用于制造包含擠壓載體和活性化合物的粉末的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供用于形成包含至少一種活性化合物和至少一種載體的粉末的方法。所述方法包括：(i)將至少一種活性化合物加熱到至少其熔點或軟化點；以及(ii)在擠壓機(jī)中，至少將所述至少一種活性化合物與至少一種載體組合，以形成組合成分，并將所述組合成分在它們通過所述擠壓機(jī)時進(jìn)行冷卻,以使得所述組合成分大約在環(huán)境溫度下以粉末形式退出所述擠壓機(jī)，而該粉末形式所具有的粒子尺寸被設(shè)計成使得約95重量％或更多的所述粉末能通過約8標(biāo)準(zhǔn)美國篩目的篩。
【專利說明】用于制造包含擠壓載體和活性化合物的粉末的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及制造包含至少一種載體（例如脲-甲醛聚合物）和至少一種活性化合 物（例如N-(正丁基）硫代磷酰三胺）的粉末的方法。
[0002] 發(fā)明背景
[0003] 氮是植物生長和發(fā)育中重要的營養(yǎng)物，因此氮肥經(jīng)常地并且頻繁地被用于農(nóng)業(yè) 中。粒狀尿素，即C0(NH2)2已作為氮肥被大量地用于農(nóng)業(yè)行業(yè)中。尿素酶是在眾多真菌和 細(xì)菌中發(fā)現(xiàn)的一種酶，它會使尿素水解而形成氨和二氧化碳。氨的快速水解產(chǎn)生銨離子，這 些銨離子然后通過細(xì)菌氧化而轉(zhuǎn)化為硝酸鹽，這一過程也被稱作硝化。植物可以使用來自 (i)尿素經(jīng)由尿素酶催化的水解所產(chǎn)生的、抑或（ii)源自于銨離子的細(xì)菌氧化的硝酸鹽的 氮。由這些過程產(chǎn)生銨離子和硝酸鹽通常在施加氮肥后的2到20天以內(nèi)發(fā)生，而作物通 常生長50到200天。氮源通常在生長作物可以充分利用它們之前就過早有損失。銨通常 揮發(fā)到大氣中，并且硝酸鹽淋移到底土中或由于細(xì)菌反硝化而損失，即，硝酸鹽轉(zhuǎn)化成元素 氮。此外，由尿素水解形成的氨會積聚并損害發(fā)芽幼苗和幼小植物。在行業(yè)內(nèi)已存在有幾 種方法用來解決這些問題。
[0004] -種方法集中于在整個作物生長季內(nèi)頻率地施加肥料。然而，多次施加肥料會由 于使用額外的肥料材料、施加成本和額外的時間而導(dǎo)致成本增加。多次施加肥料也會由于 硝酸鹽因淋移到底土中而發(fā)生損失以致對環(huán)境產(chǎn)生負(fù)面影響。
[0005] 另一種方法采用控釋型肥料。在此方法中，將如硫等物質(zhì)施加于肥料顆粒中。然后 將肥料顆粒進(jìn)一步用不透水的材料，例如，油性物質(zhì)涂布，以允許氮肥的的溶解速率合適。 然而，涂硫尿素往往昂貴，同時還會導(dǎo)致氮的產(chǎn)生相較于未被涂布的粒狀尿素來說有所減 少。
[0006] 在另一種方法中，來自尿素的可用植物氮源可以通過將尿素酶抑制劑或硝化抑制 劑并入到粒狀尿素中而改善。磷酰三胺是已知的尿素酶抑制劑。特別是，N-(正丁基）硫 代磷酰三胺（NBPT)已顯示能減少土壤中因尿素水解所致的氨產(chǎn)生。延遲尿素水解可導(dǎo)致 (i)植物可用氮源的可用性更持久；（ii)氨量減少；（iii)減小高水平的氨對幼苗和幼小植 物的損害；（iv)減少由于銨離子揮發(fā)所致的氮損失；(v)植物對氮的吸收增加，以及（vi) 作物產(chǎn)量增加。
[0007] 對脲-甲醛聚合物的工業(yè)適用性的得知已經(jīng)有一段時間了。這些聚合物可用于多 種應(yīng)用中，包括作為添加劑用于紙張、油漆和清漆應(yīng)用中，以及用于農(nóng)業(yè)行業(yè)中。在農(nóng)業(yè)應(yīng) 用中，脲-甲醛聚合物主要充當(dāng)活性成分的載體。
[0008] NBPT如上所述，是一種尿素酶抑制齊IJ。NBPT是蠟狀、粘性、熱敏性和水敏性的材 料。通常，通過將NBPT溶解于溶劑中，并且通常在流化床干燥器中將該溶液噴涂于脲-甲 醛聚合物表面上而使NBPT作為活性成分沉積于空腔中以及沉積于脲-甲醛聚合物的表面 上。然后在該流化床干燥器中使用熱空氣，經(jīng)由揮發(fā)來移除溶劑，從而產(chǎn)生涂有活性成分的 脲-甲醛聚合物。
[0009] 然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，目前用于流化床噴涂工藝中的某些溶劑不能完全揮發(fā)。溶劑的不 完全揮發(fā)限制了活性成分在脲-甲醛聚合物載體上的沉積量。因為許多活性成分，如NBPT 是熱敏性的，所以長時間加熱來改善揮發(fā)會導(dǎo)致活性化合物熱降解的增加。一種替代性方 法是在低壓環(huán)境中加熱，它形成更溫和的加熱條件，但在很長時間段內(nèi)，這也會導(dǎo)致活性化 合物降解。此外，流化床干燥器是專門的設(shè)備部件，要求具有范圍廣泛和費用昂貴的空氣處 理和調(diào)節(jié)能力。
[0010] 除了與在脲-甲醛聚合物上并入某些活性化合物相關(guān)的降解問題以外，產(chǎn)物理想 地應(yīng)該具有適合于預(yù)期應(yīng)用的粒度。例如，呈粉末形式的產(chǎn)物是合乎需要的。
[0011] 因此，本領(lǐng)域需要一種改進(jìn)的方法，由此，脲-甲醛聚合物能夠有效地用作活性成 分的載體，特別是熱敏性活性成分的載體。還需要能在活性化合物與如脲-甲醛聚合物等 載體組合時減少這些活性化合物的熱降解的方法。 發(fā)明概要
[0012] 本發(fā)明提供一種由一載體和至少一種活性化合物制造粉末的方法。該方法具有許 多優(yōu)點，包括在產(chǎn)物退出擠壓機(jī)時獲得所需粒度，這又意味著無需對粉末作進(jìn)一步的處理； 在擠壓過程中無需加熱，這對熱敏性化合物來說，能最小化或消除其在處理期間的降解現(xiàn) 象。本發(fā)明方法的另一個優(yōu)點是溶劑不是必需的。
[0013] 本發(fā)明的一個實施方案是一種形成包含至少一種活性化合物和至少一種載體的 粉末的方法。該方法包括
[0014] (i)將至少一種活性化合物加熱到至少其熔點或軟化點；以及
[0015] (ii)在擠壓機(jī)中，至少將所述至少一種活性化合物與至少一種載體組合，以形成 組合成分，并將所述組合成分在它們通過所述擠壓機(jī)時進(jìn)行冷卻，以使得所述組合成分大 約在環(huán)境溫度下以粉末形式退出所述擠壓機(jī)，而該粉末形式所具有的粒子尺寸被設(shè)計成使 得約95重量％或更多的所述粉末能通過約8標(biāo)準(zhǔn)美國篩目的篩。
[0016] 本發(fā)明的另一個實施方案是一種形成包含N-(正丁基）硫代磷酰三胺和至少一種 脲-甲醛粉末的粉末的方法。該方法包括
[0017] ⑴將N-(正丁基）硫代磷酰三胺加熱到至少其熔點或軟化點；以及
[0018] (ii)在擠壓機(jī)中，對至少一種固體脲-甲醛聚合物脫氣，將所述N-(正丁基）硫代 磷酰三胺與所述經(jīng)過脫氣的脲-甲醛聚合物組合以形成組合成分，并將所述組合成分在它 們通過所述擠壓機(jī)時進(jìn)行冷卻，以使得所述組合成分大約在環(huán)境溫度下以粉末形式退出所 述擠壓機(jī)。
[0019] 根據(jù)后續(xù)的描述、圖示以及隨附權(quán)利要求書，本發(fā)明的這些和其它實施方案和特 征將更顯而易見。
[0020] 附圖簡述
[0021] 圖1是展示用于形成本發(fā)明的優(yōu)選粉末的擠壓機(jī)的各個區(qū)域和擠壓機(jī)螺桿的螺 桿節(jié)段的圖。
[0022] 對本發(fā)明的進(jìn)一步詳述
[0023] 通過本發(fā)明方法制造的粉末一般是可流動的，并且在載體上的活性化合物量比通 常通過將活性化合物噴涂于載體上所將獲得的要多。不希望受到理論的束縛，據(jù)信，在本發(fā) 明方法提供的粉末中，活性化合物在載體上的涂布更加均勻。
[0024] 在本發(fā)明的一些實施方案中，所形成的大多數(shù)粉末，通常為約95重量％或更多， 能通過約8標(biāo)準(zhǔn)美國篩目（2. 38_)的篩。優(yōu)選地，約95重量％的通過本發(fā)明方法形成的 粉末能通過約10標(biāo)準(zhǔn)美國篩目（2.0_)的篩。更優(yōu)選地，本發(fā)明方法中形成的粉末能通過 約12標(biāo)準(zhǔn)美國篩目（1.68mm)的篩。對于此的另一種表述方式例如為粉末的尺寸被設(shè)計成 使得少于3重量％的尺寸過大的粒子保留在12目或更小目的篩上。
[0025] 在優(yōu)選的實施方案中，本發(fā)明提供了一種制造活性脲-甲醛化合物（AUFC)的方 法。如本文所用的縮寫"AUFC"意指包含至少一種脲-甲醛聚合物和至少一種活性化合物 的化合物。特別是，本發(fā)明的優(yōu)選方法產(chǎn)生具有以下特征的產(chǎn)物：（i)活性化合物在AUFC中 的存在量多于以前可獲得的量；（ii)活性化合物在脲-甲醛聚合物上的分布更加均勻；和 /或（iii)粒度更加理想，例如，使得約95重量％或更多的粉末能通過約8標(biāo)準(zhǔn)美國篩目的 篩。優(yōu)選地，約95重量％的粉末能通過約10標(biāo)準(zhǔn)美國篩目的篩。更優(yōu)選地，約97重量％ 的AUFC粉末能通過約12標(biāo)準(zhǔn)美國篩目的篩。
[0026] 在本發(fā)明的一個優(yōu)選方面中，提供了一種制造 AUFC的方法，包括：將至少一種活 性化合物加熱到至少其熔點或軟化點；將所述活性化合物與至少一種固體脲-甲醛聚合物 組合以形成組合成分；以及將所述組合成分冷卻到大約環(huán)境溫度，以使所述組合成分轉(zhuǎn)變 成粉末AUFC。當(dāng)活性化合物是熱敏性的時，加熱優(yōu)選地使得活性化合物的分解得以減到最 少或得以避免，并且加熱通常足以熔化或軟化活性化合物。對于非熱敏性化合物，加熱可以 進(jìn)行到一個或多個高于其熔點或軟化點的溫度。例如，如果活性化合物的熔點為150 T，則 它可以被加熱至約150°F或更高溫度。
[0027] 盡管不希望受到理論的束縛，但咸信，AUFC粉末的粒度可以通過以下方式來改善： (i)充分地混合脲-甲醛聚合物與活性物質(zhì)，以及（ii)控制所組合的脲-甲醛聚合物與活 性化合物的加熱和冷卻。也可從理論上講，改善所組合的脲-甲醛聚合物與活性化合物的 混合和冷卻的控制可以增加并入到AUFC中的活性化合物的有效量。至少對于熱敏性活性 化合物來說，已知加熱該活性化合物時，加熱時間越長，溫度越高，活性化合物降解的程度 越大，從而產(chǎn)生活性化合物的量有效降低的AUFC。因此，在優(yōu)選實施方案中，對擠壓機(jī)進(jìn)行 配置以提供受控冷卻，更好地混合并且使聚集物斷裂為較小尺寸的粒子。據(jù)信，由擠壓機(jī)提 供的高表面積：體積比允許受控的加熱和冷卻速率以及更充分的混合。
[0028] 適用于實施本發(fā)明的活性化合物包括尿素酶抑制劑、硝化抑制劑、殺真菌劑以及 殺蟲劑。若有需要，則可以使用兩種或更多種不同的活性化合物。
[0029] 活性化合物可以呈以下形式：液體、過冷液體、溶解或部分溶解于非揮發(fā)性溶劑中 的溶液、溶解或部分溶解于揮發(fā)性溶劑中的溶液、固體、部分熔融固體以及其組合。在一個 優(yōu)選實施方案中，活性化合物呈液體形式。固體活性化合物優(yōu)選以液體形式饋入擠壓機(jī)中， 更優(yōu)選地，液體形式是通過使該固體活性化合物熔化或軟化來獲得。
[0030] 在一些優(yōu)選實施方案中，活性化合物是選自通常合并有脲-甲醛聚合物或合并于 脲-甲醛聚合物上的任何化合物，例如硝化抑制劑和尿素酶抑制劑。硝化抑制劑包括雙氰 胺（氰基胍或DCD)。如貫穿本文件所用的短語"尿素酶抑制劑"是指可干擾尿素酶活性并 且減少尿素水解的化合物。尿素酶抑制劑的非限制性實例包括下式的化合物：
[0031]

【權(quán)利要求】
1. 一種方法，其包括： (i) 將至少一種活性化合物加熱到至少其熔點或軟化點；以及 (ii) 在擠壓機(jī)中，至少將所述至少一種活性化合物與至少一種載體組合，以形成組合 成分，并將所述組合成分在它們通過所述擠壓機(jī)時進(jìn)行冷卻，以使得所述組合成分大約在 環(huán)境溫度下以粉末形式退出所述擠壓機(jī)，而該粉末形式所具有的粒子尺寸被設(shè)計成使得約 95重量％或更多的所述粉末能通過約8標(biāo)準(zhǔn)美國篩目的篩。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述活性化合物選自由尿素酶抑制劑、硝化抑制 齊U、殺真菌劑以及殺蟲劑組成的組。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述活性化合物具有下式： 其中
X為硫或氧； R1為烷基、烯基、炔基、環(huán)烷基、芳烷基或環(huán)烯基， R2為氫、烷基、烯基、炔基、環(huán)烷基、芳烷基或環(huán)烯基， 或者R1和R2 -起形成亞烷基或亞烯基鏈，任選地含有一個或多個雜原子氧、硫或氮，從 而形成3、4、5、6、7或8元環(huán)系統(tǒng)；以及 R3、R4、R5以及R6相同或不同，并且個別地為氫或具有1至約4個碳原子的烷基。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述活性化合物包含N-(正丁基）硫代磷酰三胺。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述載體選自脲-甲醛聚合物、熱塑性聚合物、無 機(jī)氧化物、粒狀淀粉以及微晶纖維素。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項所述的方法，其中所述載體為至少一種脲-甲醛聚合 物，并且其中對所述脲-甲醛聚合物在所述至少與所述至少一種活性化合物組合之前進(jìn)行 脫氣。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述脲-甲醛聚合物的水含量在約1重量％至約 80重量％范圍內(nèi)，以所述脲-甲醛聚合物的重量計。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項所述的方法，其進(jìn)一步包括對所述載體在所述至少與 所述至少一種活性化合物組合之前進(jìn)行脫氣。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項所述的方法，其中所述活性化合物的用量以所述載體 和所述活性化合物的總重量計為約35重量％或更多。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項所述的方法，其中在所述組合成分中包括至少一種穩(wěn) 定劑。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述穩(wěn)定劑為丙二醇或三乙醇胺，和/或其中所 述穩(wěn)定劑的量為每100份活性化合物有約5份或更多的穩(wěn)定劑。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一項所述的方法，其中所述粉末包含約35重量％或更多 的所述活性化合物，以所述載體和所述活性化合物的總重量計。
13. 根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一項所述的方法，其中所述粉末所具有的粒子尺寸被設(shè) 計成使得約95重量％或更多的所述粉末能通過約10標(biāo)準(zhǔn)美國篩目的篩。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一項所述的方法，其中所述粉末所具有的粒子尺寸被設(shè) 計成使得約97重量％或更多的所述粉末能通過約12標(biāo)準(zhǔn)美國篩目的篩。
15. -種方法，其包括： (i) 將N-(正丁基）硫代磷酰三胺加熱到至少其熔點或軟化點；以及 (ii) 在擠壓機(jī)中，對至少一種固體脲-甲醛聚合物脫氣，將所述N-(正丁基）硫代磷酰 三胺與所述經(jīng)過脫氣的脲-甲醛聚合物組合以形成組合成分，并將所述組合成分在它們通 過所述擠壓機(jī)時進(jìn)行冷卻，以使得所述組合成分大約在環(huán)境溫度下以粉末形式退出所述擠 壓機(jī)。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述脲-甲醛聚合物的水含量在約1重量％至約 80重量％范圍內(nèi)，以所述脲-甲醛聚合物的重量計。
17. 根據(jù)權(quán)利要求15到16中任一項所述的方法，其中所述活性化合物的用量以所述載 體和所述活性化合物的總重量計為約35重量％或更多。
18. 根據(jù)權(quán)利要求15到17中任一項所述的方法，其中在所述組合成分中包括至少一種 穩(wěn)定劑。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中所述穩(wěn)定劑為丙二醇或三乙醇胺，和/或其中所 述穩(wěn)定劑的量為每100份活性化合物有約5份或更多的穩(wěn)定劑。
20. 根據(jù)權(quán)利要求15到19中任一項所述的方法，其中所述粉末包含約35重量％或更 多的所述活性化合物，以所述載體和所述活性化合物的總重量計。
21. 根據(jù)權(quán)利要求15到20中任一項所述的方法，其中所述粉末所具有的粒子尺寸被設(shè) 計成使得約95重量％或更多的所述粉末能通過約8標(biāo)準(zhǔn)美國篩目的篩。
22. 根據(jù)權(quán)利要求15到20中任一項所述的方法，其中所述粉末所具有的粒子尺寸被設(shè) 計成使得約95重量％或更多的所述粉末能通過約10標(biāo)準(zhǔn)美國篩目的篩。
23. 根據(jù)權(quán)利要求15到20中任一項所述的方法，其中所述粉末所具有的粒子尺寸被設(shè) 計成使得約97重量％或更多的所述粉末能通過約12標(biāo)準(zhǔn)美國篩目的篩。
24. -種粉末，其包含至少一種活性化合物和至少一種載體，其中所述粉末所具有的粒 子尺寸被設(shè)計成使得約95重量％或更多的所述粉末能通過約10標(biāo)準(zhǔn)美國篩目的篩。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的粉末，其中所述載體為至少一種脲-甲醛聚合物。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24到25中任一項所述的粉末，其中所述活性化合物為N-(正丁基） 硫代磷酰三胺。
27. 根據(jù)權(quán)利要求24到26中任一項所述的粉末，其中所述粉末包含約35重量％或更 多的所述活性化合物，以所述載體和所述活性化合物的總重量計。
28. 根據(jù)權(quán)利要求24到26中任一項所述的粉末，其中所述粉末所具有的粒子尺寸被設(shè) 計成使得約95重量％或更多的所述粉末能通過約10標(biāo)準(zhǔn)美國篩目的篩。
29. 根據(jù)權(quán)利要求24到26中任一項所述的粉末，其中所述粉末所具有的粒子尺寸被設(shè) 計成使得約97重量％或更多的所述粉末能通過約12標(biāo)準(zhǔn)美國篩目的篩。
【文檔編號】A01N25/12GK104254248SQ201380009403
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年2月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月14日
【發(fā)明者】G.H.蘭貝思 申請人:阿爾比馬爾公司