專利名稱：在農(nóng)業(yè)中使用的超吸附性聚合物懸液的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開涉及含有超吸附性聚合物(superabsorbent polymer)產(chǎn)品的土壤改良劑，
以及用于生產(chǎn)超吸附性聚合物產(chǎn)品的新的組合物和方法。 發(fā)明詳述 超吸附性聚合物("SAPs")是在水性流體中吸入或吸收至少10倍于它們自身的重量、并在中等壓力下保留被吸入或吸收的水性流體的材料。被吸入或吸收的水性流體被帶入SAP的分子結(jié)構(gòu)中，而不是包含在通過擠壓可以將流體消除的孔隙中。某些SAPs可以吸收多達或超過它們重量的IOOO倍的水性流體。在一個實施方案中，SAPs可以在水性流體中吸收它們重量的200到600倍。 SAPs可用于農(nóng)業(yè)或園藝應用。術(shù)語"農(nóng)業(yè)的"和"園藝的"在本公開中同義和可以互換地使用。在農(nóng)業(yè)情況中，將SAPs應用于土壤引起種子萌發(fā)和/或開花較早，降低灌溉需要，增加繁殖，增加作物生長和出產(chǎn)，增進作物質(zhì)量，降低土壤板結(jié)，增加產(chǎn)量和縮短發(fā)芽(emergence)時間。 合成的SAPs是可商購的，通常用于嬰兒和成人尿布、衛(wèi)生巾、醫(yī)院用墊、電纜包層等中。但是，合成的SAPs也可以用于農(nóng)業(yè)應用中。另一種類型的在農(nóng)業(yè)應用中使用更加廣泛的SAP產(chǎn)品，包括淀粉接枝共聚物。淀粉接枝共聚物包含接枝聚合在多糖、例如淀粉或纖維素上的單體。淀粉接枝共聚物典型用來吸收水性流體，以用于吸收性紡織品(softgoods)，用于增加土壤的保水能力，以及用作種子、纖維、粘土等上的包層。
用于生產(chǎn)農(nóng)業(yè)應用中使用的淀粉接枝共聚物SAP的一個示例性實施方案，包括在存在引發(fā)劑例如鈰(+4)鹽的情況下，將單體例如丙烯腈接枝聚合在多糖例如淀粉上，以形成淀粉接枝共聚物。聚合可以經(jīng)過幾分鐘完成，產(chǎn)生聚丙烯腈、或聚丙烯腈與其它單體的組合的長的接枝鏈。 示例性的多糖包括纖維素、淀粉、面粉和粗粉。示例性的淀粉包括天然淀粉(例如玉米淀粉(純食品粉末，由A. E. Staley制造)，蠟狀玉米淀粉(Waxy 7350，由A. E. Staley制造)，小麥淀粉(Midsol 50，由Midwest Grain Products制造)，土豆淀粉(Avebe，由A. E. Staley制造))，糊精淀粉(例如Stadex 9，由A. E. Staley制造)，葡聚糖淀粉(例如Grade 2P，由Pharmachem Corp.制造)，玉米粗粉，去皮絲蘭根，未去皮絲蘭根，燕麥粉，香蕉粉，和木薯粉。淀粉可以被膠化以提供最適的吸收性。示例的淀粉是凝膠化的玉米淀粉。此外，按照一個實施方案，淀粉與單體的重量比在大約l : l到大約l : 6的范圍內(nèi)。
用于將單體接枝聚合在淀粉上的示例性引發(fā)劑包括鈰(+4)鹽，例如硝酸鈰銨；過硫酸銨；過硫酸鈉；過硫酸鉀；過氧化亞鐵；硫酸亞鐵銨-過氧化氫；L-抗壞血酸；以及高錳酸鉀-抗壞血酸?？梢允褂帽炯夹g(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員已知的其它適合的引發(fā)劑，例如可選的過硫酸鹽和過氧化物，以及釩、錳等。使用的引發(fā)劑的量可以根據(jù)所選的引發(fā)劑、選擇的單體以及所選的淀粉而變化。某些引發(fā)劑例如過硫酸鹽，可能需要熱的存在。引發(fā)劑可以一步或多步加入，可以使用多種引發(fā)劑。 得到的淀粉接枝共聚物可以使用堿金屬、例如氫氧化鉀或氫氧化鈉進行皂化，將腈基轉(zhuǎn)化成羧酰胺和堿金屬羧酸鹽的混合物。皂化步驟可以提供粘性料團或面團狀料。
在可選的實施方案中，可以在存在引發(fā)劑的情況下，將丙烯腈之外的單體接枝聚 合在淀粉上，形成淀粉接枝共聚物。示例性的可選單體包括丙烯酸或甲基丙烯酸。示例性 的單體也可以包括丙烯酰胺或甲基丙烯酰胺。也可以使用磺酸，例如2-丙烯酰胺基-2_甲 基-丙磺酸(AMPS)和乙烯基磺酸。此外，丙烯酸鹽(酯)，例如丙烯酸乙酯和丙烯酸鉀，也 可以使用。上面列出的單體的衍生物和混合物，也可以是合用的。 在使用丙烯酸的應用中，向其中添加丙烯酰胺幫助誘導接枝聚合，并增加了 SAP 的吸收性。例如，丙烯酸與丙烯酰胺的重量比可以是大約2 : 1。可選地，丙烯酸與丙烯酰
胺的比也可以高達9 : i的比并超出該比。因為丙烯酰胺被認為是神經(jīng)毒素，可能希望減
少丙烯酰胺相對于丙烯酸的量，同時其用量仍足以幫助誘導丙烯酸的接枝聚合。 在可選的應用中，丙烯酸可以不需要丙烯酰胺的幫助就接枝聚合在淀粉或其它多 糖上。例如，當置于熱和/或壓力下時，丙烯酸可以聚合。不添加丙烯酰胺的聚合可以在例 如加熱的螺桿擠出機中完成。 在該可選實施方案中，單體可以在存在引發(fā)劑的情況下接枝聚合在多糖上，形成 淀粉接枝共聚物。示例性的淀粉和引發(fā)劑已經(jīng)在上文描述過。然后可以通過例如加入化學 交聯(lián)劑對淀粉接枝共聚物進行交聯(lián)，形成交聯(lián)的淀粉接枝共聚物。對于待交聯(lián)的淀粉接枝 共聚物來說，如果它在被交聯(lián)之前溶解在水性流體中，這可能是理想的。交聯(lián)是一種使淀粉 接枝共聚物吸收水性流體而不溶解的方法。然而，添加的交聯(lián)劑的量，一般與得到的SAP產(chǎn) 物的吸收力不直接成比例。 示例性的交聯(lián)劑包括甘油酯；雙環(huán)氧化合物；二縮水甘油基化合物；環(huán)己二酰 胺；亞甲基雙丙烯酰胺；雙羥基烷基酰胺，例如雙羥丙基己二酰二胺；甲醛，例如尿素-甲醛 和三聚氰胺-甲醛樹脂；異氰酸酯，包括二異氰酸酯或三異氰酸酯；環(huán)氧樹脂，通常在存在 堿催化劑的情況下；及其衍生物和混合物。 也可以使用其它的交聯(lián)方法。例如，固體SAP產(chǎn)品可以通過輻照進行交聯(lián)，例如通
過暴露于Y-射線或x-射線電磁輻射，或暴露于電子束等。輻照通過在共聚物鏈中產(chǎn)生自
由基來促進淀粉接枝共聚物的交聯(lián)。在某些應用中，在輻照后，可以使用退火或熔化工藝來
改造交聯(lián)共聚物的鏈。此外，在相對不含氧的氣氛中進行輻照過程，可能是理想的。 盡管在SAPs的生產(chǎn)中可能需要添加交聯(lián)劑，但自身交聯(lián)的共聚物也可以使用。在
自身交聯(lián)共聚物中，單一的自身反應性官能團、或多個自身反應性官能團、或多個共同反應
性官能團被摻入到混合物中。共同反應性官能團的一個例子是丙烯酸與甲基丙烯酸縮水甘
油酯的共聚物。 根據(jù)一個實施方案，淀粉接枝共聚物的pH可以調(diào)整到所需的值，用于特定的農(nóng)業(yè) 應用。例如，淀粉接枝共聚物可以被中和。根據(jù)獲得的SAPs將應用的土壤類型和作物類型， 可能希望有可選的PH值。對于大多數(shù)農(nóng)業(yè)應用來說，所得到的pH典型地在大約6. 0到大 約8. 0的范圍內(nèi)。根據(jù)具體農(nóng)業(yè)應用的要求，所需pH可以高于或低于該范圍。
可選地，在某些實施方案中，淀粉接枝共聚物的pH調(diào)節(jié)可以較早進行，例如在上 述的可選方法中概述的交聯(lián)步驟之前。在有的實施方案中，PH調(diào)整可能不是必需的。例如， 如果丙烯酸鉀用作單體，獲得的產(chǎn)物可能已經(jīng)在可接受的pH范圍內(nèi)。 在一個實施方案中，在淀粉接枝共聚物皂化后，使用與水混溶的溶劑例如醇，將分離的產(chǎn)物從粘性的聚合面團狀料中回收。用于該方法的示例的醇包括甲醇、乙醇、丙醇和異
丙醇。甲醇典型地用于移除水份，隨后將產(chǎn)物進行干燥?？蛇x地，可以將聚合面團狀料干燥，
并通過使用擠出機、例如加熱的擠出機，在有或沒有甲醇的幫助下進行分離。 按照一個實施方案，可以迫使獲得的粘性皂化物通過模具板。通過模具板預形成
顆粒尺寸可以在甲醇沉淀步驟之前進行。使用模具來形成具有不同形狀和直徑的線或桿，
可以改進顆粒尺寸形成工藝。這種具體的實施提供了對最終顆粒尺寸的加強的控制?？梢?br> 迫使交聯(lián)的淀粉接枝共聚物(中和的或未中和的)通過具有不同直徑(例如大約1/16英
寸到超過1/4英寸)和不同形狀(例如圓形、星形、條形等)的孔的模具板。 在通過模具板、例如通過擠出機后，可以將水分減少的SAP產(chǎn)物用甲醇或上面討
論的其它與水混溶的溶劑進行潤濕，以防止SAP顆粒粘附在一起?？梢詫⑸倭考状驾p輕噴
灑在SAP顆粒上，以防止顆粒的重新團聚?？蛇x地，可以向SAP產(chǎn)物施加隔離劑以最小化顆
粒的重新團聚。用隔離劑包裹SAP產(chǎn)品降低了它們粘附在一起的傾向。示例性的隔離劑包
括纖維素、粘土、淀粉、面粉，和其它防止顆粒粘附在一起的天然或合成的聚合物。 從擠出機出來的SAP產(chǎn)品的尺寸可受到幾種變量的影響，例如模具板中的孔的尺
寸，擠出螺桿的速度，導入到擠出機中的聚合面團狀料的水分含量等。在通過擠出機后，可
以將SAP產(chǎn)品導入碾磨機、切碎機或成粒機中，隨后成粒或?；?。 在一個實施方案中，串聯(lián)式(in-line)的成粒機可以接收聚合面團狀料，以便將 SAP產(chǎn)品成粒。成粒的SAP顆粒隨后可以離心?？蛇x地，SAP顆?？梢酝ㄟ^本技術(shù)領(lǐng)域的專 業(yè)人員已知的傾析技術(shù)和方法輕輕倒出。 然后可以對SAP顆粒進行干燥。如果需要，可以使用干燥器移除水分。在一個實 施方案中，最終水分含量為大約12重量％或以下是理想的。干燥的SAP顆粒也可以根據(jù)尺 寸，通過顆粒分離或篩選系統(tǒng)進行篩分，以分離出具有同樣篩目尺寸的SAP顆粒。可以使用 各種不同的協(xié)助本公開的顆粒分離系統(tǒng)，它們對于本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員來說是顯然的。 例如，可以將干燥的SAP顆粒通過顆粒分離系統(tǒng)，例如包含8目篩網(wǎng)、隨后是25目篩網(wǎng)、隨 后是60目篩網(wǎng)、隨后是100目篩網(wǎng)和細粉收集盤的篩分系統(tǒng)?？蛇x地，例如，可以使用在品 牌ROTEX②下銷售的顆粒分離系統(tǒng)。 根據(jù)農(nóng)業(yè)應用，最終的SAP產(chǎn)品可以具有比大約75目更細的顆粒尺寸。在有的應 用中，可以使用較粗的篩目尺寸。例如，在淀粉接枝共聚物摻入到液體肥料懸液中的某些應 用中，顆粒尺寸可在在大約60目到大約120目的范圍內(nèi)。在其它實施方案中，篩目尺寸可 以在大約20目到大約500目之間?？蛇x地，篩目尺寸可以在大約80目到大約150目之間。 較細的顆粒尺寸可用于防止水凝膠在噴嘴和灑施機的孔口中的團聚。 在生產(chǎn)淀粉接枝共聚物面團狀物的工藝過程中，在SAP產(chǎn)品生產(chǎn)的不同階段，可 以任選包含各種不同的添加劑。例如，在SAP生產(chǎn)工藝的某些階段，例如在干燥之前，可 以包含促進植物生長的添加劑，這是本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員在本公開的幫助下可以明顯 看出的。 一種示例性的添加劑包括肥料。在某些實施方案中，可以使用受控釋放的肥料。 還可以包含的可選或其它添加劑，包括但不限于殺蟲劑、除草劑、殺真菌劑、生長激素和調(diào) 節(jié)劑、菌根真菌、昆布產(chǎn)品、基于土壤的營養(yǎng)物質(zhì)等，例如在題為"包含有益添加劑的超吸 附性聚合物產(chǎn)品以及制造和應用方法(Superabsorbent Polymer Products Including BenificialAdditive and Methods of Making and Application)"的美國專禾U公布No. 2007/0015878中所公開的，該專利在此引為參考。 對于SAPs在農(nóng)業(yè)應用中的使用，存在各種不同的已知方法。常規(guī)情況下，SAPs以 顆粒形式施加于土壤，典型地在種植作物、草皮播種之前或同時，或施加草根土之前進行。 向已有的植被施加顆粒狀SAPs已經(jīng)被證明是困難的，因為SAPs在鄰近根區(qū)通常是最有效 的。向已有的植被施加顆粒狀SAPs的已知方法包括(1)在土壤中使用加壓的水產(chǎn)生洞， 并使用壓縮空氣將SAP吹入洞中；(2)從土壤(即腐殖土)中取出小土塞，類似地吹氣，并 將SAP沉積在洞中；以及(3)切開并暫時連根拔出植被部分，例如草根土，其中隨后將SAP 顆粒吹入或以其它方式施加到草根土下的土壤中。這些示例性的常規(guī)方法，對于已有植被 的根系統(tǒng)來說，已經(jīng)被證明是無效的、昂貴的和破壞性的。 常規(guī)情況下，已經(jīng)證明，在可流動狀態(tài)下難以施加SAPs，這是因為將SAPs導入到 水中將引起水被捕獲在SAP基質(zhì)中，尺寸膨脹，并形成太凝膠狀的水凝膠，難以被吸收通過 草根土或土壤。此外，對于水稀釋的、要具有足夠的可流動性以用于噴灑應用的SAP產(chǎn)品來 說，必須用大量的水稀釋，使得每單位體積沒有足夠的SAP用來在施加后具有明顯足夠的 吸水效應，或者，它會需要施加大量的水，以便投送有效量的SAP產(chǎn)品。出于本申請的目的， 術(shù)語"可流動的"包括粘度范圍在1到150,000厘泊范圍內(nèi)的液體或凝膠。產(chǎn)品如果在壓 力下將展開，并且如果容易流動和滴下，可以被認為是可流動的。 在其它常規(guī)方法中，將合成的聚合物、例如聚丙烯酰胺和聚丙烯酸酯，懸浮在液體 肥料中，并通過將液體肥料聚合物懸液注射到草根土根部區(qū)域的注射技術(shù)，投送到現(xiàn)有的 草皮中。但是，在某些應用中，合成的聚合物效能差，并已經(jīng)發(fā)現(xiàn)吸收性太強，不太可能將捕 獲的水釋放到周圍環(huán)境中。 根據(jù)本公開，將淀粉接枝共聚物超吸附性產(chǎn)品與液體肥料混合，形成了可流動的 并可泵送的懸液。在一個實施方案中，可流動的懸液的粘度范圍在大約1厘泊到大約500 厘泊之間。在另一個實施方案中，可流動的懸液的粘度范圍在大約1厘泊到大約1500厘泊 之間。在另一個可選實施方案中，可流動和可泵送的懸液的粘度范圍，在大約1厘泊到大約 10000厘泊之間。此外，在另一個其它實施方案中，可流動的和可泵送的懸液的粘度范圍，在 大約1厘泊到大約55000厘泊之間。 上面已經(jīng)描述了用于本文公開的實施方案的示例性淀粉接枝共聚物。正如討論 的，根據(jù)具體應用的需要，可以使用各種不同的尺寸。例如，基于淀粉的SAP產(chǎn)品可以具有 比大約75目更細的顆粒尺寸，例如在大約80目到大約150目之間。在使用具有較小孔口 尺寸的噴嘴的噴灑應用中，這些更細的顆粒可能是合用的。典型情況下，更細的顆粒發(fā)生團 聚和堵塞或阻塞噴嘴孔口的可能性較低。但是，在有的應用中，可以使用較粗的篩目尺寸。 例如，較大的顆粒尺寸通常比較小的顆粒更容易操作。這是因為較細的顆粒尺寸當暴露于 風時，傾向于容易被吹散。因此，在某些應用中，篩目尺寸可以在大到大約20目到大約500 目的范圍內(nèi)。在其它應用中，SAP產(chǎn)品的篩目尺寸可以在從大約60目到大約120目的范圍 內(nèi)。 不受理論的束縛，據(jù)信SAP產(chǎn)品能夠懸浮在液體肥料中而不形成濃厚、粘稠的水 凝膠的一種可能的原因，是因為在液體肥料溶液中存在各種不同的帶電的物質(zhì)，例如鹽或 其它陰離子和陽離子。超吸附性聚合物在它們的結(jié)構(gòu)中可以含有離子，具有進行陰離子交 換、陽離子交換或二者的能力。例如，基于淀粉的SAP產(chǎn)品可以包含羧酰胺和/或堿金屬羧酸鹽官能團，它們是陰離子性的。液體肥料中存在的電解質(zhì)，可以與超吸附性聚合物復合物中存在的鹽經(jīng)歷陽離子交換。 正如本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員在本公開的幫助下所認識到的，可以使用各種不同的液體肥料。可商購的肥料通常通過N-P-K或N-P-K-S數(shù)字進行識別。N-P-K-S肥料標識，根據(jù)四種大量營養(yǎng)元素，即氮(N)、磷(P)、鉀(K)和硫(S)的含量進行標記。氮和硫的質(zhì)量分數(shù)(百分數(shù))被直接報告。但是，鉀按鉀堿(氧化鉀_1(20)報告，磷按磷酸的酸酐五氧化二磷(P205)報告。 可以使用的示例性N-P-K-S大量營養(yǎng)元素肥料包括10-34-0-0 (磷酸銨溶液)，32-0-0-0 (尿素硝酸銨溶液)，28-0-0-0 (尿素硝酸銨溶液)，12-0-0-26 (硫代硫酸鈉液體)，20-0-0-0(尿素硝酸銨溶液)，3-18-18-0(尿素、氨、氫氧化銨、磷酸、鉀堿溶液)，20-0-0-5 (尿素硫酸銨溶液)，0-0-15-0 (鉀堿肥料溶液)，7-21-7-0 (尿素、硫酸銨、聚磷酸銨、硝酸銨、氯化鉀溶液)和0-0-13-0 (鉀堿肥料溶液)。根據(jù)一個實施方案，液體肥料選自32-0-0-0、28-0-0-0、10-34-0-0、12-0-0-26、3-18-18-0及其混合物。根據(jù)另一個實施方案，液體肥料是10-34-0-0。使用10-34-0-0可能是有利的，因為與其它液體肥料相比，它可以更容易地與較小的SAP篩目尺寸混合成懸液。 此外，緩釋氮肥可以包含在液體肥料SAP懸液中。示例性的緩釋氮肥包括在品牌Nitamin 和Nsure 下銷售的。在一個實施方案中，土壤改良劑可以包括基于淀粉的SAP產(chǎn)品，含有10-34-0-0液體肥料和緩釋氮肥。 據(jù)信，SAP產(chǎn)品膨脹和脹大的能力，受到液體肥料溶液中存在的帶電物質(zhì)(即陽離子和/或陰離子)的影響。因此，當SAP產(chǎn)品被放置在濃縮的陽離子/陰離子溶液中時，與無溶質(zhì)的環(huán)境相比，它們的吸收容量暫時降低了。 一旦將SAP產(chǎn)品放置在液體肥料懸液中后，可能可以向懸液添加一些水，而不產(chǎn)生高度粘稠的水凝膠，從而使土壤改良劑懸液更可流動。根據(jù)一個實施方案，將顆粒狀淀粉接枝共聚物直接施加到液體肥料中，而不是在與肥料混合之前將SAP產(chǎn)品預先水化成凝膠。 在一個實施方案中，對于每英畝土壤的應用，將大約0. 5磅到大約15磅的顆粒狀形式的淀粉接枝共聚物產(chǎn)物，與大約0. 5加侖到大約30加侖之間的液體肥料混合。在第一個示例性實施方案中，對于每加侖液體肥料、例如10-34-0-0來說，加入大約0. 33磅基于淀粉的SAP產(chǎn)品，以提供非粘性的可流動土壤改良劑懸液。在第二個示例性實施方案中，對于每加侖液體肥料例如10-34-0-0來說，加入大約0. 5磅基于淀粉的SAP產(chǎn)品，提供比第一種示例性實施方案稍微更粘的可流動的土壤改良劑懸液。此外，在第三種示例性實施方案中，對于每加侖液體肥料例如10-34-0-0來說，加入大約1. 0磅基于淀粉的SAP產(chǎn)品，以提供比第一和第二種示例性實施方案更粘的可流動的土壤改良劑懸液。此外，在第四種示例性實施方案中，對于每加侖液體肥料例如10-34-0-0來說，加入大約2. 0磅基于淀粉的SAP產(chǎn)品，以提供比第一、第二和第三種示例性實施方案更粘的可流動的土壤改良劑懸液。盡管上面鑒定的示例性實施方案的粘度不同，但都被認為是可流動的，并可以被噴灑或泵送，以投送到具體的農(nóng)業(yè)應用中。 可流動的SAP/肥料懸液是有利的，因為它為農(nóng)業(yè)環(huán)境下投送SAP產(chǎn)品提供了更大的靈活性。懸液可以在種植前或移植前施加到土壤或生長培養(yǎng)基中。例如，可以在播種、鋪設(shè)草根土 (sod)或移植之前噴灑懸液。種植前的施加，可以通過開溝施加(shankapplication)到土壤中、噴灑在土壤上并隨后耕耘、或摻入到苗床中來進行。
可選地，懸液可以在播種期間或植株移植期間進行施加。例如，懸液可以通過噴灑噴嘴的孔口，計量噴灑在有種植的種子的區(qū)帶中。此外，懸液可以在種植后或移植后施加。例如，懸液可以通過非侵入性的液體注射技術(shù)，例如在品牌LiquijectTM下銷售的機器，注射到已有植被的根部區(qū)域、例如草根土中，所述機器利用了從旋轉(zhuǎn)軸突出的釘齒，使SAP懸液通過釘齒并進入已有植被的根部區(qū)域中?？蛇x地，對于農(nóng)業(yè)作物來說，可以通過將懸液開溝注入土壤表面下大約4英寸到大約6英寸之間的土壤中，或根部區(qū)域附近，從側(cè)面施加懸液。 —旦放置到土壤中以后，SAP產(chǎn)品的吸收容量與無溶質(zhì)環(huán)境相比，仍然被暫時降低，這是因為SAP產(chǎn)品繼續(xù)與電解質(zhì)肥料溶液相互作用，并已經(jīng)將液體肥料捕獲在聚合物基質(zhì)中。SAP產(chǎn)品對于肥料來說，還起到了控制釋放機制的功能，使得下雨或灌溉不會將肥料從根部區(qū)域洗脫，而是將肥料的存在維持較長的時期。不受理論的束縛，據(jù)信被吸入的肥料鹽，在聚合物基質(zhì)的帶電荷離子基團的周圍可以被極化，定向在氫鍵形成基團周圍，或存在于重力水(bulk water)中的孔隙中。肥料鹽從聚合物進入周圍土壤的運動，可以由濃度梯度產(chǎn)生的質(zhì)量轉(zhuǎn)移和布朗分子運動所驅(qū)動。 當肥料鹽開始離開聚合物基質(zhì)時，SAP產(chǎn)品的吸收性開始恢復到其正常的潛力，在根部區(qū)域附近提供了保水功能。如上所述，基于淀粉的SAP產(chǎn)品，提供了更容易的種子萌發(fā)和/或開花，降低灌溉需求，增加繁殖，增加作物生長和出產(chǎn)，改進作物質(zhì)量，降低土壤板結(jié)，增加產(chǎn)量和縮短發(fā)芽時間。 上面描述的液體肥料/SAP懸液，根據(jù)應用的類型，例如農(nóng)業(yè)、園藝、草皮等，以及土壤條件、氣候條件和本領(lǐng)域的專業(yè)人員在本公開的幫助下可以認識到的各種其它因素，也可以包含各種微量營養(yǎng)元素。示例性的微量營養(yǎng)元素可以以鹽的形式被包含，或者可以包括農(nóng)業(yè)上有用的多價陽離子溶液，其元素成分包括但不限于鎂(Mg)、鐵(Fe)、錳(Mn)、硼(B)、牽丐(Ca)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鎳(Ni)和鋅(Zn)。多價陽離子溶液的存在可能是有益的，因為它誘導了肥料/SAP懸液中的陽離子交換，潛在地增加了 SAP產(chǎn)品被包含在懸液中的能力。此外，多價陽離子，例如二價和三價陽離子，在土壤中可能具有有益的時間-釋放性質(zhì)，因為它們更容易被聚合物基質(zhì)持留。 由于需要對液體肥料的類型、每單位體積液體肥料的SAP產(chǎn)品的量、以及懸液中任選的微量營養(yǎng)元素的存在進行選擇，以最大化SAP和肥料在各種不同環(huán)境中的有效性，因此制造肥料/SAP懸液的參數(shù)可以變化很大。因此，下面的實施例打算對示例性實施方案進行進一步說明，但不打算對本公開的范圍進行限制。
實施例1 獲得57毫升10-34-0-0 (磷酸銨溶液)液體肥料。獲得13. 6克在商標名Zeba 下銷售的、平均篩目尺寸在60目到120目之間的基于淀粉的超吸附性聚合物顆粒。將基于淀粉的超吸附性聚合物顆粒緩慢加入到10-34-0-0液體肥料中，同時充分混合?；旌衔锂a(chǎn)生了可流動的懸液，在壓力下可以通過常用的篩網(wǎng)和孔口噴灑。應該指出，每57毫升10-34-0-0使用13. 6克SAP產(chǎn)品，相當于每加侖10-34-0-0使用2磅SAP產(chǎn)品。
實施例2 獲得57毫升10-34-0-0 (磷酸銨溶液)液體肥料。獲得13. 6克在商標名266&*下銷售的、平均篩目尺寸在70目到120目之間的基于淀粉的超吸附性聚合物顆粒。將基于淀粉的超吸附性聚合物顆粒緩慢加入到10-34-0-0液體肥料中，同時充分混合?；旌衔锂a(chǎn)生了可流動的懸液，在壓力下可以通過常用的篩網(wǎng)和孔口噴灑。
實施例3獲得57毫升10-34-0-0 (磷酸銨溶液)液體肥料。獲得13. 6克在商標名Zeba6下銷售的、平均篩目尺寸在16目到30目之間的基于淀粉的超吸附性聚合物顆粒。將基于淀粉的超吸附性聚合物顆粒緩慢加入到10-34-0-0液體肥料中，同時充分混合?；旌衔锂a(chǎn)生了可流動的懸液，在壓力下可以通過常用的篩網(wǎng)和孔口噴灑。
實施例4 獲得57毫升10-34-0-0 (磷酸銨溶液)液體肥料。獲得6. 8克在商標名Zeba⑧下銷售的、平均篩目尺寸在60目到120目之間的基于淀粉的超吸附性聚合物顆粒。將基于淀粉的超吸附性聚合物顆粒緩慢加入到10-34-0-0液體肥料中，同時充分混合。混合物產(chǎn)生了可流動的懸液，在壓力下可以通過常用的篩網(wǎng)和孔口噴灑。應該指出，每57毫升10-34-0-0使用6. 8克SAP產(chǎn)品，相當于每加侖10-34-0-0使用1磅SAP產(chǎn)品。
實施例5 獲得114毫升10-34-0-0 (磷酸銨溶液)液體肥料。獲得6. 8克在商標名Zeba 下銷售的、平均篩目尺寸在60目到120目之間的基于淀粉的超吸附性聚合物顆粒。將基于淀粉的超吸附性聚合物顆粒緩慢加入到10-34-0-0液體肥料中，同時充分混合。加入114毫升32-0-0-0 (尿素硝酸銨溶液)液體肥料，同時充分混合。然后將57毫升12-0-0-26 (硫代硫酸銨液體)加入懸液。然后將57毫升3-18-18-0 (尿素，銨，氫氧化銨，磷酸，鉀堿溶液)加入到懸液中。應該指出，每114毫升10-34-0-0和32-0-0-0以及每57毫升12-0-0-26和3-18-18-0使用6. 8克SAP產(chǎn)品，相當于每2加侖10-34-0-0和32-0-0-0以及每1加侖12-0-0-26和3-18-18-0使用1磅SAP產(chǎn)品。
實施例6 獲得114毫升10-34-0-0 (磷酸銨溶液)液體肥料。獲得6. 8克在商標名Zeba 下銷售的、平均篩目尺寸在60目到120目之間的基于淀粉的超吸附性聚合物顆粒。將基于淀粉的超吸附性聚合物顆粒緩慢加入到10-34-0-0液體肥料中，同時充分混合。加入114毫升32-0-0-0 (尿素硝酸銨溶液)液體肥料，同時充分混合。然后將57毫升12-0-0-26 (硫代硫酸銨液體)加入懸液。然后將57毫升3-18-18-0 (尿素，銨，氫氧化銨，磷酸，鉀堿溶液)加入到懸液中。向懸液中加入114毫升水以降低其粘度。應該指出，每114毫升10-34-0-0、32-0-0-0和水以及每57毫升12-0-0-26和3-18-18-0使用6. 8克SAP產(chǎn)品，相當于每2加侖10-34-0-0、32-0-0-0和水，以及每1加侖12-0-0-26和3-18-18-0使用1磅SAP產(chǎn)品。
實施例7 獲得114毫升10-34-0-0 (磷酸銨溶液)液體肥料。獲得6. 8克在商標名Zeba 下銷售的、平均篩目尺寸在60目到120目之間的基于淀粉的超吸附性聚合物顆粒。將基于淀粉的超吸附性聚合物顆粒緩慢加入到10-34-0-0液體肥料中，同時充分混合。加入114毫升32-0-0-0 (尿素硝酸銨溶液)液體肥料，同時充分混合。然后將57毫升12-0-0-26 (硫代硫酸銨液體)加入懸液。然后將57毫升3-18-18-0 (尿素，銨，氫氧化銨，磷酸，鉀堿溶液)加入到懸液中。向懸液中加入228毫升水以降低其粘度。應該指出，每114毫升10-34-0-0和32-0-0-0、每57毫升12-0-0-26和3-18-18-0、以及每228毫升水使用6. 8克SAP產(chǎn)品，相當于每2加侖10-34-0-0和32-0-0-0、每1加侖12-0-0-26和3-18-18-0以及每4加侖水使用1磅SAP產(chǎn)品。
實施例8 將114毫升10-34-0-0 (磷酸銨溶液)液體肥料、114毫升32-0-0-0 (尿素硝酸銨溶液)液體肥料、57毫升12-0-0-26 (硫代硫酸銨液體)液體肥料以及57毫升3-18-18-0 (尿素，銨，氫氧化銨，磷酸，鉀堿溶液)混合在一起。獲得6.8克在商標名266&@下銷售的、平均篩目尺寸在60目到120目之間的基于淀粉的超吸附性聚合物顆粒。將基于淀粉的超吸附性聚合物顆粒緩慢加入到液體肥料中，同時充分混合。混合物產(chǎn)生了可流動的懸液，在壓力下可以通過常用的篩網(wǎng)和孔口噴灑。 所有在上面的實施例1-8中產(chǎn)生的懸液，都形成了可噴灑的溶液，能夠在壓力下通過24目的篩網(wǎng)。 對于本技術(shù)領(lǐng)域的專業(yè)人員來說，顯然可以對上述的實施方案的細節(jié)進行許多改變。此外，本文公開的方法包含了一個或多個步驟或行動，用于執(zhí)行所描述的方法。方法的步驟和/或行動可以彼此互相交換。換句話說，除非對于實施方案的適當操作來說需要特定的步驟或行動的次序，否則具體的步驟和/或行動的次序和/或使用可以被修改。
權(quán)利要求
土壤改良劑，包含超吸附性聚合物，包含淀粉；以及單體，其在存在引發(fā)劑的情況下接枝聚合在淀粉上，以形成淀粉接枝共聚物；液體肥料；并且其中淀粉接枝共聚物與液體肥料混合，形成可流動的懸液。
2. 權(quán)利要求l的土壤改良劑，其中單體包含丙烯腈。
3. 權(quán)利要求1的土壤改良劑，其中單體包含下列中的至少一種丙烯酸，丙烯酰胺，甲 基丙烯酰胺，2-丙烯酰胺基-2-甲基-丙磺酸，甲基丙烯酸，乙烯基磺酸，丙烯酸乙酯，丙烯 酸鉀，及其衍生物和混合物。
4. 權(quán)利要求1的土壤改良劑，其中淀粉接枝共聚物含有篩目尺寸在60目到120目之間 的顆粒。
5. 權(quán)利要求1的土壤改良劑，其中淀粉接枝共聚物含有比75目更細的顆粒。
6. 權(quán)利要求l的土壤改良劑，其中液體肥料包含N-P-K-S大量營養(yǎng)元素肥料，所述大 量營養(yǎng)元素肥料選自32-0-0-0、28-0-0-0、10-34-0-0、12-0-0-26、20-0-0-0、3-18-18-0、 20-0-0-5 、 0-0-15-0 、 0-0-13-0 、 7-21-7-0 ，及其混合物。
7. 權(quán)利要求6的土壤改良劑，其中液體肥料包含N-P-K-S大量營養(yǎng)元素肥料，所述大量 營養(yǎng)元素肥料選自32-0-0-0、28-0-0-0、10-34-0-0、12-0-0-26、3-18-18-0，及其混合物。
8. 權(quán)利要求1的土壤改良劑，其中對于每英畝應用，將大約0. 5磅到大約15磅的淀粉 接枝共聚物產(chǎn)品與大約0. 5加侖到大約30加侖的液體肥料混合。
9. 權(quán)利要求1的土壤改良劑，其中淀粉接枝共聚物通過下列步驟制造 將單體接枝聚合在淀粉上，形成淀粉接枝共聚物； 將淀粉接枝共聚物皂化，形成皂化物； 將皂化的淀粉接枝共聚物沉淀；以及迫使皂化物通過多個孔，以形成成股的淀粉接枝共聚物皂化物。
10. 權(quán)利要求1的土壤改良劑，其中液體肥料包含農(nóng)業(yè)上有用的多價陽離子溶液。
11. 權(quán)利要求10的土壤改良劑，其中農(nóng)業(yè)上有用的多價陽離子溶液包含選自下列的微 量營養(yǎng)元素鎂(Mg)、鐵(Fe)、錳(Mn)、硼(B)、鈣(Ca)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鎳(Ni)和鋅(Zn)。
12. 權(quán)利要求l的土壤改良劑，還包含緩釋氮肥。
13. 權(quán)利要求1的土壤改良劑，其中可流動的懸液具有小于55， 000厘泊的粘度。
14. 權(quán)利要求1的土壤改良劑，其中可流動的懸液具有小于10， 000厘泊的粘度。
15. 權(quán)利要求1的土壤改良劑，其中可流動的懸液具有小于1500厘泊的粘度。
16. 權(quán)利要求1的土壤改良劑，其中可流動的懸液具有小于500厘泊的粘度。
17. 土壤改良劑，包含 超吸附性聚合物產(chǎn)品，包含多糖接枝共聚物產(chǎn)品，所述多糖接枝共聚物產(chǎn)品的篩目尺寸大于大約75目； 液體肥料；以及其中多糖接枝共聚物和液體肥料進行混合，形成可流動的懸液。
18. 權(quán)利要求17的土壤改良劑，其中液體肥料包含選自下列的N-P-K-S大量營養(yǎng)元素肥料32-0-0-0、28-0-0-0、10-34-0-0、12-0-0-26、20-0-0-0、3-18-18-0、20-0-0-5、0-0-15-0，以及0-0-13-0。
19. 權(quán)利要求17的土壤改良劑，其中多糖接枝共聚物包含淀粉接枝共聚物。
20. 權(quán)利要求19的土壤改良劑，其中淀粉接枝共聚物含有篩目尺寸在大約80目到大約150目之間的顆粒。
21. 權(quán)利要求19的土壤改良劑，其中液體肥料包含農(nóng)業(yè)上有用的多價陽離子溶液，所述多價陽離子溶液包含選自下列的微量營養(yǎng)元素鎂(Mg)、鐵(Fe)、錳(Mn)、硼(B)、鈣(Ca)、銅(Cu)、鉬(Mo)、鎳(Ni)和鋅(Zn)。
22. 制造土壤改良劑的方法，包含獲得淀粉接枝共聚物超吸附性產(chǎn)品；獲得液體肥料；以及將淀粉接枝共聚物超吸附性產(chǎn)品與液體肥料混合，形成可流動的懸液。
23. 權(quán)利要求22的制造土壤改良劑的方法，其中淀粉接枝共聚物超吸附性產(chǎn)品的獲得包括將單體接枝聚合在淀粉上，以形成淀粉接枝共聚物；將淀粉接枝共聚物皂化，以形成皂化物；將皂化的淀粉接枝共聚物沉淀；迫使皂化物通過多個孔，以形成成股的淀粉接枝共聚物皂化物；以及將成股的淀粉接枝共聚物皂化物?；?br> 24. 權(quán)利要求22的制造土壤改良劑的方法，其中淀粉接枝共聚物超吸附性產(chǎn)品的獲得，包括對于每英畝應用獲得大約0. 5磅到大約15磅的淀粉接枝共聚物產(chǎn)物，并且其中液體肥料的獲得，包括對于每英畝應用獲得大約0. 5加侖到大約30加侖的液體肥料。
全文摘要
本發(fā)明將包含了基于淀粉的超吸附性聚合物(SAP)顆粒的土壤改良劑，與液體肥料溶液混合，形成了可流動的懸液。公開了用于制造SAP液體肥料懸液的方法?；诘矸鄣腟AP產(chǎn)品，可以包括在存在引發(fā)劑的情況下接枝聚合在淀粉上、以形成淀粉接枝共聚物的單體。各種不同篩目尺寸的顆粒狀SAP顆粒，可以與任選包含微量營養(yǎng)元素多價陽離子溶液的液體肥料溶液進行混合。
文檔編號C09K17/40GK101754675SQ200880025282
公開日2010年6月23日 申請日期2008年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月19日
發(fā)明者加里·S·奧爾森, 埃迪·W·克拉克, 米蘭·H·薩維奇 申請人:吸收劑技術(shù)公司