随着淡水资源的日益枯竭及频发的干旱问题,节水保水成为当前的头等大事之一。高吸水树脂保水剂,由于具有独特的吸水、保水性能,在农林园艺、荒漠治理等方面能够发挥重要的作用。特别是丙烯酸系高吸水树脂,由于其制备原料来源丰富、价格低廉、合成工艺简单而得到重点关注,但其耐盐性差、吸水倍率低,严重影响了其应用。针对上述问题,本文开展了丙烯酸系高吸水树脂的制备、性能分析及初步应用技术等系统研究工作。本文以环己烷为溶剂,丙烯酸(AA)和丙烯酰胺(AM)为单体,N,N、-亚甲基双丙烯酰胺(NMBA)为交联剂,过硫酸钾(KPS)为引发剂,山梨糖醇酐油酸酯(Span-80)为分散剂,采用反相悬浮聚合法合成了聚(丙烯酸-丙烯酰胺)保水剂(PAA-AM)。选用L25(56)正交实验设计,以蒸馏水和0.9%NaCl溶液中的吸水倍率为评价指标,对工艺条件进行优化,研究了溶液的pH值以及在不同盐溶液中阴阳离子对PAA-AM吸水倍率的影响,分析了PAA-AM的重复吸水性能,研究了温度、压强以及不同土质土壤对PAA-AM保水性能的影响,同时通过淋出实验研究了PAA-AM对土壤中氮、磷、钾肥的保持作用,并采用红外光谱(FT-IR)、热重(DSC-TGA)、核磁共振(NMR)及显微镜对PAA-AM结构、热性能及颗粒形状进行了表征,取得了如下研究结果。1、通过正交实验得出对PAA-AM吸水性能影响实验因素由主到次依次为：交联剂>反应温度>引发剂>油水比>中和度>单体配比。在正交实验基础上结合单因素实验研究,得到反相悬浮聚合法制备PAA-AM保水剂最佳合成条件：(1)中和度为75%;(2)单体配比为3：1；(3)交联剂和引发剂用量分别为0.04%和0.7%；(4)油水比3：1；(5)反应温度为70℃。该条件下制备的PAA-AM表现出较好的耐盐性和吸水性能,其在蒸馏水中的吸水倍率1282g/g,在0.9%NaCl溶液中的吸水倍率为109g/g,明显优于法国进口爱森(SNF)同类保水剂的性能指标,SNF在蒸馏水中和0.9%NaCl溶液中的吸水倍率分别为322g/g和40g/g。2、通过在不同条件下的性能测试实验,得到以下结果：(1) PAA-AM碱性条件对其吸水性能的影响小于酸性,最佳使用pH值为6-8；(2)在室温条件下,具有较好的保水效果,且在1200Pa的压力下,保水率仍为90%,表现出良好的保水性能；(3)离子强度及其价态对PAA-AM树脂的吸水性能有显著的影响,具体表现为离子浓度越高,树脂吸液倍率越低。对于不同价态的阴、阳离子盐溶液,其对树脂吸液性能影响的大小顺序为3价>2价>1价；(4) PAA-AM加入土壤后明显改善土壤蓄水保水能力,在沙土中更显著；(5) PAA-AM对土壤中氮、磷、钾肥具有明显的保持作用,抑制氮、磷、钾肥的损失分别为44.6%、16.2%、22.4%。总之,所制备的PAA-AM具有吸水倍率高、耐盐性好、保水保肥性能优异,达到农林园艺、沙漠治理等方面的使用要求。本文创新点主要体现在以下几个方面：(1)工艺流程简单、生产周期短,耗时仅1.5小时,只需在大气下80℃普通干燥即可,既节约成本,又降低了能耗；(2)样品在蒸馏水及0.9%NaCl溶液中的吸水倍率分别是1282g/g、109g/g,吸水性及耐盐性明显优于法国进口爱森(SNF)同类保水剂的性能指标(为322g/g、40g/g);(3)施加该保水剂后可大大降低土壤中氮、磷、钾肥的流失,节约氮、磷、钾肥分别为44.6%、16.2%、22.4%,提高肥料的利用率,抑制肥料随水土流失而造成的地下水质污染,具有显著的社会经济效益。