Гидрогели на основе полиэтиленгликольмалеината, обладающие высокими влагосорбирующими свойствами

(51) 08 220/18 (2006.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН(57) Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединении, в частности созданию новых стимулчувствительных полимеров сетчатой структуры на основе полиэтиленгликольмалеината с акриловой,метакриловой кислотами, которые могут быть использованы в качестве адсорбентов в различных областях техники, в частности в агрохимии как влагосорбент для повышения семенной всхожести,показателей урожайности растений. Исследования, направленные на разработку и внедрение в интродукцию растений и отрасли сельского хозяйства современных влагосорбентов,позволят снизить себестоимость производимой продукции за счет экономии воды, удобрений и средств защиты растений, повысит эффективность выращивания посадочного материала и снизить потери при получении урожая.(76) Буркеев Мейрам Жунусович Касенов Рымхан Зейноллаевич Хамитова Толкын Ондирисовна Тажбаев Еркеблан Муратович Турганбаева Жазира Жакыповна Магзумова Арайлым Куанышевна Кажмуратова Акерке Темиргалиевна Жумагалиева Толкын Сергазыевна(56) Смагин А.В., Хакимова Г.М., Хинеева Д.А.,Садовникова Н.Б. Гравитационный фактор формирования наименьшей и капиллярной влагоемкости в почвах и слоистых почвенных конструкциях // Почвоведение, 2008, 11, с.60-69(54) ГИДРОГЕЛИ НА ОСНОВЕ ПОЛИЭТИЛЕНГЛИКОЛЬМАЛЕИНАТА,ОБЛАДАЮЩИЕ ВЫСОКИМИ ВЛАГОСОРБИРУЮЩИМИ СВОЙСТВАМИ Изобретение относится к химии высокомолекулярных соединении, в частности созданию новых стимулчувствительных полимеров сетчатой структуры на основе полиэтиленгликольмалеината с акриловой,метакриловой кислотами, которые могут быть использованы в качестве адсорбентов в различных областях техники, в частности в агрохимии как влагосорбент для повышения семенной всхожести,показателей урожайности растений. Исследования, направленные на разработку и внедрение в интродукцию растений и отрасли сельского хозяйства современных влагосорбентов,позволят снизить себестоимость производимой продукции за счет экономии воды, удобрений и средств защиты растений, повысит эффективность выращивания посадочного материала и снизить потери при получении урожая. Сильно набухающие полимерные гидрогели(СПГ) в России используется для улучшения физического состава почвы, как средства для борьбы с водной эрозией почвы (Медко В.В.,Чеверев В.Г., 2006 Щедрин В.Н., Васильев С.М. и др., 2010 Васильев СМ., Митяева Л.А., 2011) Васильев СМ.,Митяева Л.А. Разработка композиции из влагосорбентов для защиты почв от процессов ирригационной эрозии на орошаемых землях ОАО Малоорловское Ростовской области// Известия Нижневолжского агроуниверситетского комплекса, 2011, 2, с.164-169. Медко В.В.,Чеверев В.Г. Способ защиты грунтов от эрозии // Экологические системы и приборы, 2006, 11, с.5759. Щедрин В.Н., Васильев СМ., Митяева Л.А.,Пацера А.А. Патент России 2430952 Композиции из влагосорбентов для защиты почв от водной эрозии. - Новочеркасск, 2010 В качестве влагосорбентов предлагается использовать гидрогель на основе полиакриламида, сапропель,глауконитовый песок и ракушечник,что способствует увеличению водопроницаемости и влагоемкости почвы. Распределение композиции из влагосорбентов осуществляется с учетом предварительной почвенно-картографической оценки орошаемого поля. Недостатком влагосорбентов, разработанных Российским научно-исследовательским институт проблем мелиорации, является то, что такой полимерсодержащий грунт имеет ограниченный период применения, т.е. нестабилен и разрушается,переходя в водный раствор в период положительных температур, что недостаточно эффективно против закрепления грунта. В нашей республике не проводится целенаправленных систематических исследований в этом направлении. Отдельные эпизодические результаты исследований можно встретить среди трудов ученых из КазНУ им. Аль-Фараби, ИХН им. А. Бектурова Смагин А.В., Хакимова Г.М.,Хинеева Д.А., Садовникова Н.Б. Гравитационный фактор формирования наименьшей и капиллярной влагоемкости в почвах и слоистых почвенных конструкциях // Почвоведение, 2008, 11, с.60-69. Ахметкалиева Г.Т., Шмаков С.Н., Султанкулова А.К 2 Задачей изобретения является создание новых гидрогелей(влагосорбентов) с высокими влагосорбирующими свойствами для повышения семенной всхожести показателей урожайности растений на основе полиэтиленгликольмалеината(п-ЭГМ) с различными ионогенными мономерами методом радикальной сополимеризации. Решение новой задачи достигается получением радикальной сополимеризацией гидрогелей полиэтиленгликольмалеината сетчатой структуры. Новые соединения имеют высокою сорбционную активность, максимальная степень набухания обнаруженного у сополимеров п-ЭГМ-МАК с составом 37,362,7 мас составляет 6968 (, ),максимальная степень набухания (1200),обнаруживается у сополимеров п-ЭГМ-АК с составом 29,270,8 мас Переход от гелей с относительно большим содержанием п-ЭГМ в составе сополимера к образцам с меньшим содержанием звеньев полиэфира, сопровождается существенным повышением равновесной степени набухания. Пример 1. Синтез влагосорбентов на основе полиэтиленгликольмалеината (п-ЭГМ) с акриловой(АК), метакриловой кислотами (МАК) проводилась радикальной сополимеризацией в массе при Т 333 К при различных исходных массовых соотношениях сомономеров в присутствии динитрила азобисизомасляной кислоты, применяемого в качестве инициатора, общее содержание мономеров составляет 0,1 кмоль/м 3,8 моль/м 3. Мономеры заливали в ампулы, продували аргоном и термостатировали при 333 К. Сополимеризацию проводили в течение 14 часов. Синтезированные гидрогели отмывали от непрореагировавшего мономера водой в течение 2 недель, затем трижды промывали ацетоном. Полимеры сушили в вакуумном шкафу при 313 К до постоянной массы. Пример 2. Лабораторные и тепличные опыты с кустарниковыми и эндемик травянистыми,цветочно-декоративными и овощными растениями проводили в 2-х вариантах 1) контроль (готовые почвосмеси), 2) земля с добавлением гидрогеля. Опыты с удобрениями и применением влагосорбента на основе полиэтиленгликольмалеината (п-ЭГМ) с акриловой(АК), метакриловой кислотами (МАК) закладывали в следующих вариантах 1) контроль (земля без внесения удобрений и гидрогеля), 2) земля с добавлением аммиачной селитры, 3) земля с добавлением двойного суперфосфата 4) земля с добавлением калиевой селитры 5) земля с добавлением хлорида калия 6) земля с добавлением гидрогеля. Семена высаживались в пластиковые стаканчики объемом 200 мл на глубину 2-3 см. Всхожесть семян - один из важнейших показателей посевных качеств семян,характеризующих их биологическую и хозяйственную ценность. Проведение наблюдений при прорастании изучали согласно методики М.С. Зориной и СП. Кабанова и параметров ГОСТа Зорина М.С, Кабанов СП. Определение семенной продуктивности и качества семян интродуцентов // Методики интродукционных исследований в Казахстане. / Сб.науч.тр. -Алма-Ата Наука, 1976. с.75-85 Методика определения качества семян. ГОСТ 12038-84. - М., 1984. с.15. Морфология семян и проростков исследовали под лупой. Описание семенного материала и проростков проводили согласно публикаций В.Н. Вехова, Л.И. Лотовой,В.Р. Филин Вехов В.Н., Лотова Л.И., Филин В.Р. Практикум по анатомии и морфологии высших растений. - М. Изд-во МГУ, 1980. с.196,З.Т. Артюшенко Артюшенко З.Т. Атлас по описательной морфологии высших растений Семя.- Л. Наука, 1990. с.204. Расчет удобрений для закладки опытов вели согласно методики Доспехова Б.А. Доспехов Б.А. Методика полевого опыта. - М. Колос, 1965. с.423,Ефимова В.Н., Камениченко В.Г., Горлова М.Л. Ефимов В.Н., Камениченко В.Г., Горлова М.Л. Основные элементы методики полевого опыта // Пособие к учебной практике по агрохимии. - Л. Агропромиздат, 1988. с.78-90 Статистическую обработку результатов вели по методике Л.Н. Удольской Удольская Л.Н. Введение в биометрию. Алма-Ата, Наука, 1976. с.76. При изучении прорастания семян учитывали следующие фазы наклевывание,появление зародышевого корня, семядолей, развертывание семядольных листьев, появление первых настоящих листьев. Изучение весовых показателей проростков и молодых растений осуществляли методом взвешивания в 1-кратной повторности. Площадь листовых пластин оценивали методом взвешенных площадей. Оценка оводненности овощных и цветочнодекоративных культур осуществляли путем взвешивания свежесобранных и сухих растений Курсанов А.П. Физиологические основы засухоустойчивости растений // Проблемы борьбы с засухой и рост производства сельскохозяйственной продукции. М. Колос, 1974. с.80-86. Гусев Е.А. О некоторых параметрах и методах исследования водного режима растений // Водный режим растений и их продуктивность. М. Наука, 1968. с.22-36 Установлено, что опыты с водоудерживающим гидрогелем оказались наиболее экономичными,происходит снижение кратности полива в 3 раза,объема воды - в 4 раза, снижение выпадов проростков на 15, увеличение показателей развитие корневой системы на 12-17, в применении на кустарниковых и эндемик травянистых, овощных и цветочно-декоративных растениях приводят к снижению частоты орошения за счет увеличения влагоудерживающей емкости почв на 50 увеличению скорости созревания,вследствии доступности корневой системе воды и питательных веществ, увеличению всхожести энергии прорастания, снижению потери воды и питательных веществ из-за вымывания, снижению испарения воды из почв, улучшению физических свойств плотных почв увеличение аэрации. Оводненность растений на фоне внесения гидрогеля оказалась на 1,1-4,5 выше, чем в контроле. Данные аспекты позволят повысить эффективность производства цветочнодекоративных и овощных культур, снизить потери при длительной засухе, повысить плодородие почвы. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ Гидрогели на основе полиэтиленгликольмалеината (п-ЭГМ) с акриловой где ООСНС звенья полиэтиленгликольмалеината МАК, АК - звенья акриловой и метакриловых кислот обладающие высокой сорбционной активностью 7000 (, ) и эффективностью использования в естественных условиях для модификации почв, оптимизируя условия аэрации и впитывания влаги в почву и удерживанием питательных веществ, препятствуя их вымыванию предотвращая коркообразование и появление микротрещин, повреждающих корневые волоски растений.