标题：保水剂
发展历程
干旱是全世界关注的大事。本世纪50年代以来，随着工业的快速发展和人口的急剧膨胀，气候变暖干旱问题变的日益突出。这些问题促使各国科学家开始研究解决干旱问题的有效方法。  保水剂20世纪50年代以前人类使用的吸水性材料主要为天然物质和无机物。例如天然纤维、天然蛋白质。50年代，Goodrich公司开发了交联聚丙烯酸的生产技术，使得吸水性高分子物质应用于增黏剂。
超强吸水性树脂的出现是1961年美国农业部北方研究所C.R.Russell等从淀粉接枝丙烯腈开始研究，该吸水性树脂最初在亨克尔股份公司（Henkelcorporation）工业化成功，其商品名为SGP(Starch Graft polymer），当时美国主要以农业为中心积极推广应用，首先应用在土壤改良、保水抗旱、育种保苗等方面。
60年代末至70年代，美国Starch、General Mills Chemical，日本住友化学、三洋化成工业等公司相继成功地开发了高吸水性树脂。其中成效最大的是美国、日本、法国和德国等。
80年代开始出现用其他天然化合物衍生物经化学反应制取吸水性物质，合成超强吸水性树脂的发展，促进应用研究的开展。
吸水性复合材料在20世纪80年代产生。由于它能改善超强吸水性树脂的耐盐性、吸水速度、吸水后水凝胶的强度等许多性能，所以发展迅速。近年已开始研究吸水性高分子物的共混技术。这些为发展高吸水性材料提供了更加广阔的前景。
中国高吸水性树脂的研究工作起步较晚，80年代开始起步，近20年来全国已有近20个单位先后进行了研究，有的已转入中试阶段，并有小批量的生产。目前国内已有批量生产能力的厂家，这些生产厂的产品都是聚丙烯酸钠或淀粉接枝聚丙烯酸钠，该类产品质量，除了化合物组成本身外，主要还和设备、技术、工艺有关。国外进口产品主要有比利时TC（Terra Cottem 土壤植被与科特姆简称），法国SNF的AQUASORB保水剂，德国Stockhau Sen生产的Stocksorb保水剂，随着国家对生态环境建设投资加大和重视，国内保水剂类产品研究、开发、生产呈现一轮高潮。
吸水原理
保水剂的吸水原理相同于一般SAPs，是高分子电解质分子链在水中酰胺基和/或羧基团同性相斥使分子链扩张力和由于交联点的限制分子链的扩张力而相互作用而成的。以聚丙烯酰胺为例，保水剂会有大量酰胺和羧基亲水基团，利用树脂内部离子和基团与水溶液相关成分的浓度之差产生的渗透压及高分子电解质与水的亲和力而可大量吸水直至浓度差消失为止。而控制保水剂达到令人满意吸水程度的是橡胶弹力。分子结构交联度越高，橡胶弹力越强，而橡胶弹力和吸水力的平衡点即是其表观吸水能力。
由于分子结构交联，分子网络所吸水分不能用一般物理方法挤出而起到保水作用。
由此，同样组成的聚合物交联度越低，吸水倍率相对越高，其保水性、稳定性和凝强度就越低，反之亦然。所以，国际上对于使用周期较长的保水剂自然需要较高的交联度，并不追求高吸水倍率和速率。以聚丙烯酰胺为例，其表观倍率并不高，吸水速率也依粒径不同差别很大，凝强度高的保水剂吸水后有一定形状，不易解体，利于土壤透气，吸放水可逆性好。因为保水剂一般掺入地下5至15厘米，故国际上现在更强调加压下的吸水倍率。依粒径不同，聚丙烯酰胺型吸纯水倍率150-300。
产品类别
目前国内外的保水剂共分为两大类，一类是丙烯酰胺-丙烯酸盐共聚交联物（聚丙烯酰胺、聚丙烯酸钠、聚丙烯酸钾、聚丙烯酸铵等）；另一类是淀粉接枝丙烯酸盐共聚交联物(淀粉接枝丙烯酸盐）。
聚丙烯酰胺--聚丙烯酰胺呈白色颗粒晶体状，主要成分为：丙烯酰胺65%-66%+丙烯酸钾23%-24%+水8%-10%+交联剂0.5%-1.0%。在国际上，法国、德国、日本、美国和比利时等国所生产的保水剂大多属于这类成分的产品。该产品的特点是：使用周期和寿命较长，在土壤中的蓄水保墒能力可维持4年左右，但其吸水能力会逐年降低。据黄土区造林试验观察，使用该类保水剂造林后的当年，其吸水倍率维持在100-120倍，第二年吸水倍率降低20%-30%，第三年降低约40%-50%，第四年降低更多。
聚丙烯酸钠--聚丙烯酸钠为白色或浅灰色颗粒状晶体，主要成分有：聚丙烯酸钠88%（其中含钠24.5%)+水8%-10%+交联剂0.5%-1.0%。国内生产的保水剂大多是这种成分的产品。其主要特点是：吸水倍率高，吸水速度快，但保水性能只能保持2年有效。据造林试验观测，这类产品的吸水能力和吸水速率明显高于聚丙烯酰胺产品，在土壤中如遇充分给水，0.5-1.0小时后便迅速吸收自重的130-140倍的水分；但第二年的吸水倍率要降低约60%左右。由于聚丙烯酸钠会造成土壤中钠离子含量的递增，林业和农业用保水剂的生产厂家大多改为生产聚丙烯酸钾或聚丙烯酸铵。
淀粉接枝丙烯酸盐--淀粉接枝丙烯酸盐为白色或淡黄色颗粒状晶体，主要成分为：淀粉18%-27%+丙烯酸盐62%-71%+水10%+交联剂0.5%-1.0%。这种产品在用于造林地蓄水保墒时，使用寿命一般只能维持1年多的时间，但吸水倍率和吸水速度等性状极佳。据实验室对黄土浸提液的吸水对比试验，该类保水剂在遇水后的15-20分钟内即可吸收自重150-160倍的水分。
产品特性
1，无毒.安全环保，无毒无味，不污染植物，土壤和地下水，果树花卉，植树造林，无土栽培，植物保鲜运输，大田作物等. 
土壤保水剂和防水土流失剂到最终分解物为二氧化碳，水，氨态氮和钠或钾离子，无任何残留. 
2，保墒省水.可有效抑制水分蒸发，防止水土流失，即使在有灌溉的条件下，仍然可省水50%以上. 
3，改善土壤结构.使粘重土壤，漏水肥的沙土和次生盐碱土壤得以改良.同时促进土壤微生物发育，提高土壤有机物的周转利用效率. 
4，使用寿命长.集多种聚合物之特性，可反复吸水膨胀和释放收缩，在生产中使用寿命可达6年以上，是目前市场上使用寿命最长的土壤保湿产品. 
5，吸水速度快.一般自然水吸至饱和最长时间约为15-40分钟，最快0.4分钟. 
6，水肥利用率高.土地保水剂在土壤中形成的"小水库"接受施肥，灌溉（或降雨）造成淋溶流失的微量元素减少1/3，保护环境；当再次干旱时，吸足水的保水剂使周围的土壤保持潮湿,以供给植物根系水分.即使在沙漠地区和极端的干旱气候，在年降雨量达200mm时，也可种草植树.
7，蓄水不烂根吸足似水的保水剂分子膨胀成为水凝胶晶体，即使紧靠植物根系也不会烂根. 
8，性能稳定即使是极端的干旱，也不会倒吸植物水分.
主要功能
⒈保水.保水剂不溶于水，但能吸收相当自身重量成百倍的水.保水剂可有效抑制水分蒸发.土壤中渗入保水剂后，在很大程度上抑制了水分蒸发，提高了土壤饱和含水量，降低了土壤的饱和导水率，从而减缓了土壤释放水的速度，减少了土壤水分的渗透和流失，达到保水的目的.还可以刺激作物根系生长和发育，使根的长度增加、条数增多，在干旱条件下保持较好长势。
2，保肥.因为保水剂具有吸收和保蓄水分的作用，因此可将溶于水中的化肥，农药等农作物生长所需要的营养物质固定其中，在一定程度上减少了可溶性养分的淋溶损失，达到了节水节肥，提高水肥利用率的效果. 
3，保温.保水剂具有良好的保温性能.施用保水剂之后，可利用吸收的水分保持部分白天光照产生的热能调节夜间温度，使得土壤昼夜温差减小.在砂壤土中混有0.1%～0.2%的保水剂，对10厘米土层的温度监测表明，对土温升降有缓冲作用，使昼夜温差减少为11～13.5℃，而没有保水剂的土壤为11～19.5℃.
4，改善土壤结构.保水剂施入土壤中，随着吸水膨胀和失水收缩的规律性变化，可使周围土壤由紧实变为疏松，孔隙增大，从而在一定程度上改善土壤的通透状况.
应用范围
草业⑴,草坪：在新建草坪上的应用极为广泛：出苗率高，成坪快，保湿时间长，施工简便.多用于高尔夫球场，足球场。
方法A在整地时将保水剂按比例（根据土壤类型和保墒情况每平方米播撒20-50g）撒在碎土地表，用铁齿耙梳理拌匀整平，灌足水即可等待播种；  保水剂在农业上的的应用范围[1]方法B将保水剂与草种按上述比例混播，但播后需覆上表土，方能撒水浇透.如灌溉不便的干旱地段，在浇水时干撒或喷洒（用量：乳状0.2-0.4kg/亩，干粉0.08-0.15kg），以减少水分蒸发. 
方法C在已成坪的草坪上施用保水剂，将草修剪至5cm以下并清理干净后，按比例每平米不超过40g（可与草坪肥混播），之后用铁齿耙松土，使其能与土壤充分结合均匀，灌水即可. 
方法D公路护坡，岩石绿化通常采用高压罐车喷播（该方法仅限于使用），根据喷播载体性质增减用量或搭配比例.混合喷播用量少，成本低. 护坡（中性沙壤土为例）每平方米使用干粉6-10g; 
岩石绿化（又称植被混凝土）的载体多为人工混凝土骨架，受养分和水资源的约束，混合比例略有提高每平方米使用干粉9-15g. 
⑵，牧草：在年降雨量不足200mm的荒漠或纯沙地恶劣地带，一般选种较为抗旱的豆料，菊科牧草品种居多，可以用MP3005S进行种子"保湿包衣",简便节省，能有效促进种子发芽，提高发芽率；山地，平原种植牧草，将保水剂与种子混合播种，在年降雨量200mm以上可不用灌溉.
植树. 
⑴，蘸根——根据需要蘸根的苗木数量，将保水剂搅入30升水中（视水的硬度适量增减)，充分搅拌溶解后即可浸根移栽（可根据苗木根系情况，按比例加入已经稀释的生根剂，以促进根系生长）.如需长途运输，用塑料薄膜包扎根部或密封保鲜运输，以防止干枯，提高成活率. 
⑵，洒根——在移栽幼苗时（在沙地，沙壤土的情况下），在回填熟土至苗根处，按15-25g/株撒入保水剂，充分与碎土拌匀，填土灌足水即可；如是土壤粘性较强，需要成比例挖大坑穴，沙拌土回填至苗根下10cm处，将事先吸足水的保水剂与土壤（最好再加少量沙）充分混合回填压实，地表覆土. 
⑶，挖沟拌土——三年以上的大树，在其树冠投影垂直约2/3处环绕挖沟（宽25cm，深不超过40cm，但要防止伤根），将保水剂与碎土混合（按0.3‰加保水剂）回填，覆土后留出凹槽，灌水再覆土（若是山地或其它无法灌溉的地区可吸足水后使用）. 
⑷，沙漠植树时直接用保水剂襁褓.大树移栽方法同"2",数量按比例增加.
应用领域
由于高吸水性树脂无毒无害，反复释水、吸水，因此农业上人们把它比喻为"微型水库"。同时，它还能吸收肥料、农药、并缓慢释放，增加肥效、药效。高吸水性树脂广泛用于农业、林业、园艺、建筑材料；在工业方面可广泛应用于石油化工、电缆、造纸、传感器、灭火器具、纤维制品、化妆品、食品保鲜、膨胀玩具等。在医疗卫生方面也可广泛应用于卫生巾、婴儿纸尿布、成人失禁垫片、保健冰帽、冰垫、吸血药布等领域。
使用方法
常用保水剂有无定型颗粒、粉末、细末，片状和纤维状，在国内使用的只有聚丙烯酰胺型的颗粒、粉末和细末。相对应的方法有拌土、拌种或包衣和沾根。
拌土又可分为直接拌土和复配拌土，复配拌土又可引出喷播。直接拌土一般是种树，采用原始粒径在2-4mm，4-6mm的颗粒，以0.1%干重拌于有效根系周围。复配拌土既可采用上述颗粒，也可采用0.85-2mm和粉末的0.3-0.85mm两个粒径。喷播表层时采用粉末保水剂，喷播内层时最好采用0.85-2mm颗粒，此规格保水剂有更好的保水性，更长寿命，更好的透气性。一旦遇高温干旱，土壤不易板结。0.1%拌土可节水50%-70%，节肥30%以上。
拌种和包衣在环境治理中可随草种、灌木种撒播、飞播，可为种子提供一个小水库，使种子早发芽，有利于出苗和壮苗。
沾根是简单的方法，把超过50目细末放于溶有生根粉的水中搅拌20分钟，裸根苗浸上30秒可使裸根苗长途运输，减少脱水而缩短缓苗期，提高成活率15%-20%。
注意事项
  沙漠植树时直接用保水剂襁褓[2]当前，市场上的保水剂，无论从产地，品名，型号等方面都各不相同，在众多的保水剂中，如何选择一种成本低，效果好的产品，使每个用户都很关心的问题.近来，从用户的反馈信息来看，在选用保水剂时应该注意以下几点： 
⒈保水剂的使用寿命在2年左右。
⒉保水剂的吸水倍率通常在300以上，但是随着使用时间的增加，吸水倍率会减小。
⒊以淀粉为主要原料的保水剂会自动降解，不会对环境造成危害，如果化学原料的就没有保障了。
发展前景
广州安信保水农业有限公司成立于2009年， 是一家集“水肥与植物平衡关系”和“有机生态生物工程”技术研发、生产、应用、销售为一体的新型高科技企业。公司与华南农业大学等数家从事农业技术研究的企业、事业单位建立了产、学、研的合作关系。具备强大的技术依托和新产品开发实力。公司主要从事“农林保水剂”系列产品销售和保水技术在种植防旱抗旱、园林绿化、造林治荒、以及防汛抗洪中的推广应用。公司创立的“大地保水”牌保水剂以其增强土壤保水性能、改良土壤结构、减少水的深层渗漏和土壤养分流失、提高水分利用率的效用，为缺水地区及山坡种植的农民带去了希望，得到了国家有关部门的认可。2010年公司自主研发生产“水肥一体化营养育苗块”和“水肥一体化育苗基质”，产品多项技术指标具有同行业的先进水平。以年产10000吨“水肥一体化育苗基质”和“水肥一体化营养育苗块”的生产能力，成为中国南方第一家专业厂家。产品在无土栽培、设施农业、和家庭种植方面得到广泛应用。