【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于土壤改良，具體涉及一種陽離子型聚合物及其在土壤改良中的應用。
技術介紹
1、隨著社會的不斷發展，土壤資源嚴重不足，而且由于某些不合理的利用，比如大量不合理的施用肥料、農藥的過度噴灑、超負荷放牧等，造成了土壤的嚴重退化。主要表現為土壤緊實與硬化、侵蝕、鹽堿化、酸化、元素失衡、化學污染、有機質流失和動植物區系的退化等，土壤退化的結果是土壤生產力降低，作物品質下降，甚至有毒元素富集，因此如何保持土壤質量、改善酸堿土壤、解除土壤毒性、減少土傳病害傳播，成為人們關注的焦點。
2、應用土壤改良劑是修復退化土壤的重要措施之一。土壤改良劑能有效地改善土壤理化性狀和土壤養分狀況，并對土壤微生物產生積極影響，從而提高退化土壤生產力。土壤特性包括土壤結果、土壤含水量、土壤溫度、土壤酶的活性、土壤微生物數量、土壤通氣狀況、土壤溶液濃度、土壤氫離子濃度。土壤改良劑的類型不同，對土壤的作用機制也有所不同，但都是通過有效改善土壤物理結構，降低土壤容重，增加土壤含水量，改變土壤化學性質，增加土壤微生物活動，提高酶的活性，增加土壤微量元素含量，調整土壤水、肥、氣、熱狀況中的某些部分或全部，最終達到提高土壤肥力的目的。
3、纖維素在自然界中含量豐富，具有獨特且無與倫比的天然優勢，對其及其衍生物進行合理的研究開發，將會被廣泛應用在食品、污水處理等各個行業。但是由于纖維素結構中存在大量的羥基使得分子間和分子內形成范德華和強氫鍵作用力，實質不溶于普通溶劑，嚴重阻礙了纖維素基材料的發展，因此有效分離和提取纖維素以及在均勻的環境中對纖維
4、如中國專利cn110066201a中公開了一種改良板結植煙土壤的調理劑及其制備方法。該專利技術的調理劑采用先進方法制備而成，包括以下成分：改性纖維素、改性甲殼素、蝸牛糞和蚯蚓糞，所述改性纖維素由花生殼和杉樹皮制備而成，所述改性甲殼素由龍蝦殼和花生殼制備而成，所述改性纖維素、改性甲殼素、蝸牛糞和蚯蚓糞的體積比為3-5:2-4:1-2:1-2。使用該專利技術的調理劑后，土壤容重降低，總孔隙度和通氣孔隙度有所上升，土壤有機質和全氮含量明顯提高，植煙土壤微生物活性也明顯增加，植煙土壤的板結情況得到改善，土壤通透性明顯增加。
5、再如中國專利cn118496039a公開了一種保水增肥的沙化土壤改良劑及其制備方法，所述保水增肥的沙化土壤改良劑由負載腐殖酸的緩釋微球、聚丙烯酸樹脂框架和食用菌菌渣組成；所述負載腐殖酸的緩釋微球由改性玉米芯纖維素、膨潤土、腐殖酸、海藻酸鈉和氯化鈣組成；將負載腐殖酸的緩釋微球、食用菌殘渣與聚丙烯酸樹脂框架交聯，制備得到的保水增肥的沙化土壤改良劑，具有強大的交聯網絡結構，顯著提高了沙化土壤的保水持水能力，有效減少養分的流失，同時改善了土壤中的團粒結構，增大了土壤孔隙度，對沙化土壤起到了很好的改良作用，具有優異的保水保肥性。
6、雖然現有技術針對纖維素的改性比較多，但是依然不能很好的滿足需求，因此需要進一步拓寬改性纖維素的種類，使其具有更廣的應用范圍。
技術實現思路
1、基于現有技術的不足，本專利技術旨在提供一種陽離子型聚合物，所述的陽離子聚合物為季銨鹽型陽離子纖維素醚，本專利技術通過向纖維素骨架中引入疏水基團季銨鹽，調節親水基團羥基和疏水基團的比例，得到一種保水保肥功效較好的土壤改良劑。
2、為了實現上述目的，本專利技術采用如下技術方案：
3、一種陽離子型聚合物，所述的陽離子聚合物為季銨鹽型陽離子纖維素醚，按照如下方法制備得到：
4、(1)將羥丙基甲基纖維素加入裝有堿性異丙醇溶液的反應裝置中，攪拌至完全溶解，反應后得到物質a；
5、(2)向步驟(1)得到的物質a中加入環氧丙基三戊基氯化銨，攪拌均勻后進行反應，反應結束后，純化、干燥即得到所述的季銨鹽型陽離子纖維素醚。
6、上述步驟(1)中所述的堿性異丙醇溶液為異丙醇-水-氫氧化鈉的混合溶液；
7、其中，
8、所述的異丙醇的體積分數為30-60％；優選為40％。
9、所述的氫氧化鈉和羥丙基甲基纖維素的摩爾比為0.30-0.50:1；優選為0.45:1。
10、上述步驟(1)需要在加熱的條件下進行，所述的加熱溫度為40-50℃；優選為45℃。
11、上述步驟(1)的反應時間為0.5-1.5小時；優選為1.2小時。
12、上述步驟(2)中所述的環氧丙基三戊基氯化銨與羥丙基甲基纖維素的摩爾比為0.35-0.65：1；優選為0.4-0.5:1，再優選為0.45:1。
13、上述步驟(2)中所述的反應溫度為60-80℃；優選為65-75℃；再優選為70℃。
14、上述步驟(2)所述的反應時間為5-8小時；優選為6-7小時；再優選為7小時。
15、作為一些優選地實施方案，所述的環氧丙基三戊基氯化銨由以下方法制備得到：
16、將硫酸鉀晶體、水、無水乙醇和環氧氯丙烷加入反應容器中，再加入條件下向反應容器中加入三戊胺，反應結束后對產物進行過濾、洗滌、蒸餾，即得到環氧丙基三戊基氯化銨。
17、所述的反應溫度為60-75℃；優選為60℃。
18、本專利技術的合成原理為：在堿催化的條件下羥丙基甲基纖維素形成了羥丙基甲基纖維素氧負離子，經堿處理后形成的羥丙基甲基纖維素氧負離子親和能力比較強，從背后進攻環氧丙基三戊基氯化銨中的環氧基團的取代基較少的碳原子，先與碳原子形成比較弱的碳氧鍵，同時環氧上碳氧鍵減弱，后c-o鍵斷裂，羥丙基甲基纖維素上的氧負離子與環碳原子之間的鍵逐步形成，得到季銨鹽型陽離子纖維素醚。
19、本專利技術采用環氧丙基三戊基氯化銨作為醚化劑，通過控制環氧丙基三戊基氯化銨與羥丙基甲基纖維素的摩爾比以及氫氧化鈉和羥丙基甲基纖維素的摩爾比，使得到的季銨鹽型陽離子纖維素醚具有更高的取代度，使得到的季銨鹽型陽離子纖維素醚的取代度達到0.45-0.65之間。
20、本專利技術還提供了上述季銨鹽型陽離子纖維素醚在制備土壤改良劑中的應用。
21、與現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：
22、(1)本專利技術采用環氧丙基三戊基氯化銨作為醚化劑，通過控制環氧丙基三戊基氯化銨與羥丙基甲基纖維素的摩爾比以及氫氧化鈉和羥丙基甲基纖維素的摩爾比，使得到的季銨鹽型陽離子纖維素醚具有更高的取代度，使得到的季銨鹽型陽離子纖維素醚的取代度達到0.45-0.65之間。
23、(2)將本專利技術制備的季銨鹽型陽離子纖維素醚作為土壤改良劑的成分進行土壤改良能夠明顯提高土壤的保水保肥效果。
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1.一種陽離子型聚合物，所述的陽離子聚合物為季銨鹽型陽離子纖維素醚，其特征在于：按照如下方法制備得到：
2.根據權利要求1所述的陽離子型聚合物，其特征在于：步驟(1)中所述的堿性異丙醇溶液為異丙醇-水-氫氧化鈉的混合溶液；所述的異丙醇的體積分數為30-60％。
3.根據權利要求1所述的陽離子型聚合物，其特征在于：所述的氫氧化鈉和羥丙基甲基纖維素的摩爾比為0.30-0.50:1。
4.根據權利要求1所述的陽離子型聚合物，其特征在于：步驟(1)需要在加熱的條件下進行，所述的加熱溫度為40-50℃；反應時間為0.5-1.5小時。
5.根據權利要求1所述的陽離子型聚合物，其特征在于：步驟(2)中所述的環氧丙基三戊基氯化銨與羥丙基甲基纖維素的摩爾比為0.35-0.65:1。
6.根據權利要求5所述的陽離子型聚合物，其特征在于：步驟(2)中所述的環氧丙基三戊基氯化銨與羥丙基甲基纖維素的摩爾比為0.45:1。
7.根據權利要求1所述的陽離子型聚合物，其特征在于：步驟(2)中所述的反應溫度為60-80℃；反應時間為5-8小時
8.根據權利要求7所述的陽離子型聚合物，其特征在于：步驟(2)中所述的反應溫度為70℃；反應時間為7小時。
9.根據權利要求1所述的陽離子型聚合物，其特征在于：所述的季銨鹽型陽離子纖維素醚的取代度在0.45-0.65之間。
10.權利要求要求1-9任一項所述的季銨鹽型陽離子纖維素醚在制備土壤改良劑中的應用。
...【技術特征摘要】
1.一種陽離子型聚合物，所述的陽離子聚合物為季銨鹽型陽離子纖維素醚，其特征在于：按照如下方法制備得到：
2.根據權利要求1所述的陽離子型聚合物，其特征在于：步驟(1)中所述的堿性異丙醇溶液為異丙醇-水-氫氧化鈉的混合溶液；所述的異丙醇的體積分數為30-60％。
3.根據權利要求1所述的陽離子型聚合物，其特征在于：所述的氫氧化鈉和羥丙基甲基纖維素的摩爾比為0.30-0.50:1。
4.根據權利要求1所述的陽離子型聚合物，其特征在于：步驟(1)需要在加熱的條件下進行，所述的加熱溫度為40-50℃；反應時間為0.5-1.5小時。
5.根據權利要求1所述的陽離子型聚合物，其特征在于：步驟(2)中所述的環氧丙基三戊基氯化銨與羥...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉嘉，何宇，賀京哲，盧金海，岳亞濤，田榮榮，
申請(專利權)人：華清農業開發有限公司，
類型：發明
國別省市：
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