抑塵聚集體的制作方法
【專利摘要】一種抑塵聚集體，其包含核顆粒和抑塵劑。所述抑塵劑包含聚碳化二亞胺且位于所述核顆粒周圍以抑制該核顆粒起塵。一種形成抑塵聚集體的方法，其包括使異氰酸酯在催化劑存在下反應(yīng)以形成聚碳化二亞胺并用所述聚碳化二亞胺包封核顆粒以形成抑塵劑的步驟。一種用于制備抑塵聚集體的體系，其包含核顆粒、異氰酸酯和催化劑。
【專利說明】抑塵聚集體
[0001]本發(fā)明的背景
[0002]1.本發(fā)明的領(lǐng)域
[0003]一般而言，本發(fā)明涉及一種抑塵聚集體。更具體地，本發(fā)明涉及一種抑塵聚集體，其包含位于核顆粒周圍以抑制所述核顆粒起塵的抑塵劑。
[0004]2.相關(guān)技術(shù)的描述
[0005]包含粒狀材料的肥料在生產(chǎn)、處理、儲(chǔ)存和施用過程中傾向于產(chǎn)生粉塵。當(dāng)所述粒狀材料破碎成更小的顆粒時(shí)，產(chǎn)生粉塵。特別地，包含磷酸銨、磷酸鈣、硝酸銨、硝酸鉀、氯化鉀、硫酸鉀等的肥料傾向于產(chǎn)生可觀水平的不期望的粉塵。
[0006]出于許多原因，在肥料的生產(chǎn)、處理、儲(chǔ)存和施用過程中產(chǎn)生粉塵是有問題的。通常，產(chǎn)生的粉塵最終被浪費(fèi)，即無法達(dá)成其預(yù)期的應(yīng)用目的。然而，產(chǎn)生的粉塵通常進(jìn)入空氣和周圍環(huán)境中，這可導(dǎo)致健康和環(huán)境憂慮。在為了減少這樣的浪費(fèi)和減輕這樣的憂慮所作的努力中，通常將抑塵劑施加至肥料以減少粉塵的產(chǎn)生。
[0007]抑塵劑通常為液體如油,但可為固體如臘。抑塵劑的特別實(shí)例為石油殘洛、氫化礦物油和蠟。通常將抑塵劑噴霧施加至肥料。將抑塵劑噴霧施加至肥料通常與在轉(zhuǎn)鼓或滾筒中攪拌結(jié)合進(jìn)行。攪拌促進(jìn)了抑塵劑在肥料，即粒狀材料表面上的覆蓋。
[0008]迄今為止，肥料的處理集中在抑塵劑(諸如礦物油和蠟)。這樣的抑塵劑帶來缺點(diǎn)。液體抑塵劑如礦物油可隨 時(shí)間的推移揮發(fā)和/或遷移至肥料中并喪失其功效。固體抑塵劑(如蠟)可能難以處理、需要特殊的施加設(shè)備、導(dǎo)致結(jié)塊或團(tuán)聚，且一旦施加可能抑制肥料的溶解/釋放。
[0009]因此，需要開發(fā)改進(jìn)的抑塵劑。
[0010]發(fā)明概述和優(yōu)點(diǎn)
[0011]抑塵聚集體包含核顆粒和抑塵劑。所述抑塵劑包含聚碳化二亞胺且位于所述核顆粒的周圍以抑制該核顆粒的起塵。形成抑塵聚集體的方法包括使異氰酸酯在催化劑存在下反應(yīng)以形成聚碳化二亞胺以及用所述聚碳化二亞胺包封核顆粒以形成抑塵劑的步驟。用于制備所述抑塵聚集體的體系包括核顆粒、異氰酸酯和催化劑。
[0012]聚碳化二亞胺保護(hù)核顆粒并使由核顆粒產(chǎn)生粉塵最小化。聚碳化二亞胺為固體、不隨時(shí)間的推移揮發(fā)和/或遷移至肥料中且不喪失其作為抑塵劑的功效。此外，由其形成聚碳化二亞胺的異氰酸酯促使所述核顆粒被聚碳化二亞胺均一且最低程度地包封，并形成耐久的且為核顆粒提供機(jī)械完整性以減少由其形成的粉塵的聚碳化二亞胺。盡管聚碳化二亞胺用于保護(hù)核顆粒并防止產(chǎn)生粉塵，聚碳化二亞胺允許水快速滲透且不顯著抑制核顆粒的溶解/釋放。
[0013]優(yōu)選實(shí)施方案的詳述
[0014]本發(fā)明提供了一種抑塵聚集體。所述抑塵聚集體包括核顆粒和抑塵劑。所述抑塵聚集體通常不含液態(tài)抑塵劑。所述核顆粒通常包含肥料，所述肥料可包含鈣、鎂、氮、磷酸鹽、鉀、硫及其組合。所述肥料可選自氮肥、磷肥、鉀肥、含硫肥料及其組合，例如混合肥料。合適的肥料包括但不限于無水氨、尿素、硝酸銨、尿素-硝銨、硝酸鉀、硝酸銨鈣、磷酸鈣、磷酸、磷酸二氫銨、聚磷酸銨、硫磷酸銨、鉀堿、硝酸銨、硝酸鉀、氯化鉀、硫酸鉀、硫酸銨和硫酸及其組合。肥料的典型非限制性實(shí)例包括尿素和磷酸二氫銨。
[0015]所述核顆粒也可包含除肥料之外的組分。該類其他組分包括但不限于除草劑、殺蟲劑、殺真菌劑和用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的其他組分。然而，所述抑塵聚集體不限于用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用中，且本發(fā)明的核顆粒不限于上文剛剛所述的肥料或其他組分。
[0016]盡管所述核顆粒的形狀并不重要，但優(yōu)選具有球狀的核顆粒。因此，所述核顆粒通常為圓形的或大致為球狀。盡管所述核顆?？蔀槿魏纬叽纾龊祟w粒通常具有170號(hào)篩至5/16英寸，更通常為35-31/2號(hào)篩，最通常為18-5號(hào)篩的粒度，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)分級(jí)技術(shù)使用美國篩號(hào)測定。即，所述核顆粒通常具有0.1-7_，更通常為0.5-5_，最通常為1-4_的粒度。與具有其他顆粒形狀和尺寸的核顆粒相比，呈圓形或大致球狀且具有該粒度的核顆粒通常允許使用更少的抑塵劑，且通常允許所述抑塵劑以提高的均勻性和完整性位于核顆粒上。
[0017]所述抑塵劑包含聚碳化二亞胺且位于核顆粒的周圍以抑制該核顆粒起塵。聚碳化二亞胺可部分或完全位于核顆粒周圍。有利地，所述抑塵劑形成位于核顆粒周圍的耐久層，其為所述核顆粒提供機(jī)械完整性以減少由其形成的粉塵。
[0018]本文所用的術(shù)語“位于……的周圍”涵蓋所述抑塵劑位于核顆粒的周圍，還涵蓋所述抑塵劑部分和完全覆蓋核顆粒。所述抑塵劑以足以抑制核顆粒起塵的程度位于核顆粒周圍。因此，任何給定的包封顆粒試樣通常包含具有位于其上的抑塵劑的核顆粒，且所述抑塵劑通常位于各核顆粒的足夠大的表面積周圍，從而使得由所述顆粒形成的粉塵最小化，同時(shí)也使抑塵劑對核顆粒釋放的影響最小化。
[0019]參照上文，所述抑塵劑包含聚碳化二亞胺。所述抑塵劑通常由異氰酸酯在催化劑存在下的反應(yīng)形成。即，所述抑塵劑通常包含作為異氰酸酯在催化劑存在下的反應(yīng)產(chǎn)物的聚碳化二亞胺。所述抑塵劑可為一種異氰酸酯的反應(yīng)產(chǎn)物?；蛘?，所述抑塵劑可為至少兩種不同異氰酸酯的反應(yīng)`產(chǎn)物，從而使得上文所述的異氰酸酯定義為第一異氰酸酯和不同于第一異氰酸酯的第二異氰酸酯。顯然，包含聚碳化二亞胺的抑塵劑可為超過兩種異氰酸酯的反應(yīng)產(chǎn)物。在一個(gè)實(shí)施方案中，所述異氰酸酯包括具有約31.5重量％NC0含量的聚合物型二苯甲烷二異氰酸酯和/或具有約33.5重量％NC0含量的4，4’ - 二苯甲烷二異氰酸酯。
[0020]所述異氰酸酯可包括本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的任何類型的異氰酸酯。所述異氰酸酯可為具有兩個(gè)或更多個(gè)官能團(tuán)，例如兩個(gè)或更多個(gè)NCO官能團(tuán)的多異氰酸酯。用于本發(fā)明目的的合適異氰酸酯包括但不限于脂族和芳族異氰酸酯。在各實(shí)施方案中，所述異氰酸酯選自二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)、聚合物型二苯甲烷二異氰酸酯(pMDI)、甲苯二異氰酸酯(TDi)、六亞甲基二異氰酸酯(HDi)、異佛爾酮二異氰酸酯(iroi)及其組合。
[0021]所述二異氰酸酯可包括異氰酸酯預(yù)聚物。所述異氰酸酯預(yù)聚物通常為異氰酸酯與多元醇和/或多元胺的反應(yīng)產(chǎn)物。所述預(yù)聚物中所用的異氰酸酯可為上文所述的任何異氰酸酯。用于形成所述預(yù)聚物的多元醇通常選自乙二醇、二甘醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、甘油、三羥甲基丙烷、三乙醇胺、季戊四醇、山梨糖醇、生物多元醇及其組合。用于形成所述預(yù)聚物的多元胺通常選自乙二胺、甲苯二胺、二氨基二苯甲烷和聚亞甲基聚亞苯基多胺、氨基醇及其組合。合適的氨基醇實(shí)例包括乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺及其組合。
[0022]可用于制備抑塵劑的具體異氰酸酯包括但不限于甲苯二異氰酸酯、4，4’ - 二苯甲烷二異氰酸酯、間亞苯基二異氰酸酯、1，5-萘二異氰酸酯、4-氯-1、3-亞苯基二異氰酸酯、四亞甲基二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯、1，4-二環(huán)己基二異氰酸酯、1，4-環(huán)己基二異氰酸酯、2，4，6-甲苯三異氰酸酯、1，3-二異丙基亞苯基-2，4-二異氰酸酯、1-甲基_3，5-二乙基亞苯基-2，4- 二異氰酸酯、1，3, 5- 二乙基亞苯基-2，4- 二異氰酸酯、1，3, 5- 二異丙基亞苯基-2，4- 二異氰酸酯、3，3’ - 二乙基聯(lián)苯基-4，4’ - 二異氰酸酯、3，5，3’，5’ -四乙基二苯甲烷-4，4’ - 二異氰酸酯、3，5，3’，5’ -四異丙基二苯甲烷_4，4’ - 二異氰酸酯、1-乙基-4-乙氧基苯基-2，5- 二異氰酸酯、1，3, 5- 二乙基苯-2，4, 6- 二異氰酸酯、1-乙基-3，5- 二異丙基苯-2，4，6-三異氰酸酯和1，3，5-三異丙基苯-2，4，6-三異氰酸酯。其他合適的抑塵劑也可由芳族二異氰酸酯或具有I個(gè)或2個(gè)芳基、烷基、芳烷基或烷氧基取代基的異氰酸酯制備，其中至少一個(gè)這些取代基具有至少2個(gè)碳原子。合適異氰酸酯的具
體實(shí)例包括,LUPRANATE? L5120、LUPRANATE? mmio3、lupranate? M、
LUPRANATE? ME、LUPRANATE? Ml、LUPRANATE? 120 和 LUPRANATEM70，全部由 BASF Corporation, Florham Park，NJ 商購獲得。
[0023]例如，用于形成所述抑塵劑的異氰酸酯可包括LUPRANATE? M20、LUPRANATE? M及其組合。LUPRANATE? M20具有約31.5重量％的NCO含
量，且LUPRANATE? M具有約33.5重量％的Nco含量。在其中第一異氰酸酯進(jìn)一步
定義為聚合異氰酸酯且第二異氰酸酯進(jìn)一步定義為單體異氰酸酯的實(shí)施方案中，所述聚合異氰酸酯如LUPRANATE M20通常以約20-約100重量％，更通常為約40-約80重量％，最通
常為約60-約70重量％的量反應(yīng)，且所述單體異氰酸酯如LUPRANATE? M通常以約20-約80重量％，更通常為約25-約60重量％，最通常為約30-約40重量％的量反應(yīng)，二者均基于所述聚合和單體異氰酸酯的總組合重量。該實(shí)施方案的聚合異氰酸酯和單體異氰酸酯通常以4:1至1: 4，更通常為2.5:1-1:1，甚至更通常為2.0:1的重量比反應(yīng)，從而形成所述抑塵劑。
[0024]所述異氰酸酯通常包括芳族異氰酸酯。更通常地，所述異氰酸酯包括但不限于單體和聚合亞甲基二苯基二異氰酸酯、單體和聚合甲苯二異氰酸酯及其混合物。最通常地，所
述異氰酸酯為商購自 BASF Corporation, Florham Park, NJ 的LUPRANATE? M20。
[0025]參照上文，所述抑塵劑通常包含作為異氰酸酯在催化劑存在下的反應(yīng)產(chǎn)物的聚碳化二亞胺。通常將一種或多種異氰酸酯在催化劑存在下加熱以形成所述抑塵劑。所述催化劑可為本領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的任何類型的催化劑。所述催化劑通常選自含磷化合物、叔酰胺、堿性金屬化合物、羧酸金屬鹽、非堿性有機(jī)-金屬化合物及其組合。例如，可將一種或多種異氰酸酯在含磷化合物存在下加熱以形成抑塵劑。所述含磷化合物的合適非限制性實(shí)例包括磷酸鹽，如磷酸三乙酯(TEP)，其由下述結(jié)構(gòu)表示:
[0026]
【權(quán)利要求】
1.一種抑塵聚集體，其包括: A.核顆粒；和 B.位于所述核顆粒周圍且包含聚碳化二亞胺的抑塵劑。
2.如權(quán)利要求1所述的抑塵聚集體，其中所述聚碳化二亞胺包含異氰酸酯在催化劑存在下的反應(yīng)產(chǎn)物。
3.如權(quán)利要求2所述的抑塵聚集體，其中所述抑塵劑以基于100重量份所述核顆粒計(jì)0.1至7.5重量份的量存在。
4.如權(quán)利要求2或3所述的抑塵聚集體，其具有大于20%的粉塵降低梯度。
5.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的抑塵聚集體，其在38°C下于水中陳化I天后具有等于或小于30的溶解率梯度。
6.如權(quán)利要求2-5中任一項(xiàng)所述的抑塵聚集體，其中所述異氰酸酯包括聚合物型二苯甲烷二異氰酸酯且具有約31.5重量％的NCO含量。
7.如權(quán)利要求2-6中任一項(xiàng)所述的抑塵聚集體，其中所述異氰酸酯包括4，4’- 二苯甲烷二異氰酸酯且具有約33.5重量％的NCO含量。
8.如權(quán)利要求2-7中任一項(xiàng)所述的抑塵聚集體，其中所述異氰酸酯進(jìn)一步定義為包含聚合物型二苯甲烷二異氰酸酯且NCO含量為約31.5重量％的第一異氰酸酯，和包含4，4’ - 二苯甲烷二異氰酸酯且NCO含量為約33.5重量％的第二異氰酸酯，且所述包含聚碳化二亞胺的抑塵劑包含所述第一和第二異氰酸酯在所述催化劑存在下的反應(yīng)產(chǎn)物。
9.如權(quán)利要求8所述的抑塵聚集體，其中所述第一異氰酸酯和所述第二異氰酸酯以4:1至1:4的重量比反應(yīng)以形成所述聚碳化二亞胺。
10.如權(quán)利要求2-9中任一項(xiàng)所述的抑塵聚集體，其中所述催化劑為含磷化合物。
11.如前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的抑塵聚集體，其中所述核顆粒包含磷酸二氫銨和/或尿素。
12.—種形成包含核顆粒和位于所述核顆粒周圍的抑塵劑的抑塵聚集體的方法，所述方法包括如下步驟: A.使異氰酸酯在催化劑存在下反應(yīng)以形成聚碳化二亞胺；和 B.用所述聚碳化二亞胺包封所述核顆粒以形成所述抑塵劑。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中所述抑塵劑以基于100重量份核顆粒計(jì)0.1至7.5重量份的量存在。
14.如權(quán)利要求12或13所述的方法，其中所述抑塵聚集體具有大于20%的粉塵降低梯度。
15.如權(quán)利要求12-14中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述抑塵聚集體在38°C下于水中陳化I天后具有等于或小于30的溶解率梯度。
16.如權(quán)利要求12-15中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述異氰酸酯包含具有約31.5重量％NC0含量的聚合物型二苯甲烷二異氰酸酯和具有約33.5重量％NC0含量的4，4’ - 二苯甲烷二異氰酸酯。
17.如權(quán)利要求12-16中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括在用所述聚碳化二亞胺包封所述核顆粒以形成抑塵劑的步驟之前將所述核顆粒加熱至高于約120° F的溫度的步驟。
18.如權(quán)利要求12-17中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括在用所述聚碳化二亞胺包封所述核顆粒以形成抑塵劑的步驟之前將所述核顆粒加熱至高于約150° F的溫度的步驟。
19.如權(quán)利要求12-18中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括在使所述異氰酸酯在催化劑存在下反應(yīng)以形成聚碳化二亞胺的步驟之前將至少一種異氰酸酯和催化劑加熱至高于約120° F的溫度的步驟。
20.如權(quán)利要求12-19中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述使異氰酸酯在催化劑存在下反應(yīng)以形成聚碳化二亞胺的步驟進(jìn)一步定義為將所述異氰酸酯在催化劑存在下加熱至高于約120° F的反應(yīng)溫度。
21.如權(quán)利要求12-20中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述使異氰酸酯在催化劑存在下反應(yīng)以形成聚碳化二亞胺的步驟與所述用聚碳化二亞胺包封核顆粒以形成抑塵劑的步驟同時(shí)進(jìn)行。
22.如權(quán)利要求12-21中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述使異氰酸酯在催化劑存在下反應(yīng)以形成聚碳化二亞胺以及用所述聚碳化二亞胺包封核顆粒以形成抑塵劑的步驟進(jìn)行約40分鐘或更短的時(shí)間。
23.如權(quán)利要求12-22中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括將至少一種異氰酸酯和催化劑噴霧施加至所述核顆粒上的步驟。
24.如權(quán)利要求12-23中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述核顆粒包含磷酸二氫銨和/或尿素。
25.一種用于制備抑塵聚集體的體系，所述抑塵聚集體包括核顆粒和包含聚碳化二亞胺且位于所述核顆粒周圍的抑塵劑，所述聚碳化二亞胺包含異氰酸酯在催化劑存在下的反應(yīng)產(chǎn)物，其中所述抑塵劑以基于100重量份核顆粒計(jì)0.1至7.5重量份的量存在，所述體系包含: A.所述異氰酸酯； B.所述催化劑，其用于使所述異氰酸酯發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以制備使粉塵最小化且同時(shí)對所述核顆粒的溶解具有最小影響的聚碳化二亞胺；和 C.所述核顆粒。
26.如權(quán)利要求25所述的體系，其用于制備具有大于20%的粉塵降低梯度的抑塵聚集體。
27.如權(quán)利要求25或26所述的體系，其用于制備在38°C下于水中陳化I天后具有等于或小于30的溶解率梯度的抑塵聚集體。
28.如權(quán)利要求25-27中任一項(xiàng)所述的體系，其中所述異氰酸酯包含具有約31.5重量％NCO含量的聚合物型二苯甲烷二異氰酸酯。
29.如權(quán)利要求25-28中任一項(xiàng)所述的體系，其中所述催化劑為含磷化合物。`
30.如權(quán)利要求25-29中任一項(xiàng)所述的體系，其中所述核顆粒包含肥料。
【文檔編號(hào)】C05G3/00GK103608317SQ201280028831
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2012年5月4日 優(yōu)先權(quán)日:2011年5月5日
【發(fā)明者】R·耐夫, A·戈沙諾維奇, D·C·門特, R·庫馬 申請人:巴斯夫歐洲公司