專(zhuān)利名稱(chēng)：可澆注水性含硼組合物及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及可澆注(pourable)水性含硼組合物及其制備方法，特別是具有高的硼含量的可澆注水性含硼組合物及其制備方法。
使用有機(jī)溶劑制備硼含量高的硼酸鹽溶液是已知的。美國(guó)專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)US4332609介紹了一種給植物施肥的方法，該方法將硼酸化合物與鏈烷醇胺或脂族多胺，特別是單乙醇胺的反應(yīng)產(chǎn)物應(yīng)用于植物。該反應(yīng)產(chǎn)物是水溶性的，這樣可以溶解于水以便用于作物。生產(chǎn)例如單乙醇胺的反應(yīng)產(chǎn)物，增加了將硼用于作物的成本。
美國(guó)專(zhuān)利說(shuō)明書(shū)US4572733使用另外一種有機(jī)溶劑，介紹了一種所謂的儲(chǔ)存穩(wěn)定的濃縮物，它通過(guò)將第一硼化合物溶解于可與水混溶的乙二醇溶劑中形成溶液，然后將第二硼化合物的微細(xì)顆粒分散到該溶液中形成。使用時(shí)，用水稀釋該儲(chǔ)存穩(wěn)定的濃縮物并施用于作物。
已提出使用水性硼酸鹽懸浮體配方處理木材。AU-A-574389提出一種防腐劑的使用，防腐劑含有硼鹽的膠態(tài)微晶懸浮體和增稠劑，增稠劑用于保持懸浮體的穩(wěn)定性。類(lèi)似地歐洲專(zhuān)利EP-A-0289317介紹了一種木材防腐組合物，該組合物包括一種可以為微晶懸浮體的含硼防腐劑，粒度為例如10-30μm，和一種優(yōu)選量為0.25-3.0％重量的例如多糖黃原膠增稠劑。采用加熱通過(guò)形成硼酸鹽溶液，快速冷卻得到晶體，加入增稠劑以維持晶粒處于懸浮態(tài)，由此得到上述組合物。這種組合物稠厚而成糊狀。
現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，使用含膨脹粘土和多糖的抗沉降體系可制備硼含量高的水性可澆注含硼酸鹽組合物。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種可澆注的水性含硼酸鹽懸浮體，該在水中的懸浮體含有按重量計(jì)8-13重量％五硼酸鈉形式的硼，以及占組合物總重量0.1-3％的膨脹粘土和占總重量0.05-0.2％的多糖。
驚奇地發(fā)現(xiàn)水性懸浮液中存在特定含量粘土和多糖具有很大的降低粘度的效應(yīng)而不是稠化效應(yīng)。濃度高于上述水平時(shí)，粘土和多糖將使得懸浮體發(fā)生不期望的增稠。根據(jù)本發(fā)明，可以容易地得到含硼酸鹽的水性懸浮液，一方面具有高的硼含量，另一方面是可澆注的，使其易于為用戶(hù)使用。因此根據(jù)本發(fā)明的組合物可以直接噴霧，或者由水或水性體系稀釋后澆注施用，如澆注到作物上，或者用于其他需要水性可溶硼酸鹽懸浮液的場(chǎng)合。
根據(jù)本發(fā)明的組合物是可澆注的，同時(shí)在物理上是穩(wěn)定的，即該組合物具有(a)低應(yīng)力(剪切速率)下如穩(wěn)定保存和運(yùn)輸條件下具有足夠高的粘度，以便防止顆粒沉積或明顯的分離；以及(b)在特殊的應(yīng)力(取決于施用)如澆注、泵送或噴霧條件下具有足夠快的粘度下降，從而保證了施用時(shí)產(chǎn)品的可澆注性。
因此根據(jù)本發(fā)明的懸浮液保存或受到輕微振蕩如運(yùn)輸時(shí)不會(huì)發(fā)生分離。典型地在這種條件下，懸浮液受到的剪切速率低于1sec-1，如保存時(shí)，在0.001-0.1sec-1之間。在較高的剪切速率下，組合物可以被澆注、泵送或噴霧。
根據(jù)本發(fā)明的可澆注水性含硼組合物可以含有按重量計(jì)8-13％以五硼酸鈉存在的硼，通常為按重量計(jì)9.5-12.5％以五硼酸鈉存在的硼，最好為10-12％重量以五硼酸鈉存在的硼。
根據(jù)本發(fā)明，可以用于懸浮液的適當(dāng)?shù)呐蛎浾惩?，包括蒙脫石族的粘土尤其是富鈉蒙脫石粘土和鈉蒙脫石粘土，其中有一些在商業(yè)上已知為澎潤(rùn)土，類(lèi)似蒙脫石的礦物如鋰蒙脫石和海泡石。
根據(jù)本發(fā)明，用于懸浮液的膨脹粘土合適的量為按重量計(jì)占組合物總重量的0.5-1.5％(如大約1％)。通常組合物含1-1.5重量％之間的蒙脫石如可由IMV Nevada得到的IGB粘土礦物。當(dāng)使用其他粘土?xí)r，如富鈉的鈣澎潤(rùn)土，如由Fordamin有限公司生產(chǎn)的澎潤(rùn)土MB300S，所需粘土量可最高達(dá)到3重量％，最好為約2.5重量％。
可使用的多糖包括在其他場(chǎng)合已知作用膠凝或稠化劑的那些。在根據(jù)本發(fā)明的組合物中尤其優(yōu)選黃原膠。使用的多糖如黃原膠的量以組合物的總重量為基準(zhǔn)，可以例如在0.05-0.2％之間，優(yōu)選在0.05-0.16％之間，更優(yōu)選在0.08-0.15％或0.08-0.14％之間，最優(yōu)選為0.1％或0.12％。
可選擇的分散劑，如丙烯酸類(lèi)聚合物，或水溶性聚合物分散劑如聚環(huán)氧乙烷、水解聚醋酸乙烯酯、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酰胺和聚乙烯醇，可以在本發(fā)明懸浮液的生產(chǎn)中將其先于多糖添加。這可以幫助多糖在水中的分散。分散劑可以是少量的，例如可以使用0.05-1重量％之間，一般為約0.1重量％的聚丙烯酸酯分散劑。
根據(jù)本發(fā)明，以組合物的總重量為基準(zhǔn)，優(yōu)選的懸浮液含10-12重量％以五硼酸鈉存在的硼；0.5-1.5重量％的IGB；0.05-0.16，如0.15重量％的黃原膠；0.00-0.5重量％聚乙烯酸酯分散劑；其余為水。
混入的抗沉降劑的量顯然取決于所得懸浮顆粒的大小和濃度。一般而言，懸浮液包括主要尺寸在10μm以下的顆粒，如在0.1-10μm之間，優(yōu)選尺寸低于5μm(如0.1-5μm)。
五硼酸鈉和粘土和多糖之間的相互作用導(dǎo)致粘度下降的本質(zhì)，還不十分清楚。令人驚奇的的是，加入通常被認(rèn)為能夠起稠化效應(yīng)的組分，其結(jié)果卻觀察到粘度降低。
根據(jù)本發(fā)明的懸浮液可以通過(guò)任何合適的路徑制備。適當(dāng)?shù)氖俏迮鹚徕c可以在懸浮液中制備，通常在硼酸與水合四硼酸鈉、優(yōu)選為五水合四硼酸鈉反應(yīng)時(shí)經(jīng)攪拌原位形成，而將在水中預(yù)混的其它成分在反應(yīng)之中、之前或之后加入。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種制備懸浮液的方法，該方法包括，在水性懸浮體中使硼酸與四硼酸鈉，通常以基本上五硼酸鈉的化學(xué)計(jì)量在攪拌下進(jìn)行反應(yīng)，在反應(yīng)之前、之中或之后，加入到懸浮液的是，或?qū)腋∫杭尤氲秸惩?、多糖以及其他任何成分，它們也分散在水中?br> 根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，提供一種制備根據(jù)本發(fā)明懸浮液的方法，包括形成粘土、多糖與任何其他成分與水的混合物，加入基本上為五硼酸鈉化學(xué)計(jì)量的量的硼酸和水合四硼酸鈉，使其在攪拌下進(jìn)行反應(yīng)。
硼酸鹽原料的顆粒大小不重要。可以為顆粒狀、晶體或細(xì)分散的形式。另外，硼酸鹽也可以濕餅或漿料形式添加。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所述水可以來(lái)自本領(lǐng)域中所熟知的硼酸或四硼酸鈉制造工藝的工藝液體，這種水中飽和有相應(yīng)硼酸或四硼酸鈉。
根據(jù)制造商的推薦最好將粘土分散到水(選擇性地含有分散劑)中(大約為10分鐘)。根據(jù)制造商的推薦，將多糖添加到懸浮液中并溶解(大約50分鐘)。由此導(dǎo)致粘土水合。此過(guò)程之后，可將混合物選擇性地加熱如最高到約50℃，如35-40℃，合適的為約38℃。然后加入硼酸和四硼酸鈉，使混合物在攪拌條件下進(jìn)行反應(yīng)，通常為約半小時(shí)到一個(gè)半小時(shí)，最好約45分鐘，即直到粗大顆?；救糠磻?yīng)，如1小時(shí)之后。任何時(shí)候硼酸成分和硼酸鈉反應(yīng)產(chǎn)物都不應(yīng)該完全溶解?？蓪⒒旌衔锶缓筢尫诺揭粋€(gè)存儲(chǔ)容器或?qū)⑵涿芊?。一般而言，反?yīng)應(yīng)該在靜置下繼續(xù)進(jìn)行，直到任何殘留的粗大顆粒消失，例如，靜置一個(gè)晚上。
反應(yīng)是吸熱的導(dǎo)致最初的溫度下降。反應(yīng)可以在20℃下進(jìn)行，5-10分鐘后吸熱使溫度冷卻到約12℃，而當(dāng)結(jié)晶幾乎完成時(shí)如約30分鐘之后，放熱使溫度升高到約20℃。20℃的溫度，即不需要外部加熱，是用來(lái)分散粘土和多糖的優(yōu)選溫度。然而，在加入硼酸和四硼酸鈉之前，可能希望加熱粘土和多糖懸浮液。如果溫度變的太高，如高達(dá)80℃，晶體尺寸將大得不可接受。但最高達(dá)50℃的溫度，如35-40℃，合適的為約38℃，是可有利使用的，不會(huì)對(duì)顆粒大小產(chǎn)生有害作用。懸浮液中的晶體顆粒大小大部分在0.1-10μm之間。當(dāng)在反應(yīng)進(jìn)行時(shí)加熱，通常將縮短反應(yīng)時(shí)間。
硼酸和四硼酸鈉反應(yīng)形成五硼酸鈉。所用反應(yīng)物通常使用在其化學(xué)計(jì)量比Na2O∶5B2O3。任何過(guò)量的硼酸或四硼酸鈉將不發(fā)生反應(yīng)而可導(dǎo)致最終產(chǎn)物中出現(xiàn)粗大晶粒。在一些應(yīng)用中可能需要過(guò)量的硼酸。在這種情況下，當(dāng)需要細(xì)小的硼酸時(shí)，懸浮體可以濕磨。在本方明的一種改變中，可將細(xì)分散的硼酸加入到形成的懸浮液中。意外的是，其形成產(chǎn)物具有與未添加硼酸得到的產(chǎn)物相同的流動(dòng)性質(zhì)。這種情況例如當(dāng)存在的硼酸使總硼含量從10增加到11％的情形。
根據(jù)本發(fā)明的組合物可以用作肥料。
當(dāng)將硼用于作物時(shí)，根據(jù)本發(fā)明的組合物與其他植物肥料是相容的并可一起使用進(jìn)行同時(shí)噴灑。但是，當(dāng)與常規(guī)氮肥N39混用時(shí)，為保證相容性，粘土應(yīng)該選擇IGB并將其與黃原膠和丙烯酸類(lèi)聚合物分散劑一起使用，所述分散劑有助于在N39中分散組合物的各成分。
在一些應(yīng)用場(chǎng)合中，本發(fā)明的組合物還可以很方便地加入少量其他的微量營(yíng)養(yǎng)素、除草劑、殺菌劑或殺蟲(chóng)劑。
根據(jù)本發(fā)明，提供一種例如以肥料形式處理作物的方法，該方法包括(a)將根據(jù)本發(fā)明的懸浮液用水稀釋?zhuān)x擇性地在存在另一種處理劑的條件下；(b)將稀釋的組合物施用于作物或作物生長(zhǎng)的地方或?qū)⒁L(zhǎng)的地方。
提供另一種例如以肥料形式處理作物的方法，該方法包括將根據(jù)本發(fā)明的懸浮液，在選擇性地存在另一種處理劑的情況下，將其施用于作物或作物生長(zhǎng)的地方或?qū)⒁L(zhǎng)的地方。
參考下面的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的說(shuō)明。
實(shí)施例1可澆注水性含硼懸浮液按下述方法制備將20℃水(4698g)加入5升的反應(yīng)容器，以500rpm的速度攪拌。加入12g DispexN40丙烯酸類(lèi)聚合物(來(lái)自Allied Collids)，再加入123g IGB蒙脫石粘土(來(lái)自IMV Nevada)。持續(xù)攪拌10分鐘，再加入12g Kelzan黃原膠(來(lái)自Kelco Industrial Biopolymers)，再持續(xù)攪拌50分鐘。
將混合物轉(zhuǎn)入到10升的反應(yīng)容器中，使用鋸齒狀攪拌盤(pán)以1000rpm的速度攪拌，以保證所有組合物成分的均勻攪拌。加入4200g OptiborTG硼酸(來(lái)自US Borax Inc.)，緊接著加入3300gNeobor五水合硼砂(來(lái)自U.S.Borax Inc.)。再持續(xù)攪拌60分鐘。
產(chǎn)物為可澆注懸浮液，含有10重量％以五硼酸鈉存在的硼，懸浮顆粒的大小小于10μm。
實(shí)施例2-6采用實(shí)施例1的方法，加入的各成分含量如下面表1所示。
每種情況得到一種可澆注穩(wěn)定細(xì)合物。
BA-硼酸％B表示以五硼酸鈉存在的硼的百分比。
實(shí)施例7將247g(2重量％)膨潤(rùn)土分散到40℃的水中(4585g)，攪拌10分鐘。加入12g(0.1重量％)Kelzan黃原膠，再繼續(xù)攪拌50分鐘。
將硼酸(4200g)與五水合硼砂(3300g)加入得到混合物中。使用鋸齒狀葉片以850rpm的速度攪拌所得混合物45分鐘。
產(chǎn)物是可澆注的穩(wěn)定懸浮液，含10％重量五硼酸鈉形式的硼，懸浮顆粒的粒徑小于10μm。
實(shí)施例8將溫度為20℃的水(132.5千克)倒入200升的槽中，使用直徑為10cm的鋸齒狀頭部以200rpm的速度攪拌。加入0.35千克(0.1重量％)的Dispex分散劑之后，再加入3.5千克(1重量％)的IGB粘土。持續(xù)攪拌10分鐘，再加入0.35千克(0.1重量％)的Kelzan黃原膠，再持續(xù)攪拌50分鐘。
將混合物轉(zhuǎn)入裝有夾套的500升的槽中，使用直徑為25cm的雙翼高效刮板進(jìn)行攪拌。然后通過(guò)泵送蒸汽經(jīng)過(guò)加熱夾套將混合物加熱到38℃。將硼酸(119.5kg)和五水合硼砂(94千克)加入到槽中，以100rpm的速度攪拌75分鐘。
產(chǎn)物是可澆注的穩(wěn)定懸浮液，含有10重量％五硼酸鈉形式的硼。
權(quán)利要求
1．一種可澆注水性含硼懸浮體，該水中的懸浮體含有占組合物總重量8-13重量％五硼酸鈉形式的硼，0.1-3重量％的膨脹粘土，以及占組合物總重約0.05-0.2重量％的多糖。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的懸浮體，含有9.5-12.5重量％五硼酸鈉形式的硼。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的懸浮體，含有10-12重量％五硼酸鈉形式的硼。
4．根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的懸浮體，含有占組合物總重量0.5-1.5重量％的膨脹粘土。
5．根據(jù)權(quán)利要求4的懸浮體，含有占組合物總重量大約1重量％的膨脹粘土。
6．根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的懸浮體，其中膨脹粘土是蒙脫石粘土、類(lèi)似蒙脫石的礦物或海泡石。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的懸浮體，其中膨脹粘土是富鈉蒙脫石粘土、鈉蒙脫石粘土、鋰蒙脫石或海泡石。
8．根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的懸浮體，具有0.1-10μm的顆粒尺寸。
9．根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的懸浮體，其中所用多糖為黃原膠。
10．根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的懸浮體，還含有一種分散劑。
11．根據(jù)權(quán)利要求10的懸浮體，其中分散劑是聚丙烯酸酯。
12．根據(jù)上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求的懸浮體，還含有硼酸顆粒。
13．根據(jù)權(quán)利要求1的懸浮體，基本如實(shí)施例1-8中任一個(gè)所述。
14．一種制備如上述任何一項(xiàng)權(quán)利要求中懸浮體的方法，包括在水性懸浮液中，使硼酸與四硼酸鈉在攪拌的條件下反應(yīng)，在粘土、多糖和任何其他成分的存在下形成五硼酸鈉。
15．如權(quán)利要求14的方法，其中，形成了粘土、多糖和任何其他成分與水的混合物，將基本以五硼酸鈉化學(xué)計(jì)量的量的硼酸和水合四硼酸鈉加入，使其在攪拌下反應(yīng)。
16．一種由權(quán)利要求14或15的方法制備的如權(quán)利要求1所述的懸浮體。
17．一種處理作物的方法，包括(a)將權(quán)利要求1-13任何一項(xiàng)的懸浮體用水稀釋?zhuān)芜x地存在其它處理劑；以及(b)將稀釋的組合物施用于作物或作物生長(zhǎng)的地方或?qū)⒁L(zhǎng)的地方。
18．一種處理作物的方法，包括將權(quán)利要求1-13中任一項(xiàng)的懸浮體，任選地在其它處理劑存在的情況下，施用于作物或生長(zhǎng)作物的地方或作物將要生長(zhǎng)的地方。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種可澆注水性含硼懸浮液,該水中的懸浮體包括8－13%重量五硼酸鈉形式的硼,占組合物總重量0.1－3%重量的膨脹粘土,以及占組合物總重量0.05－0.2%重量的多糖。根據(jù)本發(fā)明的水性組合物易于使用?？梢詫⑵渲苯邮褂?如合適,也可以稀釋后使用。
文檔編號(hào)C05D9/02GK1324335SQ9981235
公開(kāi)日2001年11月28日 申請(qǐng)日期1999年10月18日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月19日
發(fā)明者I·哈亞特, C·W·卡姆拜爾 申請(qǐng)人:美國(guó)博拉克有限公司