最小化磷肥固定的聚合物组合物制造技术

可用于固体或液体磷肥的聚合物组合物包括一种或多种第一共聚物，其具有至少两个选自马来酸、衣康酸和磺酸重复单元的重复单元，和一种或多种具有马来酸和烯烃重复单元的第二共聚物。所述组合物能够协同地减少或消除磷肥固定，并且成本相对较低。所述组合物还可以补充有产品标记染料和具有高和低分子量分布的第二共聚物，以便在处理和施用固体磷肥期间控制细粒或粉尘。

Polymer Compositions for Minimizing Phosphate Fertilizer Fixation

Polymer compositions for solid or liquid phosphate fertilizers include one or more first copolymers with at least two repetitive units selected from maleic acid, itaconic acid and sulfonic acid repetitive units, and one or more second copolymers with maleic acid and olefin repetitive units. The composition can synergistically reduce or eliminate phosphorus fertilizer fixation, and the cost is relatively low. The composition can also be supplemented with product-labeled dyes and second copolymers with high and low molecular weight distribution to control fine particles or dust during the treatment and application of solid phosphate fertilizers.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】最小化磷肥固定的聚合物组合物相关申请的交叉引用本申请要求2016年2月18日提交的美国临时专利申请SN62/296,752的权益，该申请的全部内容通过引用并入本文。
本专利技术广泛地涉及设计用于磷肥的改进的聚合物组合物，以消除或最小化磷肥固定。更具体地，本专利技术涉及此类组合物，以及包括组合物的肥料组合物和复合物的用途，其中所述组合物包括具有马来酸、衣康酸和磺酸重复单元中的至少两个的第一共聚物，和具有马来酸和烯烃重复单元的第二共聚物。该复合物能够协同控制与现有商业产品相当的磷肥固定水平，但成本显著降低。
技术介绍
磷肥广泛用于农业，以向植物提供磷素营养。此类肥料可以是固体或颗粒形式(例如，MAP或DAP)，或液体形式(例如，多磷酸铵)。然而，由于磷肥固定的作用，磷肥的有益效果可被显著降低。这是指正磷酸盐与土壤中的Ca、Al或Fe离子的反应，其阻止植物吸收磷肥。过去已提出多种产品用于与磷肥一起使用以改良磷肥固定的效果。这些包括非常成功的市售产品，它们是基本上由马来酸和衣康酸重复单元组成的部分共聚物盐。这些产品每单位重量具有大量的阴离子电荷，并且当以推荐的水平使用时基本上完全控制磷肥固定。然而，这些现有技术产品往往相对昂贵，因此同样有效的成本更低的替代品将是非常有利的。在许多情况下，固体肥料销售商和种植者希望能够容易地标记或确定固体肥料是否实际上已经用聚合物产品例如涂覆或处理。目前，在固体肥料的聚合处理方面，种植者必须依赖销售商的诚信，因为没有简单的方法来目测确认固体肥料已被处理。因此，希望提供用于固体肥料的涂料组合物，其有效地染色以允许对产品进行现成的目测检查。由于处理和施用固体，固体肥料也易于产生细粒或粉尘。同样，过去已经提出了各种防尘产品，但除了防固定聚合物之外，这些产品通常是单独的产品。这需要额外的处理和固体处置，从而产生额外的成本。
技术实现思路
本专利技术克服了上述问题，并提供了与磷肥一起使用的极大改进的聚合物防固定组合物。广义地说，所述组合物包含具有马来酸、衣康酸和磺酸重复单元中的至少两个的第一共聚物，和具有马来酸和烯烃重复单元的第二共聚物。因此，第一共聚物可包括马来酸和衣康酸，马来酸和磺酸，和/或衣康酸和磺酸重复单元，以及其它重复单元。马来酸和衣康酸重复单元可以衍生自相应的酸或酸酐，而磺酸重复单元衍生自具有至少一个碳-碳双键和至少一个磺酸根基团的单体；所有这些重复单元可以分别为酸或部分或完全盐形式。第一共聚物之中优选具有至少约85wt％的马来酸和/或衣康酸重复单元，并且优选地基本上由马来酸和衣康酸重复单元组成。第二共聚物具有一个或多个烯烃重复单元，并且同样优选地由至少约85wt％的马来酸和烯烃重复单元组成，更优选地基本上由马来酸和烯烃重复单元组成。令人惊奇的是，已发现组合的第一和第二共聚物可产生协同的抗固定效果，因为与单独的共聚物相比，所述组合具有更大的磷肥固定抑制性能。共聚物具有不同的分子量分布，如下所述。除非另有说明，否则分子量范围基于聚乙二醇/聚环氧乙烷(PEG/PEO)标准确定为数均分子量，其中PEG标准用于较低分子量的共聚物，且PEO用于较高分子量标准。这些分子量测定完全在本领域的技术范围内。本专利技术的组合物通常但不一定是水分散体或溶液形式，并且具有约1-60％(重量)的共聚物固体含量，其中第一和第二共聚物以部分盐形式存在。因此，组合物可以容易地喷洒或以其它方式施用于固体磷肥，或与液体磷肥混合。第一共聚物与第二共聚物的重量比为约1:19至约19:1。在需要对经处理的磷肥进行颜色标记的情况下，本专利技术的组合物可以补充有一种或多种染料和溶剂。最优选的染料是酸性紫17，最优选的溶剂是二丙二醇。为了提供固体磷肥的粉尘控制，本专利技术的组合物可包括相应量的具有不同分子量分布的聚合物II共聚物(如下所述)。具体地，所述组合物包括一种分子量高达约70,000Da的共聚物，和具有超过200,000Da的较高分子量的另一种共聚物。此外，高分子量/低分子量聚合物II共聚物组合物可以独立于任何含有马来酸、衣康酸和磺酸重复单元的共聚物使用。附图说明单个图是说明如实例7中所述的包含聚合物I和聚合物II的本专利技术的组合共聚物组合物的磷酸固定抑制性能与单独的聚合物I和聚合物II的性质的关系图。具体实施方式如前所述，本专利技术的组合物通过最小化或消除磷肥固定来增强磷肥的功用和效率。一般而言，这些组合物包含至少两种共聚物，它们分别取自单独的一般类别的共聚物。如本文所用，“共聚物”是指具有至少两种不同的单体或重复单元的聚合物，因此包括三元共聚物、四元聚合物和更高级聚合物。这些不同类型的共聚物在下面单独地讨论为“聚合物I”和“聚合物II”。聚合物I广泛地说，本专利技术的聚合物I组合物是含有马来酸、衣康酸和磺酸部分或重复单元中的至少两个的共聚物形式，尽管此类共聚物也可含有其它重复单元，例如不同的二羧酸和/或磺酸。聚合物I共聚物的具体实例在下面阐述为I类、II类和IIA类共聚物。这些共聚物通常在水分散体或溶液中以部分盐形式使用，在pH值为约0.5-8，更优选约3.5-6.5下。含有马来酸和衣康酸重复单元的I类共聚物广义地说，这类聚阴离子共聚物是美国专利号8,043,995中公开的类型，该专利的全部内容通过引用并入本文。共聚物包括马来酸和衣康酸重复单元，并且如果需要，还包括其它重复单元，例如下面描述的B和C重复单元。所有重复单元可以随机分布在整个共聚物链中。详细地，重复单元B包括马来酸重复单元，但更宽范并且具有通式并且重复单元C包括衣康酸重复单元，但是更宽范并且具有通式其中每个R7独立地和各自地选自由H、OH、C1-C30直链、支链和环状烷基或芳基，C1-C30直链、支链和环状烷基或芳基甲酸酯(C0)、乙酸酯(C1)、丙酸酯(C2)、丁酸酯(C3)等，直至基于C30的酯基、R'CO2基团、OR'基团和COOX基团组成的群组，其中R'选自由C1-C30直链、支链和环状烷基或芳基组成的群组，且X选自由H、碱金属、NH4和C1-C4烷基铵基组成的群组，R3和R4独立地和各自地选自由H、C1-C30直链、支链和环状烷基或芳基组成的群组，R5、R6、R10和R11独立地和各自地选自由H、碱金属、NH4和C1-C4烷基铵基组成的群组，Y选自由Fe、Mn、Mg、Zn、Cu、Ni、Co、Mo、V、W、碱金属、碱土金属、多原子阳离子含有任何前述物质(例如，VO+2)、胺及其混合物组成的群组；且R8和R9独立地和各自地选自由无(即，基团不存在)、CH2、C2H4和C3H6组成的群组。可以理解，I类共聚物通常具有不同类型和顺序的重复单元。例如，包含B和C重复单元的I类共聚物可包括所有三种形式的B重复单元和所有三种形式的C重复单元，只要所述共聚物含有马来酸和衣康酸重复单元。在主要由B和C重复单元组成的I类共聚物的情况下，R5、R6、R10和R11独立地和各自地选自由H、碱金属、NH4和C1-C4烷基铵基组成的群组。I类共聚物可具有宽范围的重复单元浓度。例如，具有不同B:C比例(例如，10:90、60:40、50:50、40:60和90:10)的I类共聚物被本专利技术所涵盖和包含。此类共聚物可以通过改变最终产物最终产生的反应混合物中的单体量来制备，且B和C类型重复单元可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种聚合物组合物，其包含具有选自由马来酸、衣康酸和磺酸重复单元组成的群组中的至少两个重复单元的第一共聚物，和具有马来酸和烯烃重复单元的第二共聚物。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.02.18 US 62/296,7521.一种聚合物组合物，其包含具有选自由马来酸、衣康酸和磺酸重复单元组成的群组中的至少两个重复单元的第一共聚物，和具有马来酸和烯烃重复单元的第二共聚物。2.根据权利要求1所述的组合物，所述第一共聚物之中具有至少约85wt％的马来酸和衣康酸重复单元。3.根据权利要求2所述的组合物，所述第一共聚物基本上由马来酸和衣康酸重复单元组成。4.根据权利要求1所述的组合物，所述第一共聚物还包括磺酸重复单元。5.根据权利要求1所述的组合物，所述第二共聚物具有一个或多个烯烃重复单元，每个烯烃重复单元含有约2-8个碳原子。6.根据权利要求5所述的组合物，所述烯烃重复单元选自由乙烯和异丁烯重复单元，及其混合物组成的群组。7.根据权利要求1所述的组合物，所述第二共聚物基本上不含酰胺和酸酐基团。8.根据权利要求1所述的组合物，所述第一和第二共聚物是部分盐的形式。9.根据权利要求1所述的组合物，所述聚合物组合物是水性分散体或溶液形式。10.根据权利要求9所述的组合物，所述聚合物组合物以提供共聚物固体含量为约1-60wt％的含量存在，基于取100wt％的所述水性分散体或溶液的总重量。11.根据权利要求9所述的组合物，所述组合物具有约0.5-8的pH。12.根据权利要求1所述的组合物，所述第一共聚物的分子量为约2,000-15,000Da，所述第二共聚物的分子量高达约70,000Da。13.根据权利要求1所述的组合物，所述第一共聚物与所述第二共聚物的重量比为约1:19至约19:1。14.根据权利要求1所述的组合物，其包括染料和一种或多种染料溶剂。15.根据权利要求14所述的组合物，所述染料包含酸性紫17，所述溶剂包含二丙二醇。16.根据权利要求1所述的组合物，其包括单独量的两种不同的第二共聚物，所述第二种共聚物之一的分子量高达约70,000Da，且所述第二种共聚物中的另一种的分子量为至少约200,000Da。17.根据权利要求1所述的组合物，所述组合物包括相应量的所述第一和第二共聚物作为干燥的共聚物固体。18.一种包含磷肥的复合物，所述磷肥具有包含具有选自由马来酸、衣康酸和磺酸重复单元组成的群组中的至少两个重复单元的第一共聚物，和具有马来酸和烯烃重复单元的第二共聚物的聚合物组合物。19.根据权利要求18所述的复合物，所述第一共聚物之中具有至少约85wt％的马来酸和衣康酸重复单元。20.根据权利要求19所述的复合物，所述第一共聚物基本上由马来酸和衣康酸重复单元组成。21.根据权利要求18所述的复合物，所述第一共聚物还包括磺酸重复单元。22.根据权利要求18所述的复合物，所述第二共聚物具有一个或多个烯烃重复单元，每个烯烃重复单元含有约2-8个碳原子。23.根据权利要求22所述的复合物，所述烯烃重复单元选自由乙烯和异丁烯重复单元，及其混合物组成的群组。24.根据权利要求18所述的复合物，所述第二共聚物基本上不含酰胺和酸酐基团。25.根据权利要求18所述的复合物，所述第一和第二共聚物是部分盐的形式。26.根据权利要求18所述的复合物，所述聚合物组合物是水性分散体或溶液形式。27.根据权利要求26所述的复合物，所述聚合物组合物以提供共聚物固体含量为约1-60wt％的含量存在，基于取100wt％的所述水性分散体或溶液的总重量。28.根据权利要求26所述的复合物，所述组合物具有约0.5-8的pH。29.根据权利要求18所述的复合物，所述第一共聚物的分子量为约2,000-15,000Da，所述第二共聚物的分子量高达约70,000Da。30.根据权利要求18所述的复合物，所述第一共聚物与所述第二共聚物的重量比为约1:19至约19:1。31.根据权利要求18所述的复合物，所述肥料是固体肥料，所述组合物与...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·马佐，G·马佐，
申请(专利权)人：沃戴申生命科学美国有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US