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纤维素基吸水材料具有轻度交联的网状结构,分子链上有强的亲水基团,如羟基、羧基、酰胺基等,能够快速吸水,并有很好的吸水保水能力,被广泛应用于农业、工业、食品和医药用品等方面。羟丙基甲基纤维素属于纤维素的一种衍生物,有较强的耐盐性、保水性和pH值稳定性好,目前羟丙基甲基纤维素多以丙烯酸类单体接枝共聚制备吸水材料,但可生物降解性能不好。本文分别以羟丙基甲基纤维素(HPMC)或HPMC与秸秆复合为原料,分别溶解在NaOH/尿素溶液中,加入新戊二醇二缩水甘油醚(NGDE)并进行反应,经离心水洗纯化后再冷冻干燥,得到吸水材料。研究了反应的因素(羟丙基甲基纤维素的用量、NGDE的用量、NaOH的用量、尿素的用量、秸秆的用量、秸秆的粒径、反应的温度)对吸水材料性能的影响,寻找最优的方案;考察了吸水材料吸液时溶液的类型、pH值、温度等影响;进行了吸液速率、保水性能(常温条件、加压条件和土壤包覆)和重复吸水性能的测定;采用傅里叶红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)和热失重分析法(TGA)对化学结构进行表征分析;对材料的降解性能进行了分析。4gHPMC溶于100gNaOH/尿素/水溶液中(质量比4:6:90),NGDE的用量13ml,在55℃下反应1h,制得的羟丙基甲基纤维素吸水材料的吸水倍率最佳,吸自来水倍率为17.3g/g,吸0.9%NaCl溶液的倍率为7.4g/g,吸人工尿的倍率为8.5g/g。2.5gHPMC和80~100目的秸秆粉末3.5g溶于100gNaOH/尿素/水溶液中(质量比7:12:81),NGDE的用量为13ml,在55℃下反应1h,制得的秸秆粉复合羟丙基甲基纤维素吸水材料的吸水倍率最佳,吸自来水倍率为22.4g/g,吸蒸馏水倍率为32.8g/g,吸0.9%NaCl溶液的倍率为8.5g/g,吸人工尿的倍率为10.6g/g。两种吸水材料具备良好的保水性和重复吸水的性能。FTIR分析表明HPMC与NGDE发生交联反应,秸秆粉末部分溶入NaOH/尿素/水溶液并参与交联反应;XRD分析表明衍射幅度下降,结晶区被破坏,材料呈非晶态结构发展;SEM表征了材料的表面具有密集和连续的孔洞结构,孔的结构分布均匀,具备很好的吸水保水能力;TGA分析表明吸水材料的热稳定性能好,热失重起始温度高。初步研究了两种吸水材料在土壤的降解性,在不同的土层的降解率为林地土>街道土>农田土,林地土的菌落种群要优于街道土和农田土。HPMC吸水材料在农田土中90d能降解30%以上,街道土中90d能降解42%左右,林地土中90d能降解50%左右;秸秆复合HPMC吸水材料在农田土中90d能降解40%左右,街道土中90d能降解50%左右,林地土中90d能降解56%左右,因为秸秆中含有未反应完全的糖分、无机盐和粗蛋白等,这些物质的分解速率较快。TGA试验表明了材料整体的热稳定性好,随着降解的时间的增加呈下降的趋势。