水和肥是制约农业发展的重要因素。我国是水资源十分短缺的国家,同时也是肥料消费大国,化肥施用不当和应用技术研究滞后造成的肥料利用率低、环境污染等问题不容忽视。保水剂是一种三维交联网络结构的亲水性聚合物,可以吸收相当于自身重量百倍甚至上千倍的水,是一种典型的功能高分子材料,并且所吸收的水分在高温高压下也不易失去,具有良好的保水性能。保水剂的结构特征是具有大量的亲水基团和适度的交联网络结构。保水剂由于其良好的吸水保水性能和特殊的物理结构,使其在农田保水、保肥增效、改善土壤等方面的应用前景十分广阔。为了提高水资源和肥料的利用率,将保水剂与肥料复合制备既有吸水保水功能,同时又具有营养成分缓释性能的肥料,对我国发展高产、高效农业,同时降低对环境的污染具有重要意义。采用磷酸酯双淀粉(DSP)为原料,添加适量KOH中和的丙烯酸(AA)单体、交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)、热引发剂过硫酸铵(APS)、光引发剂安息香双甲醚(BDK)后在紫外辐照条件下引发,制备出一种含有植物生长元素磷和钾的磷酸酯双淀粉/聚丙烯酸(DSP/PAA)复合保水剂。通过单因素试验对合成条件进行优化,优化条件为:交联剂MBA、热引发剂APS、光引发剂BDK及DSP占单体AA的质量百分比为1.00%,1.50%,1.25%和50%,单体AA的中和度为80%。在优化合成条件下,磷酸酯双淀粉/聚丙烯酸的最大吸水倍率在蒸馏水中为1185.4 g/g,在质量分数为0.9%NaCl溶液中为110.2 g/g。同时采用红外光谱、热重分析、扫描电镜和能谱分析等手段对磷酸酯双淀粉/聚丙烯酸复合保水剂进行表征。红外光谱分析表明,磷酸酯双淀粉与丙烯酸发生了共聚反应,热重分析表明合成的复合保水剂具有良好的热稳定性能,扫描电镜得到复合保水剂呈现出一种光滑、多孔的表面形貌,能谱分析进一步表明合成保水剂中含有植物生长元素磷和钾。通过一阶和二阶动力学模型探讨磷酸酯双淀粉/聚丙烯酸复合保水剂在蒸馏水和生理盐水中的溶胀动力学,结果得出其在以上两种液体中的溶胀过程均符合二阶溶胀动力学。同时对复合保水剂吸水凝胶的保水性能进行研究,自然条件下,在经过15 d后,其保水率仍有50%;离心机转速为6000 rpm时,离心1 h后的失水量为10.4%;水凝胶在60,80,100℃恒温水浴6 h后其保水率分别为67.1%,60.1%和48.1%。由此可知,复合保水剂吸水凝胶的保水性能较好。本文以5%聚乙烯醇为粘合剂,采用尿素与磷酸酯双淀粉/聚丙烯酸复合保水剂共混重新造粒,制备出一种具有吸水保水功能的缓释尿素。水中溶出率试验结果表明随着保水剂用量的增加,尿素态氮在水中的7 d累积释放率降低,但从缓释效果与成本两方面结合起来考虑,复合保水剂的用量选定为尿素质量的5%。淋溶实验结果表明制备的缓释尿素的缓释效果较好,第1 d氮的释放率为14.8%,15 d后氮的累积释放率为71.0%。土壤中施加缓释尿素,一周后有35%的水分蒸发,经过20 d,水分蒸发率为62%,远远低于没有施加缓释尿素的土壤,具有较好的土壤保水能力。