Быстросохнущее полимерное покрытие
Изобретение относится к улучшенным продуктам, используемым в сельском хозяйстве, включающим твердые материалы. Полимерсодержащая композиция, предназначенная для нанесения на используемые в сельском хозяйстве твердые продукты, включает воду, сополимер, содержащий индивидуальные количества малеиновых и итаконовых остатков, и от примерно 5 до 60% мас. ускорителя сушки, представляющего собой органическое соединение, выбранное из группы, состоящей из органических спиртов и кетонов. Заявлен также вариант полимерсодержащей композиции. Технический результат - увеличение массового урожая. 2 н. 17 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр.
Перекрестная ссылка на родственную заявку
Данная заявка является частичным продолжением заявки SN 12/351589, поданной 9 января 2009 г. и имеющей название «Быстросохнущая полимерная добавка удобрения». Данная ближайшая заявка приводится здесь в ее полноте в качестве ссылки.
Предпосылки создания изобретения
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение в широком плане относится к улучшенным используемым в сельском хозяйстве быстросохнущим композициям покрытия и к способам, где композиции включают одну или более солей поликарбоксилатных полимеров и ускоритель сушки, представляющий собой летучее органическое соединение. Более конкретно, изобретение относится к таким композициям и способам, в которых сополимер, содержащий соответствующие количества малеиновых и итаконовых остатков, дополняется летучим ускорителем сушки, который может быть смешан или нанесен на твердые частицы, такие как твердое азотное удобрение. В другом аспекте изобретения улучшенное время сушки обеспечивается введением бора, особенно в сочетании с виниловым полимером (полимерами), имеющим большинство своих боковых функциональных групп в форме спиртов и, необязательно, содержащим как относительно низкомолекулярные, так и высокомолекулярные полимерные фракции, в композиции сополимер - органический ускоритель сушки.
Описание прототипа
Патент США № 6515090 описывает широко используемый класс сополимеров, который используется с хорошим эффектом в ряде сельскохозяйственных применений. Например, патент США № 6515090 рассматривает сополимеры, полученные из различных процентных содержаний малеиновых и итаконовых остатков, и их соли, которые могут быть нанесены на твердые удобрения с достижением неожиданного увеличения урожая. В обычной практике водную смесь сополимеров наносят напылением или другим способом на твердые удобрения с обеспечением композиций удобрение - полимер.
Фирма Specialty Fertilizer Products, LLC of Leawood, Канзас выпускает ряд сополимеров по патенту США № 6515090. Один такой полимер торговой марки Nutrisphere-N® для гранулированных азотных удобрений, в частности, предназначен для нанесения на ряд твердых или гранулированных азотных удобрений, таких как мочевина, аммониевые соли, МАФ (МАР) или ДАФ (DAP). Данный продукт представляет собой приблизительно 40% мас. водную дисперсию твердого материала 1:1 сополимера частичной кальциевой соли малеиновых и итаконовых остатков, имеющую рН от примерно 3,25 до 3,75.
Однако было установлено, что в зависимости, главным образом, от влагосодержания твердого удобрения, неоптимальной технологии применения в полевых условиях или вредных окружающих условий, таких как очень высокая влажность или низкие температуры, могут иметь место проблемы с успешным применением вышеуказанных композиций. В частности, композиции напыляют или иным образом наносят на наружную поверхность твердых удобрений, а воде позволяют выпариваться массопереносом, оставляя твердое полимерное остаточное покрытие. Однако если время сушки композиции является большим, давая в результате неполную сушку композиций, покрытые продукты могут быть трудными в обработке и в применении. Действительно, в некоторых случаях относительно влажные твердые удобрения с нанесенным водным сополимером могут создавать агрегаты в оборудовании применения в полевых условиях, делая трудным или даже невозможным разбрасывание композиций в полях.
Смеси некоторых поликарбоксилатных полимеров и органических растворителей являются известными, см. патент США № 5868964, например, полимер полиакриловой кислоты плюс метанол. Однако благодаря типу используемого полимера и/или концентрации органического растворителя полимер и растворитель являются, по существу, несовместимыми, давая в результате вязкие осадки, неподходящие для использования в композициях удобрений. Соли поликарбоксилатных полимеров обычно не образуют стабильные растворы в присутствии значительных концентраций органических растворителей, таких как метанол.
Соответственно, в технике имеется потребность в улучшенных сельскохозяйственных продуктах, таких как твердые удобрения, в контакте с быстросохнущими поликарбоксилатными полимерами с тем, чтобы облегчить проблемы нанесения и сушки полимера, в то же самое время не уменьшая выигрыш в урожае, получаемый при использовании таких полимеров.
Краткое описание изобретения
Настоящее изобретение решает проблемы, отмеченные выше, и обеспечивает улучшенные полимерсодержащие быстросохнущие композиции, предназначенные для нанесения в или на различные твердые материалы, такие как удобрения, обеспечивает способы получения быстросохнущих композиций и дополненных полимером твердых продуктов и способы удобрения почвы для улучшения роста растений с использованием композиций удобрений с полимерным покрытием.
В широком плане композиции удобрений изобретения содержат твердое удобрение и полимерсодержащую композицию в контакте с твердым удобрением. Полимерсодержащая композиция, находящаяся в исходной рецептуре и в контакте с удобрением, содержит соль поликарбоксилированного полимера, а именно соль сополимера, содержащего индивидуальные количества малеиновых и итаконовых остатков, вместе с органическим летучим ускорителем сушки или растворителем. Далее ускоритель сушки выпаривается вместе со значительной частью любой присутствующей воды, так что композиция удобрения, когда применяется, обычно не содержит указанные компоненты в какой-либо значительной степени, но скорее выполнена из удобрения плюс остаточная соль полимера. Неожиданно было установлено, что выбранные соли полимера могут быть смешаны с очень высокими концентрациями органического ускорителя сушки с получением стабильных жидких полимерсодержащих композиций, не имеющих проблем несовместимости прототипа. Конечная композиция удобрения может быть получена при нанесении такой полимерсодержащей композиции на поверхность твердого удобрения на уровнях, которые улучшают рост растений и характеристики урожая полных композиций удобрений, хотя одновременно обуславливают быстрое выпаривание избыточной влаги из композиций удобрений. Это обеспечивает то, что композиции удобрений могут применяться в поле с использованием обычных разбрасывателей или подобного без трудностей, встречающихся в известных композициях удобрений.
Способы применения композиций удобрений включают в себя внесение композиций в почву, прилегающую к высаженным семенам или растущим растениям, при обычных уровнях азота.
Другие улучшенные результаты реализуются, когда вышеописанные композиции полимерных покрытий дополняются незначительным количеством бора (обычно в форме борной кислоты). Еще большие преимущества дает использование бора в сочетании с виниловым полимером, предпочтительно, поливиниловым спиртом (ПВС), имеющим большинство его боковых функциональных групп в форме спиртов. Еще более предпочтительно, добавка винилового полимера находится в форме бимодального полимера, имеющего соответствующие фракции высокомолекулярного и низкомолекулярного винилового полимера.
Было установлено, что композиции удобрений изобретения обеспечивают значительное увеличение массового урожая, и что присутствие органических ускорителей сушки и других ингредиентов не препятствует или иным образом не изменяет такие улучшения урожая.
Подробное описание предпочтительных вариантов
Настоящее изобретение основано на установлении того, что твердые используемые в сельском хозяйстве продукты, такие как удобрения, могут быть улучшены путем использования быстросохнущих полимерных композиций, введенных в или нанесенных на твердые продукты. Такие ускорители сушки облегчают и улучшают выпаривание влаги из продуктов, обеспечивая их легкое применение.
Фактически любое удобрение может быть обработано полимерными композициями изобретения для того, чтобы уменьшить образование пыли и улучшить эффективность удобрения. В предпочтительных формах, однако, в соответствии с изобретением улучшаются азотсодержащие или азотные удобрения. Например, мочевина, сульфат аммония, нитрат аммония и их смеси являются первыми кандидатами для использования в изобретении и могут быть в любой твердой форме, такой как маленькие кусочки или гранулы. Одним наиболее предпочтительным твердым удобрением является гранулированная мочевина.
Как указано выше, поликарбоксилатные полимеры изобретения выбраны из группы, состоящей из сополимеров в кислотной форме или в форме частичных солей, содержащих соответствующие количества малеиновых и итаконовых остатков. Указанные полимеры, предпочтительно, существуют как частичные соли и могут включать в себя смеси различных солей. Фактически, любые желательные катионные частицы могут быть использованы в образовании полимерных солей из исходных кислотных полимеров, в частности щелочные металлы, щелочноземельные металлы, аммиак и алкил-амины (например, С1-С6-алкиламины, такие как триэтиламин). Полимерные соли изобретения, предпочтительно, находятся в форме водных дисперсий, но также могут использоваться неводные органические дисперсии.
Базовые сополимеры описаны в патенте США № 6515090, целиком и полностью приведенном здесь в качестве ссылки. Вообще, сополимерные соли должны желательно содержать от примерно 10 до 90% малеиновых остатков (более предпочтительно, примерно 25-75%) и, соответственно, от примерно 90 до 10% итаконовых остатков (более предпочтительно, примерно 75-25%). Сополимеры могут также содержать другие частицы, кроме малеиновых и итаконовых остатков, такие как виниловые остатки. Однако такие другие остатки должны присутствовать до уровня примерно 7%, т.е. сополимеры должны содержать примерно 93% малеиновых и итаконовых остатков. Предпочтительно, сополимеры состоят, по существу, из малеиновых и итаконовых остатков. Одной особенно предпочтительной солью сополимера данного класса является описанный ранее Nutrisphere-N® для твердых азотных удобрений. Более обычно, такие соли сополимеров, предпочтительно, образуются при добавлении щелочного материала (например, Ca, Mg, K, Na в форме их оксидов, гидроксидов или карбонатов) для достижения желаемого рН водной смеси, обычно в интервале примерно 1-4.
Органический летучий ускоритель сушки может быть выполнен из одного или более органических соединений и, предпочтительно, выбран из группы, состоящей из органических спиртов и кетонов и, в частности, С1-С4-алкилспиртов. По причинам стоимости, легкости применения и характеристик давления паров наиболее предпочтительным ускорителем сушки является метанол. Более широко, однако, ускоритель сушки может быть выбран из группы, состоящей из одного или более органических соединений, имеющих давление паров, по меньшей мере, примерно 40 мм рт.ст. (5,3 кПа) при стандартных температуре и давлении ((СТД)(STP)). Они включают в себя многие из предпочтительных низших спиртов, таких как метанол (127 мм рт.ст. (16,9 кПа)), этанол (59 мм рт.ст. (7,8 кПа)) и изопропанол (42,7 мм рт.ст. (5,7 кПа)).
Выбранные ускоритель сушки и полимерную соль, предпочтительно, смешивают вместе с образованием полимерсодержащей композиции, предназначенной для нанесения на твердые продукты, такие как азотные удобрения. В таких случаях полимерсодержащая композиция обычно содержит полимерную соль, растворенную, суспендированную или диспергированную в жидкой фазе, содержащей воду и ускоритель сушки. Ускоритель сушки обычно используют в количестве от примерно 5 до 60% мас. (более предпочтительно, примерно 30-50% мас., и, наиболее предпочтительно, примерно 35-45% мас.) всей полимерсодержащей композиции. Использование более высоких уровней ускорителя сушки с одновременным присутствием высоких концентраций твердого полимера может требовать частичного или полного удаления воды выпариванием или другим известным способом из исходного водного материала соли сополимера. Таким образом, предпочтительная полимерсодержащая композиция может содержать от примерно 20 до 70% мас. соли сополимера (более предпочтительно, от примерно 30 до 60% мас.), от примерно 30 до 50% мас. ускорителя сушки (более предпочтительно, от примерно 35 до 45% мас.) и от примерно 10 до 50% мас. воды (более предпочтительно, от примерно 10 до 25% мас.). Пример такой полимерсодержащей композиции содержит примерно 40% мас. малеин-итаконовой сополимерной соли, примерно 45% мас. метанола и примерно 15% мас. воды и имеет рН 1-4 и температуру вспышки 74°F (23,3°C). Обычно полимерные композиции должны иметь температуру вспышки выше 73°F (22,8°C).
Дополнительные преимущества реализуются, когда композиции, как описано выше, дополняются бором в отдельности и, более предпочтительно, в комбинации с бимодальными виниловыми полимерами, содержащими как высокомолекулярные, так и низкомолекулярные фракции. Как использовано здесь, термин «виниловый полимер» относится к любому полимеру или сополимеру, в котором множество повторяющихся групп являются остатками винилового спирта. Обычно низкомолекулярный виниловый полимер используется в большем количестве, чем высокомолекулярные материалы, обычно в соотношениях от примерно 1:2 до 1:20, более предпочтительно, от примерно 1:4 до 1:12, высокомолекулярного материала к низкомолекулярным материалам.
Примером винилового полимера является ПВС (PVA). Большой ряд поливиниловых спиртов является коммерчески доступным, и они различаются на основе молекулярной массы и уровня гидролиза в интервале от «низкого» до «высокого». Низкомолекулярный ПВС имеет среднечисленную молекулярную массу Mn в интервале до примерно 15000 (например, от примерно 7000 до 13000) и средневесовую молекулярную массу Mw в интервале до примерно 25000 (например, от примерно 13000 до 23000). Указанные материалы также имеют показатели гидролиза примерно 98,0-98,8% мол. и вязкость примерно 3,5-4,5 сП (как 4% водные растворы при 20°C). Высокомолекулярные ПВС имеют Mn примерно 70000-101000 и Mw 145000 и выше (например, примерно 146000-186000), показатели гидролиза примерно 99,3+% мол. и вязкость примерно 62-72 сП (как 4% водные растворы при 20°C).
Обычно молекулярная масса ПВС или других полимерных коммерческих продуктов имеет распределение молекулярной массы в некотором интервале. Указанное распределение может быть относительно широким или довольно узким в зависимости от особенностей данного продукта. Поэтому указанные материалы смесей часто описываются с помощью средней молекулярной массы (среднечисленной или средневесовой), и это используется в понимании свойств продуктов, так как очень большое процентное количество всех молекул в образце и большая фракция массы образца будут иметь молекулярные массы, близкие к средней. Также общепринято изображать распределение молекулярной массы в полимерах с помощью диаграммы, имеющей молекулярную массу по горизонтальной оси и относительное множество молекул по вертикальной оси. В случае большинства полимерных композиций такие диаграммы являются обычно «горбообразными», обычно имеющими единственный пик, где его вершина представляет собой массу, которая является наиболее общей молекулярной массой в полимерной композиции; это часто называется «пиковой молекулярной массой», относящейся к массе самой высокой фракции полимерных молекул и не самой высокой молекулярной массой в композиции. Однако композиция бимодального винилового полимера изобретения показывает два «горба» или пика в такой диаграмме молекулярной массы. Если проводят определение средней молекулярной массы такой бимодальной системы, могут иметь место весьма обманчивые результаты, потому что имеются относительно мало молекул вблизи такого «среднего» значения. Таким образом, композиция бимодального и одномодального полимера может иметь одинаковые «средние» молекулярные массы, имея в то же время очень разные физические свойства.
В настоящем изобретении установлено, что лучшие результаты могут быть получены с использованием композиций бимодального винилового полимера, имеющего высокомолекулярные и низкомолекулярные фракции по сравнению с обычной композицией такой же средней молекулярной массы. Использование бимодальных композиций дает наилучшие характеристики как высокомолекулярных, так и низкомолекулярных полимеров.
Предпочтительный бимодальный ПВС выполняется из отдельных количеств низкомолекулярного и высокомолекулярного ПВС, причем низкомолекулярный ПВС присутствует в количестве от примерно 0,5 до 10% мас. от всей массы композиции покрытия удобрения, тогда как высокомолекулярный ПВС присутствует в количестве от примерно 0,1 до 4% мас. Фракция низкомолекулярного ПВС обычно присутствует в количестве большем, чем фракция высокомолекулярного ПВС, с использованием ранее указанных соотношений высокомолекулярная фракция/низкомолекулярная фракция.
Хорошо известно, что ПВС являются высоко биоразрушающимися водорастворимыми полимерами, которые обладают рядом свойств как в чистом виде, так и в растворе. В некоторых случаях такие свойства могут сделать трудным составление смесей. Так, известно, что ПВС являются в лучшем случае плохо растворимыми в растворах, которые содержат значительные количества органических растворителей, и осаждаются в их присутствии. Это особенно справедливо для сортов ПВС с высокими или супервысокими уровнями гидролиза, которые просто не растворяются в растворах, имеющих значительные уровни содержания органических растворителей помимо воды. Также известно, что ПВС быстро взаимодействует с боратами с образованием формы, которая обычно называется «простой замазкой» или «шламом», которые являются нерастворимыми сшитыми полимерными материалами.
ПВС с высокими или супервысокими уровнями гидролиза могут использоваться для создания покрытий, которые являются ровными и негигроскопичными. К сожалению, такие ПВС обладают очень высокой вязкостью и имеют тенденцию к получению рецептур, которые образуют гель при стоянии. Таким образом, указанные материалы как таковые являются непрактичными для использования в качестве покрытия удобрения. С другой стороны, ПВС с низкими уровнями гидролиза имеют низкую вязкость, но показывают относительно высокие гигроскопические свойства.
Неожиданно было установлено, что комбинации бора с выбранными ПВС позволяют избежать образования нерастворимых материалов, которые также сохраняют в большой степени водостойкость высокомолекулярного ПВС и свойства низкой вязкости низкомолекулярного ПВС. Особенно предпочтительными в данном контексте являются бимодальные ПВС композиции.
Предпочтительные полные быстросохнущие полимерные композиции в соответствии с изобретением содержат: (1) от примерно 20 до 50% мас. одного или более указанных ранее малеин-итаконовых сополимеров (более предпочтительно, от примерно 35 до 45% мас.), преимущественно в форме предпочтительного сополимера частичной кальциевой соли с карбоксилатным замещением кальцием на уровнях от примерно 1 до 35% (более предпочтительно, от примерно 10 до 30%) присутствующих карбоксилатов, и с соответствующим рН от примерно 2,35 до 3,75, когда сополимер находится в водной дисперсии; (2) летучий органический растворитель, предпочтительно, метанол, в количестве от примерно 5 до 60% мас. (более предпочтительно, от примерно 35 до 50% мас.); (3) низкомолекулярный ПВС в количестве от примерно 0,5 до 10% мас. (более предпочтительно, от примерно 2 до 6% мас.); (4) высокомолекулярный ПВС в количестве от примерно 0,1 до 4% мас. (более предпочтительно, от примерно 0,2 до 2% мас.); (5) отношение высокомолекулярного ПВС к низкомолекулярному ПВС от примерно 1:2 до 1:20 (более предпочтительно, от примерно 1:4 до 1:12); (6) борную кислоту в количестве от примерно 0,5 до 5% мас. (более предпочтительно, от примерно 2 до 4% мас.); и (7) воду до 100% мас. композиции. Такая предпочтительная композиция покрытия обычно имеет уровень содержания сухого вещества от примерно 25 до 55% мас., более предпочтительно, от примерно 35 до 50% мас.
Обычно бимодальный ПВС смешивают с малеин-итаконовым сополимером при нагревании до уровня от примерно 80 до 110°C и перемешивании в течение периода времени, который обеспечивает растворение фракций ПВС. Затем с дополнительным перемешиванием добавляют органический ускоритель сушки, после чего вводят борную кислоту. В предпочтительной методике получения водную смесь малеин-итаконового сополимера при содержании сухого вещества примерно 35% мас/мас помещают в реактор при комнатной температуре и интенсивно перемешивают. Затем вводят низкомолекулярный и высокомолекулярный ПВС, и смесь нагревают при 97°C с непрерывным интенсивным перемешиванием. Данной смеси позволяют вариться в течение 45 мин при 97°C для обеспечения растворения всех ПВС материалов. Затем проводят вакуумную перегонку смеси до достижения желаемой концентрации сухих веществ приблизительно 60-70 мас/мас, после чего смеси позволяют охладиться до комнатной температуры. Затем добавляют метанол с интенсивным перемешиванием до тех пор, пока смесь не становится гомогенной. Наконец, вводят борную кислоту с дополнительным перемешиванием до полного растворения. Полная полимерная композиция содержит приблизительно 40% мас/мас сухого вещества.
Полимерные композиции, полученные из водной сополимерной соли и ускорителя сушки с или без бимодального винилового полимера и бора, могут быть нанесены на используемые в сельском хозяйстве твердые продукты, такие как твердые удобрения, любым удобным способом, таким как напыление или окунание. Было установлено, что предпочтительные полимерные композиции являются неожиданно и удивительно совместимыми и не отделяют и не высаждают твердые вещества. Обычно полимерсодержащие композиции применяют в количестве от примерно 0,1 до 1 галлон (0,3785-3,785 дм3) полимерсодержащей композиции на 1 т удобрения или другого твердого продукта (более предпочтительно, в количестве от примерно 0,3 до 0,8 галлон (1,1-3,0 дм3)).
Хотя в предпочтительных формах ингредиенты композиций покрытий смешивают вместе с образованием полных продуктов перед нанесением на твердое удобрение, можно отдельно наносить сополимерную соль, ускоритель сушки и другие ингредиенты, особенно если делать это, по существу, одновременно или в быстрой последовательности. В таких случаях скорость нанесения должна быть такой, как установлено выше, с учетом нанесения двух различных веществ. Кроме того, полимерные композиции изобретения могут использоваться на ряде используемых в сельском хозяйстве продуктов, таких как семена и добавки в почву.
Быстросохнущие композиции могут быть рецептурированы с включением различных красящих веществ, пигментов, красителей, добавок слежения и т.д. Такая практика является хорошо известной в сельскохозяйственной отрасли. Известно, что многие красящие вещества имеют плохую совместимость с полными водными рецептурами с высокой ионной силой. Однако было установлено, что настоящие композиции, содержащие значительные летучие органические компоненты, могут более легко дополняться такими красящими веществами, и их эффективность в придании цвета твердым удобрениям улучшается наличием предпочтительного ПВС.
В последующих примерах представлены предпочтительные полимерсодержащие быстросохнущие композиции изобретения и их использование. Однако должно быть понятно, что указанные примеры предусмотрены путем иллюстрации, и ничто не должно восприниматься как ограничение общего объема изобретения.
Пример 1
Композицию удобрения получают нанесением жидкой полимерсодержащей композиции на гранулированную мочевину в отношении ½ галлон (1,9 дм3) жидкой полимерсодержащей композиции на 1 т мочевины (мочевина + водно-метанольный Nutrisphere-N®). Полимерсодержащая композиция является выполненной из описанной выше соли сополимера Nutrisphere-N®.
Другую композицию удобрения получают с использованием водного Nutrisphere-N® продукта, нанесенного в таком же отношении, как указано выше, на гранулированную мочевину, но без метанольного ускорителя сушки (мочевина + водный Nutrisphere-N®).
Последним испытываемым удобрением является непосредственно мочевина без покрытия (мочевина без покрытия).
Указанные три композиции удобрения испытывают в полевых условиях для определения влияния метанольного ускорителя сушки на урожай. Данный эксперимент проводят в почве Courtland, штата Канзас (KS), место Крит, где почва является бурым суглинком, со следующими характеристиками: pH 6,5, органическое вещество 2,2%, Bray P в интервале от 19 ч/млн, почвенный анализ на содержание калия, составляющий 380 ч/млн экстрагируемого К, ацетатом аммония. Непророщенная кукуруза была посажена (2 мая) с частотой 32000 растений/акр (8000 растений/м2) на 6 экспериментальных площадках. Посаженная кукуруза получила жидкую закваску удобрения (10-34-0) в отношении 8 галлон/акр (7,5 дм3/м2) с окаймлением 2×2 в каждом ряду. Вода разбрызгивательного орошения была из бассейна Lovewell Reservoir в северно-центральном Канзасе.
Соответствующие композиции твердого удобрения вносят при двух скоростях 160 и 240 фунт азота на акр (18 и 27 кг/м2) в виде свободного разбрасывания непосредственно после посадки кукурузы. 6 экспериментальных площадок представляют собой следующее: мочевина без покрытия/160 фунт азота на акр (18 кг/м2); мочевина + водный Nutrisphere-N®/160 фунт азота на акр (18 кг/м2); мочевина + водно-метанольный Nutrisphere-N®/160 фунт азота на акр (18 кг/м2); мочевина без покрытия/240 фунт азота на акр (27 кг/м2); мочевина + водный Nutrisphere-N®/240 фунт азота на акр (27 кг/м2); мочевина + водно-метанольный Nutrisphere-N®/240 фунт азота на акр (27 кг/м2). Не было введения азота в почву, за исключением того, что имело место при разбрызгивательном орошении.
Урожай на экспериментальных площадках был собран 2 ноября комбайном, делающим два центральных ряда на каждой площадке. Данные по урожаю были зафиксированы при 15,5% влажности.
Результаты урожая кукурузы в ответ на соответствующие твердые удобрения являются согласующимися и высокозначимыми статистически (95% доверительный интервал). Величина улучшения урожая непророщенной кукурузы с получением (мочевина + водно-метанольный Nutrisphere-N®) по сравнению с мочевиной без покрытия является подобной варианту с получением (мочевина + водный Nutrisphere-N®) (см. таблицу 1).
Приведенные данные показывают, что покрытие мочевины сополимерной солью с высокой плотностью заряда имеет значительное влияние на использование азота кукурузой с последующим увеличением урожая кукурузы и потенциальной прибыльности выращивателя. Указанные данные, кроме того, подтверждают, что присутствие ускорителя сушки не оказывает отрицательное воздействие на характеристики мочевины с полимерным покрытием.
| Таблица 1 Улучшение доступности азота для орошаемой кукурузы |
||
| Обработки фунт/акр (кг/м2) | Форма азота | Урожай зерна (б.е./акр) (б.е./м2) |
| 160 (18) | Мочевина без покрытия | 173b* (43,25) |
| 160 (18) | Мочевина + Nutrisphere-N® | 193а (48,25) |
| 160 (18) | Мочевина + экспериментальная рецептура | 196а (49,0) |
| 240 (27) | Мочевина без покрытия | 180b* (45,0) |
| 240 (27) | Мочевина + Nutrisphere-N® | 196а (49,0) |
| 240 (27) | Мочевина + экспериментальная рецептура | 197а (49,25) |
| Цифра младшего значащего разряда LSD0,5 | 11 | |
| Коэффициент вариации CV (%) | 3,8 | |
| *Средство, выделенное Duncan тестом с множественным интервалом | ||
Пример 2
В данном примере проводят ряд испытаний на сушку с использованием различных композиций, включающих Nutrisphere-N®, для гранулированных азотных удобрений (в таблице 2 ниже указано как «полимер»), описанных выше.
Рецептуры содержат различные количества метанола, а некоторые имеют незначительные количества борной кислоты. Кроме того, в некоторые рецептуры введен низкомолекулярный и высокомолекулярный ПВС. Низкомолекулярный ПВС (Celvol 103, поставляемый фирмой Celanese Chemical) имеет различную молекулярную массу, гидролиз 98,4±0,4% мол. и вязкость 4,0±0,5 сП (4% раствор). Высокомолекулярный ПВС (Celvol 165, поставляемый фирмой Celanese Chemical) имеет различную молекулярную массу, гидролиз 98,4±0,4% мол. и вязкость 67±5,0 сП (4% раствор).
В каждом испытании одну каплю соответствующей полимерной рецептуры помещают на чашку Петри с последующим перемешиванием кончиком пипетки до полного высыхания рецептуры. Рецептуры и время сушки представлены в таблице 2.
| Таблица 2 | ||||||||
| № рецепту-ры | Поли мер (% мас/ мас) |
Метанол (% мас/мас) | Бор-ная кислота (% мас/ мас) | Низкомолекулярный ПВС (% мас/ мас) | Высоко молеку лярный ПВС (% мас/ мас) |
Вода (% мас/ мас) | Общее содержа- ние сухого вещества (% мас/ мас) |
Вре мя суш ки (мин) |
| 1 | 40,8 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 59,2 | 40,8 | 4,1 |
| 2 | 40,0 | 44,0 | 0,0 | 0,0 | 0,0 | 16,0 | 40,0 | 3,0 |
| 3 | 39,0 | 43,0 | 3,0 | 0,0 | 0,0 | 15,0 | 42,0 | 2,4 |
| 4 | 35,0 | 35,0 | 0,0 | 4,5 | 0,5 | 25,0 | 40,0 | 4,5 |
| 5 | 36,2 | 38,1 | 2,9 | 3,3 | 0,5 | 19,0 | 42,9 | 1,0 |
Приведенные выше данные показывают, что улучшенное время сушки реализуется в рецептурах 2, 3 и 5 в сравнении с базовой Nutrisphere-N®-содержащей рецептурой 1. Неожиданно, введение борной кислоты (рецептура 3) также значительно снижает время сушки по сравнению с рецептурой 2. Наилучшее время сушки получают при использовании рецептуры 5, включающей использование бимодального ПВС. Это является неожиданным результатом, поскольку рецептура 5 содержит значительно больше воды, чем рецептуры 2 и 3, с одинаковым содержанием сухого вещества. Теоретически это объясняется получением синергического эффекта при образовании аддукта полимер-бор-ПВС, который показывает очень короткое время сушки.
Поскольку на традиционные гранулированные продукты азотных удобрений обычно наносят покрытие, чтобы сделать их твердыми и стойкими к влагопоглощению, результаты испытаний на чашке Петри являются прогнозирующими относительно времени сушки рецептур при нанесении на твердые азотные удобрения.
1. Полимерсодержащая композиция, предназначенная для нанесения на используемые в сельском хозяйстве твердые продукты, причем указанная полимерсодержащая композиция включает воду, сополимер, содержащий индивидуальные количества малеиновых и итаконовых остатков, и от примерно 5 до 60% мас. ускорителя сушки, представляющего собой органическое соединение, выбранное из группы, состоящей из органических спиртов и кетонов.
2. Полимерсодержащая композиция по п.1, в которой указанный сополимер содержит от примерно 10 до 90% малеиновых остатков и от примерно 90 до 10% итаконовых остатков.
3. Полимерсодержащая композиция по п.3, в которой указанный ускоритель сушки выбран из группы, состоящей из С1-С4-спиртов.
4. Полимерсодержащая композиция по п.1, в которой указанный сополимер находится в форме частичной соли и имеет, по меньшей мере, примерно 93% малеиновых и итаконовых остатков.
5. Полимерсодержащая композиция по п.1, в которой указанная композиция содержит от примерно 20 до 70% мас. указанного сополимера в форме частичной соли, от примерно 5 до 60% мас. метанола и от примерно 10 до 50% мас. воды.
6. Полимерсодержащая композиция по п.5, в которой указанная композиция содержит от примерно 30 до 60% мас. указанной сополимерной соли, от примерно 30 до 50% мас. метанола и от примерно 10 до 25% мас. воды.
7. Полимерсодержащая композиция по п.1, которая дополнительно содержит от примерно 0,5 до 5% мас. бора в виде борной кислоты.
8. Полимерсодержащая композиция по п.7, которая дополнительно включает количество бимодального винилового полимера, причем указанный бимодальный виниловый полимер содержит индивидуальные фракции высокомолекулярного и низкомолекулярного винилового полимера.
9. Полимерсодержащая композиция по п.8, в которой указанный бимодальный виниловый полимер содержит низкомолекулярный ПВС, имеющий средневесовую молекулярную массу Mw от примерно 13000 до 23000, и высокомолекулярный ПВС, имеющий средневесовую молекулярную массу Mw примерно 145000 и выше, причем указанный низкомолекулярный ПВС присутствует в количестве большем, чем количество указанного высокомолекулярного ПВС.
10. Полимерсодержащая композиция по п.9, в которой отношение указанного высокомолекулярного ПВС к указанному низкомолекулярному ПВС составляет от примерно 1:2 до 1:20.
11. Полимерсодержащая композиция по п.10, в которой указанное отношение составляет от примерно 1:4 до 1:12.
12. Полимерсодержащая композиция, предназначенная для нанесения на твердое азотное удобрение, причем указанная полимерсодержащая композиция включает:
(1) от примерно 20 до 50% мас. малеин-итаконового сополимера в форме частичной соли, имеющего, по меньшей мере, примерно 93% малеиновых и итаконовых остатков;
(2) летучий органический растворитель, присутствующий в количестве от примерно 5 до 60% мас.;
(3) низкомолекулярный ПВС в количестве от примерно 0,5 до 10% мас.;
(4) высокомолекулярный ПВС в количестве от примерно 0,1 до 4% мас.;
(5) отношение высокомолекулярного ПВС к низкомолекулярному ПВС от примерно 1:2 до 1:20;
(6) борную кислоту в количестве от примерно 0,5 до 5% мас.; и
(7) воду.
13. Полимерсодержащая композиция по п.12, в которой:
(1) указанный малеин-итаконовый сополимер состоит, по существу, из малеиновых и итаконовых остатков и присутствует в форме частичной соли с карбоксилатным замещением кальцием на уровне от примерно 1 до 35% и в количестве от примерно 35 до 45% мас.;
(2) указанный органический растворитель содержит метанол и присутствует в количестве от примерно 35 до 50% мас.;
(3) указанный низкомолекулярный ПВС присутствует в количестве от примерно 2 до 6% мас. и имеет средневесовую молекулярную массу Mw от примерно 13000 до 23000;
(4) указанный высокомолекулярный ПВС присутствует в количестве от примерно 0,2 до 2% мас. и имеет средневесовую молекулярную массу Mw от примерно 146000 до 186000;
(5) указанное отношение составляет от примерно 1:4 до 1:12;
(6) указанная борная кислота присутствует в количестве от примерно 2 до 4% мас.; и
(7) вода составляет остальную часть до 100% мас. указанной композиции.
14. Полимерсодержащая композиция по п.12, в которой указанный сополимер состоит, по существу, из малеиновых и итаконовых остатков.
15. Полимерсодержащая композиция по п.12, в которой указанный сополимер имеет отношение малеиновых остатков к итаконовым остаткам примерно 1:1.
16. Полимерсодержащая композиция по п.12, в которой указанный ускоритель сушки выбран из группы, состоящей из органических соединений, имеющих давление паров, по меньшей мере, примерно 40 мм рт.ст.(5,3 кПа) при стандартных температуре и давлении (СТД).
17. Полимерсодержащая композиция по п.12, в которой указанная полимерсодержащая композиция имеет температуру вспышки выше 73°F (22,8°C).
18. Полимерсодержащая композиция по п.12, в которой указанная полимерсодержащая композиция содержит количество указанного сополимера, суспендированного в жидкой фазе, содержащей воду и указанный ускоритель сушки.
19. Полимерсодержащая композиция по п.1, в которой указанная композиция имеет рН от 1 до 4.
