具有缓释氮化合物的肥料组合物及其形成方法技术

公开了通过熔融工艺形成具有缓释氮化合物的肥料组合物的方法。所述方法包括将结晶聚乙烯蜡与尿素和甲醛混合以形成熔融亚甲基脲混合物。熔融亚甲基脲混合物内容物发生反应以形成缓释氮化合物。还公开了由缓释氮化合物形成或包括缓释氮化合物的肥料组合物。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有缓释氮化合物的肥料组合物及其形成方法
本专利技术一般地涉及具有缓释氮化合物的肥料组合物和通过熔融工艺制作这种肥料组合物的方法。
技术介绍
肥料组合物需要包含缓释氮化合物以向植物提供延长的养分释放，使养分向地下的淋溶最小化，并使最佳植物生长所需的肥料施用次数最少化。但是，常规的缓释氮化合物生产遭受许多不良性质的影响。例如，常规的缓释氮化合物生产，比如通过水性工艺或通过涂敷工艺，会具有存在多次耗时步骤的复杂生产工艺，高耗能，并形成氮化合物的混合物，该混合物的理想缓释氮化合物与其他氮化合物(比如冷水不溶性氮化合物)的比例不理想。
技术实现思路
根据一个实施例，一种形成具有缓释氮化合物的肥料组合物的方法包括：在第一温度下混合尿素、甲醛和聚乙烯蜡以形成熔融亚甲基脲混合物，将所述熔融亚甲基脲混合物的温度升高到反应温度以引起尿素和甲醛的反应以形成肥料组合物，以及在高于所述反应温度的第二温度下对所述肥料组合物进行热处理。根据另一实施例，一种形成具有缓释氮化合物的肥料组合物的方法包括：在第一温度下混合尿素、甲醛和聚乙烯蜡以形成熔融亚甲基脲混合物，将所述熔融亚甲基脲混合物维持在所述第一温度以从尿素和甲醛的反应中形成肥料组合物，以及在高于所述第一温度的第二温度下对所述肥料组合物进行热处理。根据另一实施例，一种肥料组合物包括缓释氮化合物。所述缓释氮化合物包括亚甲基二脲(“MDU”)和二亚甲基三脲(“DMTU”)中的至少一种。所述MDU和DMTU中的至少一种包括所述肥料组合物中的氮总量的约35％或更多。所述肥料组合物表现出以下中的至少一个：(a)在约150℃的温度下测量时约0.1Pas至约0.20Pas的复数粘度；(b)在约150℃的温度下测量时约0.02Pas至约0.06Pas的动态(绝对)粘度；以及(c)在约150℃的温度下测量时约0.5Pa至约1.2Pa的粘性模量。根据另一实施例，一种肥料组合物包括缓释氮化合物。所述缓释氮化合物本质上包括亚甲基二脲(“MDU”)、二亚甲基三脲(“DMTU”)、和冷水不溶性氮。所述MDU和DMTU包括所述肥料组合物中的氮总量的约35％或更多。所述冷水不溶性氮包括所述肥料组合物中的氮总量的约1％至约15％。所述肥料组合物表现出以下中的至少一个：(a)在约150℃的温度下测量时约0.1Pas至约0.20Pas的复数粘度；(b)在约150℃的温度下测量时约0.02Pas至约0.06Pas的动态(绝对)粘度；以及(c)在约150℃的温度下测量时约0.5Pa至约1.2Pa的粘性模量。根据另一实施例，一种肥料组合物通过工艺形成，所述工艺包括：在第一温度下混合尿素、甲醛和聚乙烯蜡以形成熔融亚甲基脲混合物，将所述熔融亚甲基脲混合物的温度升高到反应温度以引起尿素和甲醛的反应以形成肥料组合物，以及在高于所述反应温度的第二温度下对所述肥料组合物进行热处理。根据另一实施例，一种肥料组合物通过工艺形成，所述工艺包括：在第一温度下混合尿素、甲醛和聚乙烯蜡以形成熔融亚甲基脲混合物，将所述熔融亚甲基脲混合物维持在所述第一温度以从尿素和甲醛的反应中形成肥料组合物，以及在高于所述第一温度的第二温度下对所述肥料组合物进行热处理。附图说明图1描绘了示出在若干示例组合物中的尿素与甲醛的比例的等高线图。图2A描绘了示出从图1的示例组合物形成的MDU和DMTU的量的等高线图。图2B描绘了示出从图1的示例组合物形成的冷水不溶性氮(“CWIN”)的量的等高线图。图3描绘了示出图1、图2A和图2B的示例组合物的粘度的等高线图。图4描绘了树脂改性剂覆盖亚甲基脲树脂产物的图示。图5是示例组合物的扫描电子显微镜图像。具体实施例本专利技术一般地描述了利用熔融工艺形成具有缓释氮化合物的肥料组合物的方法。如本文所用，缓释氮化合物意指在将氮化合物施用于植物之后向植物提供较短和/或较长持续时间的氮释放的氮化合物。通常，包括缓释氮化合物的肥料可以在数周至数月的时段内使植物获得氮。从本专利技术中一般地描述的方法形成的缓释氮化合物包括理想的短链亚甲基脲产物，例如亚甲基二脲(“MDU”)和二亚甲基三脲(“DMTU”)以及长链冷水不溶性氮化合物。可以理解，缓释氮化合物如MDU和DMTU可以在熔融条件下由尿素和甲醛的链构建形成。在这种条件下，尿素和甲醛会发生一系列反应，这生成具有变化的链长度的亚甲基脲产物。例如，尿素分子可以与甲醛分子反应以生成单羟甲基脲分子。然后单羟甲基脲分子可以与另一脲分子反应以形成亚甲基二脲或MDU。可以理解，脲分子、甲醛分子和单羟甲基脲分子的持续反应可以生成具有更长链长度的亚甲基脲产物，包括二亚甲基三脲、三亚甲基四脲等。这些反应可以在熔融尿素和熔融甲醛的反应温度下发生。根据某些实施例，反应温度可以发生在约110℃至约140℃的温度范围、约120℃至约135℃的温度范围、或约129℃的温度。如本文所用，熔融态是指部分熔融态、基本上熔融态或完全熔融态。除非另有说明，否则温度是在标准压力(例如，约1atm)下测量的。然而，可以理解，具有比MDU和DMTU长的链长度的亚甲基脲产物可以被认为是冷水不溶性氮化合物，因为当用作肥料时，此类化合物具有有限的水溶性。通常，冷水不溶性氮化合物是不理想的，因为这类化合物不易使植物获得氮，也无法提供有意义的施肥效益。相反，MDU和DMTU被认为是理想的，因为它们提供了平衡的水溶性度量，并有利地使氮在数周至数月的时段内可用于植物。本文所述方法可与其他含氮化合物(比如，冷水不溶性氮化合物)以有利的比例形成理想的缓释氮化合物(比如，MDU和DMTU)。通常，熔融工艺可以通过将树脂改性剂包含在尿素和甲醛的熔融混合物中来产生缓释氮化合物的这种理想比例。具体地，已经发现在尿素和甲醛的熔融混合物中包含合适的树脂改性剂会阻碍熔融的尿素和甲醛形成亚甲基脲反应产物的反应性。有利地，由树脂改性剂引起的降低的反应动力学可以有利于形成理想的短链亚甲基脲反应产物，包括MDU和DMTU，而不利于形成长链的冷水不溶性氮化合物。例如，本文所述的熔融工艺可以形成反应产物的混合物，其中在某些实施例中氮总量的约30％或更多为MDU和DMTU中的至少一个，在某些实施例中氮总量的约35％或更多为MDU和DMTU中的至少一个，在某些实施例中氮总量的约40％或更多为MDU和DMTU中的至少一个，在某些实施例中氮总量的约45％或更多为MDU和DMTU中的至少一个，以及在某些实施例中氮总量的约50％或更多为MDU和DMTU中的至少一个。在任何这样的实施例中，反应产物的混合物中氮总量的约15％或更少可以是冷水不溶性氮。例如，在某些实施例中，反应产物的混合物中氮总量的约10％或更少可以是冷水不溶性氮，并且在某些实施例中，反应产物的混合物中氮总量的约8％或更少可以是冷水不溶性氮。在某些实施例中，反应产物的混合物中氮总量的约1％至约15％可以是冷水不溶性氮。如图所示，反应产物的混合物中氮总量的约35％可以是MDU或DMTU中的至少一个，并且氮总量的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种形成具有缓释氮化合物的肥料组合物的方法，所述方法包括：/n在第一温度下混合尿素、甲醛和结晶聚乙烯蜡以形成熔融亚甲基脲混合物；/n将所述熔融亚甲基脲混合物的温度从所述第一温度升高到反应温度，以引起尿素和甲醛的反应，从而形成肥料组合物；以及/n在高于所述反应温度的第二温度下对所述肥料组合物进行热处理。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180425 US 62/662,5711.一种形成具有缓释氮化合物的肥料组合物的方法，所述方法包括：
在第一温度下混合尿素、甲醛和结晶聚乙烯蜡以形成熔融亚甲基脲混合物；
将所述熔融亚甲基脲混合物的温度从所述第一温度升高到反应温度，以引起尿素和甲醛的反应，从而形成肥料组合物；以及
在高于所述反应温度的第二温度下对所述肥料组合物进行热处理。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述结晶聚乙烯蜡具有以下中的一个或多个：
约600至约1,200的分子量；
约1.02至约1.7的多分散度；以及
约65％至约96％的结晶度。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述结晶聚乙烯蜡具有约1.08至约1.09的多分散度。


4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，所述第一温度在从约50℃至约120℃的范围内。


5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，所述反应温度在从约125℃至约135℃的范围内。


6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，所述反应温度为约129.5℃。


7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，所述熔融亚甲基脲混合物被保持在所述反应温度约15分钟至约30分钟。


8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，所述第二温度在从约135℃至约150℃的范围内。


9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，所述第二温度为约138℃。


10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，所述肥料组合物的热处理执行约5分钟至约15分钟。


11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，尿素与甲醛的摩尔比为约3.1:1至约3.35:1。


12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，所述熔融亚甲基脲混合物包含约2.5％至约7.5％重量百分比的所述结晶聚乙烯蜡。


13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，所述熔融亚甲基脲混合物基本上不含添加水。


14.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，所述结晶聚乙烯蜡被添加至尿素和甲醛的混合物。


15.根据权利要求1至13中任一项所述的方法，其中，甲醛被添加至尿素和结晶聚乙烯蜡的混合物。


16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中，肥料组合物包含亚甲基二脲(“MDU”)和二亚甲基三脲(“DMTU”)中的至少一种，并且其中MDU和DMTU中的至少一种包含所述肥料组合物中的氮总量的约35％或更多。


17.根据权利要求16所述的方法，其中，MDU或DMTU中的至少一种包含所述肥料组合物中的氮总量的约45％或更多。


18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中，所述肥料组合物包含约8％或更少的冷水不溶性氮。


19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中，所述结晶聚乙烯蜡至少部分地覆盖所述缓释氮化合物。


20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中，所述肥料组合物表现出在约80天或更长时间上的氮释放。


21.根据权利要求1至20中任一项所述的方法，其中，所述肥料组合物表现出在约150℃的温度下测量时约0.1Pas至约0.20Pas的复数粘度。


22.根据权利要求1至21中任一项所述的方法，其中，所述肥料组合物表现出在约150℃的温度...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·E·汤普森，
申请(专利权)人：OMS投资公司，
类型：发明
国别省市：美国;US