，其中所述的多糖是淀粉。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超吸收性聚合物產(chǎn)品，其中所述的淀粉是如下物質(zhì)中的至少一種玉米淀粉，蠟質(zhì)玉米淀粉，小麥淀粉，馬鈴薯淀粉，糊精淀粉，葡聚糖淀粉，玉米粉，絲蘭根，燕麥粉，香蕉粉和木薯粉。8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超吸收性聚合物產(chǎn)品，其中淀粉對單體的重量比在約1:1到約l:6的范圍內(nèi)。9.根據(jù)權(quán)利要求l所述的超吸收性聚合物產(chǎn)品，其中所述的引發(fā)劑是過硫酸銨。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超吸收性聚合物產(chǎn)品，其中所述的引發(fā)劑是如下物質(zhì)中的至少一種鈰(+4)鹽，過硫酸銨，過硫酸鈉，過硫酸鉀，過氧化亞鐵，硫酸亞鐵銨-過氧化氫，L-抗壞血酸，和高錳酸鉀-抗壞血酸。11.一種制備超吸收性聚合物的方法，其包括在引發(fā)劑存在下將單體接枝聚合到淀粉上以形成淀粉接枝共聚物；交聯(lián)所述淀粉接枝共聚物；和在無醇的環(huán)境下分離所述淀粉接枝共聚物。12.根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其進(jìn)一步包括干燥所述淀粉接枝共聚物。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其進(jìn)一步包括調(diào)節(jié)所述淀粉接枝共聚物的pH值。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中將所述的pH值調(diào)節(jié)為約6.0到約8.0的范圍內(nèi)。15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述淀粉接枝共聚物的分離包括所述淀粉接枝共聚物的造粒。16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述淀粉接枝共聚物的分離包括所述淀粉接枝共聚物的擠出。17.根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述淀粉接枝共聚物的分離包括所述淀粉接枝共聚物的造丸。18.根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述淀粉接枝共聚物的分離包括所述淀粉接枝共聚物的干燥。19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述的單體是丙烯酸和丙烯酰胺的混合物。20.根據(jù)權(quán)利要求ll所述的方法，其中所述的單體是如下物質(zhì)中的至少一種丙烯酸，丙烯酰胺，甲基丙烯酰胺，2-丙烯酰胺-2-甲基-丙垸磺酸，甲基丙烯酸，乙烯磺酸，丙烯酸乙酯，丙烯酸鉀，及其衍生物和混合物。21.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其中所述淀粉接枝共聚物的交聯(lián)包括添加交聯(lián)劑。22.—種制備用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的超吸收性聚合物產(chǎn)品的方法，其包括在引發(fā)劑存在下將丙烯酸和丙烯酰胺的混合物接枝聚合到淀粉上以形成淀粉接枝共聚物；添加交聯(lián)劑以形成交聯(lián)淀粉接枝共聚物；調(diào)節(jié)所述交聯(lián)淀粉接枝共聚物的pH值在約6.0至約8.0范圍內(nèi)；和通過將交聯(lián)淀粉接枝共聚物干燥或擠出而分離所述超吸收性聚合物產(chǎn)品。23.—種使用超吸收性聚合物產(chǎn)品的方法，其包括獲得在無醇環(huán)境下分離的交聯(lián)淀粉接枝共聚物產(chǎn)品；和將該交聯(lián)淀粉接枝共聚物產(chǎn)品應(yīng)用于農(nóng)業(yè)介質(zhì)以增加植物生長。24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中將所述交聯(lián)淀粉接枝共聚物產(chǎn)品應(yīng)用于農(nóng)業(yè)介質(zhì)包括將交聯(lián)淀粉接枝共聚物應(yīng)用于土壤。25.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中將所述交聯(lián)淀粉接枝共聚物產(chǎn)品應(yīng)用于農(nóng)業(yè)介質(zhì)包括用所述交聯(lián)淀粉接枝共聚物涂覆種子。26.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中將所述交聯(lián)淀粉接枝共聚物產(chǎn)品應(yīng)用于農(nóng)業(yè)介質(zhì)包括用顆粒狀交聯(lián)淀粉接枝共聚物涂覆植物的根。27.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其進(jìn)一步包括用溶劑形成所述交聯(lián)淀粉接枝共聚物產(chǎn)品的槳液，其中將所述交聯(lián)淀粉接枝共聚物產(chǎn)品應(yīng)用于農(nóng)業(yè)介質(zhì)包括將所述漿液應(yīng)用于如下中的至少一種植物，根，種子，幼苗和土壤。28.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中所述的交聯(lián)淀粉接枝共聚物產(chǎn)品包含接枝聚合到淀粉上的丙烯酸和丙烯酰胺的混合物。全文摘要本發(fā)明公開了用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的超吸收性聚合物(SAP)產(chǎn)品，及其制備和使用方法。所述SAP的一些包括除丙烯腈之外的單體或單體的混合物，其在引發(fā)劑存在下接枝聚合到淀粉上以形成交聯(lián)的淀粉接枝共聚物，并且分離該SAP產(chǎn)品。文檔編號C08H8/00GK101432309SQ200580028985公開日2009年5月13日申請日期2005年8月26日優(yōu)先權(quán)日2004年8月27日發(fā)明者史蒂文·威廉·多恩,威廉·麥基·多恩,米蘭·H·薩維奇申請人:吸收劑技術(shù)公司