CN108601331A - 低尘动物垫料 - Google Patents
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Abstract
提供了载体材料及其在动物垫料中的用途，其中载体材料在处理期间表现出减少的粉尘形成。载体材料包括：膨润土；和涂覆在所述膨润土上的粉尘抑制剂，其中所述粉尘抑制剂为一种或多种式(I)的烷氧基化物材料：R‑O‑(AO)z‑H，其中R是H、芳基(例如苯基)或直链或支链C4‑C24烷基；AO在每次出现时独立地为亚乙氧基、亚丙氧基、亚丁氧基或其无规或嵌段混合物；z代表AO的平均摩尔数并在1至80的范围内。
Description
技术领域
本发明一般涉及用于吸收动物废物的动物垫料(animal litter)，更具体地涉及在处理过程中表现出减少的粉尘形成的动物垫料。
背景技术
动物垫料组合物例如猫砂广泛用于收集经训练的动物或农场动物的尿液和粪便。膨润土是动物垫料中常用的载体吸附材料。膨润土与其他载体材料相比具有多种优点。例如，钠膨润土在湿润时聚集形成团块。因此，被污染的垫料可以容易地与未污染的垫料分离。非膨胀膨润土如钙膨润土可通过添加添加剂而聚集或凝胶化。
虽然膨润土是理想的载体材料，但由于它们的小粒径，它们具有在处理时产生大量粉尘的缺点。这种粉尘生成问题是已知的，并且已经提出了各种解决方案。一种方法使用具有某些气味消除材料的盐溶液(CaCl2和MgCl2)以努力减轻粉尘现象。另一种方法采用矿物油部分涂覆动物垫料颗粒以减少粉尘形成。
然而，这些方法具有各种缺点，包括可能对猫砂的最终用途性能要求产生负面影响，例如垫料的流动和在垫料箱中结块。例如，CaCl2和MgCl2是吸湿性盐，其可以从环境空气吸收水分，并且随着时间对载体材料增加潮湿度。这会过早地开始聚集过程并因此降低膨润土的吸收效果。矿物油的疏水性质可能使颗粒结合，因此导致垫料表面积减少，因此降低了膨润土收集和吸收尿液和粪便的效力。
因此，为动物垫料粉尘问题开发新的和改进的解决方案是继续期望的。
发明内容
现在我们已经发现，当处理含有膨润土的动物垫料时形成的粉尘可以通过用具有如本文所述的化学组成的粉尘抑制剂涂覆膨润土来显着降低。
因此，在本发明的一个方面中，提供了用于动物垫料的载体材料。载体材料包括：膨润土；和涂覆在所述膨润土上的粉尘抑制剂，其中所述粉尘抑制剂为一种或多种式I的烷氧基化物材料：
R-O-(AO)z-H (I)
其中R是H、芳基(例如苯基)或直链或支链C4-C24烷基；AO在每次出现时独立地为亚乙氧基、亚丙氧基、亚丁氧基或其无规或嵌段混合物；z代表AO的平均摩尔数，范围为1至80。
另一方面，提供了一种减少含膨润土作为载体材料的动物垫料中的粉尘形成的方法。该方法包括：用本文所述的粉尘抑制剂涂覆膨润土。
具体实施方式
除非另外指明，否则数字范围，例如“从2到10”，包括限定该范围的数字(例如2和10)。除非另外指明，否则比例、百分比、份数等均按重量计。如本文所用，除非另外指明或者另外从上下文明白，否则短语“分子量”或Mw是指用凝胶渗透色谱法(GPC)和聚丙烯酸标准物以常规方式测量的数均分子量。GPC技术在《现代尺寸排阻色谱(Modem Size ExclusionChromatography)》,W.W.Yau,J.J.Kirkland,D.D.Bly；威利-国际科学出版社(Wiley-Interscience),1979中以及在《材料表征和化学分析指南(A Guide to MaterialsCharacterization and Chemical Analysis)》,J.P.Sibilia；德国化学学会出版社(VCH),1988年,第81-84页中详细讨论。本文以道尔顿为单位报道分子量。
亚乙氧基是指-CH2-CH2-O-，亚丙氧基是指-CH2-CH(CH3)-O-或-CH(CH3)-CH2-O-，亚丁氧基是指-CH2-CH(CH2CH3)-O-或-CH(CH2CH3)-CH2-O-。
如上所述，一方面，本发明提供了用于动物垫料的载体材料，该载体材料包含：膨润土；和涂覆在膨润土上的粉尘抑制剂。
膨润土优选为可膨胀材料，例如钠膨润土。也可以使用其他膨润土如钙膨润土。在一些实施方式中，载体材料包含膨润土和碳酸钙的混合物。在一些实施方式中，载体材料具有140至2000微米的平均粒度。在一些实施方式中，粒度在4目至200目的范围内。
该组合物的粉尘抑制剂包含一种或多种式I的烷氧基化物材料：
R-O-(AO)z-H (I)
其中R是H、芳基或直链或支链C4-C24烷基；AO在每次出现时独立地为亚乙氧基、亚丙氧基、亚丁氧基或其无规或嵌段混合物；z代表AO的平均摩尔数，范围为1至80。
在一些实施方式中，式I的烷氧基化物中的R为直链或支链C4-C24烷基，或者直链或支链C4-C20烷基，或者直链或支链C6-C18烷基，或者直链或支链C6-C12烷基，或直链或支链C9-C15烷基。
在一些实施方式中，式I烷氧基化物中的R为H。优选地，当R为H时，AO为亚乙氧基和亚丙氧基的无规或嵌段分布，优选嵌段分布。
当式I中的AO单元代表亚乙氧基、亚丙氧基和亚丁氧基中的一个以上时，这些基团可以以无规或嵌段(包括无规和嵌段的组合)构型存在。在一些实施方式中，嵌段构型是优选的。
在一些实施方式中，式I的烷氧基化物中的AO是亚乙氧基和亚丙氧基的无规或嵌段分布，或者是亚乙氧基和亚丁氧基的无规或嵌段分布。在一些实施方式中，AO是亚乙氧基。优选地，当AO是亚乙氧基时，R不是氢，更优选R是直链或支链C4-C24烷基。
在一些实施方式中，烷氧基化物是两种或更多种式I的材料的混合物。在一些实施方式中，它是独立地选自C4-C20烷基的不同R基团的材料的混合物。
在本发明的一些实施方式中，粉尘抑制剂是式II的烷氧基化物：
R1-O-(PO)x(EO)y-H (II)
其中R1是直链或支链C4-C20烷基；PO是亚丙氧基；EO是亚乙氧基，x是0.5至12；y是2到20。
在一些实施方式中，所述粉尘抑制剂为式II-A的烷氧基化物，其为一种式II的烷氧基化物，其中R1为两个或更多个直链烷基部分的混合物，所述直链烷基部分各自含有4到20偶数个碳原子的一个或多个直链烷基；x为0.5至10；y从2到20。
优选地，式II-A烷氧基化物中的R1表示为种子油衍生的醇的烷基部分的直链烷基部分的混合物。在一些实施方式中，R1具有如表A中的烷基部分分布：
表A
如本文所用，“C16-18”表示“C16、C18或其混合物”。
C6、C14和C16-18烷基部分中的任何一个或多个可以但不一定存在于组合物中。当存在时，只要所有重量百分比总计为100重量％，C6、C14和C16-18烷基部分的量可满足表A中所示的它们各自范围中的任何一个。在一些实施方式中，C6、C14和C16-18烷基部分中的一个或多个以大于零的量存在。在一些实施方式中，C6和C14各自以大于零的量存在，并且C16-18的量也大于零。
在一些实施方式中，式II-A烷氧基化物中的R1具有如表B中的烷基部分分布。
表B
| 量 | 烷基部分 |
| 0重量％至36重量％ | C6 |
| 22重量％-40重量％ | C8 |
| 27重量％-44重量％ | C10 |
| 14重量％-35重量％ | C12 |
| 5重量％至13重量％ | C14 |
| 0重量％至5重量％ | C16-18 |
如表B中的烷氧基化物混合物包括至少四个烷基部分：C8、C10、C12和C14的混合物。C6和C16-18烷基部分中的任何一个或多个可以但不一定存在于优选的烷氧基化物的该优选亚组的烷氧基化物组合物中。当存在时，只要所有重量百分比总计为100重量％，则C6和C16-18烷基部分的量可以满足表A中所示的它们各自的任何范围。
在一些实施方式中，式II-A的R1中的C6的量为零。独立地，在一些实施方式中，R1中C16-18的量不为零。
上面的式II-A包括变量“x”和“y”，它们一起在低聚物分布中建立烷氧基化度。单独地，“x”和“y”分别代表丙氧基化和乙氧基化的程度。在一些实施方式中，丙氧基化程度或“x”落入0.5至7的范围内，优选在0.5至小于4的范围内，更优选在0.5至3的范围内，还更优选在2-3的范围内，甚至更优选在2.5-3的范围内。乙氧基化程度或“y”优选落入2至10的范围内，更优选在2至8的范围内，还更优选在3至8的范围内。
在一些实施方式中，式II-A中x和y的和为1至15。在一些实施方式中，x和y的和为1至7。在一些实施方式中，x在2.5至3的范围内，y在2至10的范围内，并且R1具有如表B中的烷基部分分布。在一些实施方式中，R1中的C6的量为零，R1中的C16-18的量不为零，并且x和y的和为1至7。
在一些实施方式中，式II-A烷氧基化物为源自醇流的C8-16O(PO)2.5(EO)5H(基于原料进料)，其提供如下的烷基部分重量百分比分布：C8＝22.5％，C10＝27.5％，C12＝35％，C14＝12.5和C16＝2.5％。
在一些实施方式中，式II-A烷氧基化物是C8-10O(PO)2.5(EO)5.8H(衍生自由约55％正癸醇和约45％正辛醇组成的醇混合物)和C12-16O(PO)2.5(EO)8H(衍生自由约70％正十二烷醇、25％正十四烷醇和5％正十六烷醇的醇混合物)的混合物，优选两种式II-A材料的比为65:35。
在一些实施方式中，式II-A烷氧基化物为来自种子油的70％C8C10直链醇(R1)和来自种子油的30％C12C14直链醇(R1)的混合物，并且x为3且y为5。在一些实施方式中，式II-A烷氧基化物为来自种子油的70％C8C10直链醇(R1)和来自种子油的30％C12C14直链醇(R1)的混合物，并且x为3且y为7。
在一些实施方式中，式II-A的烷氧基化物具有400至800的分子量。
在一些实施方式中，粉尘抑制剂为式II-B的烷氧基化物，其为一种式II的烷氧基化物，其中R1为直链或支链C6-C12烷基；x是2至11；y从1到15。
在一些实施方式中，式II-B中的R1为直链或支链C6-C10烷基，或者直链或支链C8-C10烷基。在一些实施方式中，R1是直链或支链C8烷基。在一些实施方式中，R1是2-乙基己基(CH3CH2CH2CH2CH(CH2CH3)CH2-)。在一些实施方式中，R1是2-丙基庚基(CH3CH2CH2CH2CH2CH(CH2CH2CH3)CH2-)。在一些实施方式中，式II-B中的x为3至10，或者4至6。在一些实施方式中，式II-B中的y为1至11，或者3至11。在一些实施方式中，式II-B烷氧基化物为C8-C14O-(PO)2-5(EO)5-9-H，其中C8-C14基团为直链或支链的，优选支链的。在一些实施方式中，式II-B烷氧基化物是具有以下平均式的材料或材料混合物：2EH(PO)2(EO)4-H、2EH(PO)3(EO)6.8-H、2EH(PO)5.5(EO)8-H、2EH(PO)9(EO)9-H、2EH(PO)11(EO)11-H、2EH(PO)5(EO)3-H、或2EH(PO)5(EO)6-H(2EH＝2-乙基己基)。在一些实施方式中，式II-B烷氧基化物的分子量为500至1000道尔顿。
在一些实施方式中，粉尘抑制剂是式III的烷氧基化物：
R2-O-(EO)m(BO)n-H (III)
其中R2是直链或支链C9-15烷基；EO是亚乙氧基；BO是亚丁氧基；m为5至15，并且n为1至4。在一些实施方式中，R2是直链或支链C12-C14烷基，优选它是C12烷基。在一些实施方式中，m为8至12，优选10。在一些实施方式中，n是1-3，优选2。在一些实施方式中，R2是直链或支链C12-C14烷基，m是10，并且n是2。在一些实施方式中，R2是直链C12-C14烷基，m是10，并且n是2。
在一些实施方式中，式II的烷氧基化物具有600至1000道尔顿的分子量。
在一些实施方式中，粉尘抑制剂是式IV的烷氧基化物：
HO-(EO)r(PO)s(EO)t-H (IV)
其中EO是亚乙氧基；PO是亚丙氧基；r是2至10；s从20到70；t从2到10。在一些实施方式中，r为2至8，优选r为2-3或其是8。在一些实施方式中，s是30至60，优选30或60。在一些实施方式中，t为2至8，优选t为2-3或其是8。在一些实施方式中，r是2-3，s是30，并且t是2-3。在一些实施方式中，r是8，s是60，并且t是8。在一些实施方式中，该分子具有1500至5000道尔顿的重均分子量。
在一些实施方式中，粉尘抑制剂是式V的烷氧基化物：
R3-O-(EO)y-H (V)
其中R3是直链或支链C6-18烷基；EO是亚乙氧基；y是3至20。在一些实施方式中，R3是直链或支链C12-C14烷基。在一些实施方式中，R3是直链仲C12-C14烷基。在一些实施方式中，y是5至10，优选为7。在一些实施方式中，R3是直链C12-C15烷基，并且该分子具有约515的分子量。
在一些实施方式中，式V烷氧基化物具有400至1000道尔顿的分子量。
式I的烷氧基化物可商购获得，或者它们可以使用已知的合成程序制备。典型的制备可包括在催化剂(例如KOH、NaOH、BF3或DMC(双金属氰化物)如氰化钴锌(Zn3[Co(CN6)]2))存在下醇化合物与环氧乙烷、环氧丙烷和/或环氧丁烷的反应。如果需要无规聚合物，环氧乙烷、环氧丙烷和/或环氧丁烷可以与醇同时反应，或者在嵌段聚合物的情况下可以依次反应。还可以制备嵌段和无规聚合物的组合。
作为更具体的实例，式II-A烷氧基化物优选以以下顺序方式制备，该顺序包括丙氧基化(将PO或聚(氧丙烯))部分添加到醇或醇混合物中以形成PO嵌段)，然后乙氧基化(加入EO或聚(氧乙烯))部分以形成连接到PO嵌段上的EO嵌段)，但是与代表来自醇或醇混合物的烷基部分的R1间隔开。可以从提供烷基部分分布的醇混合物开始，然后依次丙氧基化和乙氧基化该混合物，或单独丙氧基化和乙氧基化选择的醇，然后以足以提供分布的比例组合这些烷氧基化物(丙氧基化醇和乙氧基化醇)，例如，如上表A所示。
可使用本领域技术人员熟知的技术将粉尘抑制剂涂覆在膨润土上。作为非限制性实例，可以将粉尘抑制剂溶解或分散在溶剂(例如水)中。然后可以将分散体与膨润土在混合机中用机械搅拌混合。或者可以将分散体喷涂到膨润土上，例如在移动床中或在膨润土颗粒的下落流中。在一些实施方式中，粉尘抑制剂不含聚合物粘合剂。
对膨润土应施加多少粉尘抑制剂没有特别的限制。在一些实施方式中，可优选的是，基于膨润土和粉尘抑制剂的总干重，粉尘抑制剂的量为0.1-5重量％。
本发明的动物垫料可含有通常在这些材料中发现的其他添加剂。这些包括但不限于以下的一种或多种：结块剂(例如聚乙二醇或羧甲基纤维素)、石灰石(碳酸钙)、填料、湿润剂、崩解剂、气味吸收材料(例如碳酸钠、碳酸钾、硅质材料、乳白色二氧化硅、活性炭、硫酸氢钠络合物或玉米淀粉)、沸石、除尘剂(例如高尔胶、PTFE涂覆的粘土或氟聚合物)、如溴硝丙二醇和银基化合物的抗微生物剂、芳香剂、其它螯合剂(例如二亚乙基三胺五乙酸(DTPA))、石膏、小分子有机酸、具有中和能力的聚合物或酸基(例如乙酸纤维素、聚羧酸酯)、米粉、季胺、益生菌和/或氨氧化细菌。
可以使用本发明的动物垫料的动物的实例包括但不限于家养动物、动物园动物、农场动物、宠物和其一些时间在部分或完全封闭的环境中的其他动物。更具体的实例包括但不限于猫、狗、家禽(例如鸡)、马、牛、猪、兔、山羊和啮齿动物。猫是优选的(因此优选的动物垫料是猫砂)。
现在将在以下实施例中详细描述本发明的一些实施例。
实施例
在实施例中测试的粉尘抑制剂如下：
试剂1：式II-B的烷氧基化物，其中R1是2-乙基己基，x是5，并且y是3。
试剂2：式II-B的烷氧基化物，其中R1是2-乙基己基，x是5，并且y是6。
试剂3：式II-B的烷氧基化物，其中R1是2-乙基己基，x是5，并且y是9。
试剂4：式IV的烷氧基化物，其中r为2至3，s为30，并且t为2-3。
试剂5：式IV的烷氧基化物，其中r是8，s是60，并且t是8。
试剂6：一种烷氧基化物，其为含有来自种子油的70％C8C10直链醇(R1)和来自种子油的30％C12C14直链醇(R1)的式II-A材料的混合物，并且其中x为3且y为7。
试剂7：一种烷氧基化物，其为含有来自种子油的70％C8C10直链醇(R1)和来自种子油的30％C12C14直链醇(R1)的式II-A材料的混合物，并且其中x为3且y为3。
试剂8：式III的烷氧基化物，其中R2是直链C12-C14烷基，m是10，并且n是2。
试剂9：式V的烷氧基化物，其中R3是直链仲C12-C14烷基，并且y是7。
试剂10：式V的烷氧基化物，其中R3为直链C12-C15烷基，并且该分子的分子量为约515。
另外，各样品含有下列结块剂：
PEG 8K：分子量约8,000道尔顿的聚乙二醇。
CMC 10K：分子量约650,000道尔顿的羧甲基纤维素。
为了说明本发明，使用浊度读数和沉降尘埃颗粒读数。浊度读数的方法是分析由本发明组合物提供的颗粒抑制，以通过测量水提取物的浊度来确定来自涂覆和未涂覆动物垫料的水提取物中的颗粒悬浮液。浊度由称为浊度计的仪器测量。
浊度计的浊度单位是浊度法浊度单位(NTU)。高NTU值表示较高的浊度，较低的NTU值表示较低的浊度。涂覆和未涂覆动物垫料的水提取物中的浑浊是由于颗粒悬浮在水中。涂覆的动物垫料的低NTU值表明，从涂覆的动物垫料中提取的颗粒较少，表现出颗粒粉尘抑制。未涂覆的动物垫料具有最高NTU值，表明从动物垫料中提取的颗粒更多。
在这些实施例中，我们分别涂覆钠膨润土和石灰石，并作为50/50混合物，在制剂中留下1％的孔。我们喷洒了粉尘抑制剂作为0.9％活性物，留下0.1％用于结块剂。我们使用聚乙二醇和羧甲基纤维素作为我们的结块剂。对于第一组数据点，我们只使用钠膨润土。我们用敞口的铝锅将钠膨润土放入。然后加入0.1％的结块剂(在喷雾前首先加入结块剂)，并使用喷雾装置在动物垫料上喷洒0.9％的粉尘抑制剂活性物。因此尽可能均匀地将粉尘抑制剂撒布在动物垫料上以尽可能均一。然后立即将动物垫料倒入适当大小的罐子中混合，并通过摇晃和滚动罐子2分钟进行混合。然后将动物垫料倒回铝锅中以干燥。在室温下让动物垫料干燥。
干燥后，将3克动物垫料放入1盎司小瓶中。然后将25毫升去离子水放入1盎司小瓶中3克动物垫料上面。立即将小瓶快速颠倒15次以混合去离子水和动物垫料。紧接着第15次颠倒后，取出上面11毫升，并放入另一个1盎司的小瓶中。立即在浊度计中读取1盎司小瓶。
我们使用AF Scientific Micro 100浊度计获取浊度读数。下表呈现了在时间1小时和24小时的浊度读数。我们还测量24小时内1盎司小瓶中沉积物的高度。较低的浊度读数表明在去离子水中漂浮的颗粒较少，并且取上面11毫升允许我们仅取最小的颗粒(通常导致灰尘现象)。在1盎司小瓶中的沉积使得我们获得一定数量的较小颗粒，同时还考虑了在去离子水存在下粉尘抑制剂的溶解度。用石灰石和用50/50的钠膨润土和石灰石的混合物重复这一过程。
下表显示本发明的粉尘抑制剂降低了浊度和沉降的颗粒。试剂1、试剂6和试剂7表现最好。结果表明，大部分较小的颗粒来源于钠膨润土，并且减轻粉尘问题是减轻钠膨润土的尘化(在24小时后颗粒沉积中可见)。
Claims (11)
1.一种用于动物垫料的载体材料，所述载体材料包含：
膨润土；和
涂覆在所述膨润土上的粉尘抑制剂，其中所述粉尘抑制剂为一种或多种式I的烷氧基化物材料：
R-O-(AO)z-H (I)
其中R是H、芳基或直链或支链C4-C24烷基；
AO在每次出现时独立地为亚乙氧基、亚丙氧基、亚丁氧基或其无规或嵌段混合物；和
z代表AO的平均摩尔数并且在1至80的范围内。
2.权利要求1所述的载体材料，其中所述粉尘抑制剂为式II的烷氧基化物：
R1-O-(PO)x(EO)y-H (II)
其中R1是直链或支链C4-C20烷基；PO是亚丙氧基；EO是亚乙氧基，x是0.5至12；y是2到20。
3.权利要求2所述的载体材料，其中R1为两个或更多个直链烷基部分的混合物，所述直链烷基部分各自含有4到20偶数个碳原子的一个或多个直链烷基；x为0.5至10；y从2到20。
4.权利要求2所述的载体材料，其中R1是直链或支链C6-C12烷基；x是2至11；y从1到15。
5.权利要求1所述的载体材料，其中所述粉尘抑制剂为式III的烷氧基化物：
R2-O-(EO)m(BO)n-H (III)
其中R2是直链或支链C9-15烷基；EO是亚乙氧基；BO是亚丁氧基；m为5至15，并且n为1至4。
6.权利要求1所述的载体材料，其中所述粉尘抑制剂为式IV的烷氧基化物：
HO-(EO)r(PO)s(EO)t-H (IV)
其中EO是亚乙氧基；PO是亚丙氧基；r是2至10；s从20到70；t从2到10。
7.权利要求1所述的载体材料，其中所述粉尘抑制剂为式V的烷氧基化物：
R3-O-(EO)y-H (V)
其中R3是直链或支链C6-18烷基；EO是亚乙氧基；y是3至20。
8.权利要求1-7中任一项所述的载体材料，其进一步包含碳酸钙，其中所述碳酸钙用式I的烷氧基化物材料涂覆。
9.权利要求1-8中任一项所述的载体材料，其中所述粉尘抑制剂不含聚合物粘合剂。
10.一种动物垫料组合物，其包含权利要求1-9中任一项所述的载体材料和任选地以下一种或多种：结块剂、气味吸收材料、抗微生物化合物或芳香剂。
11.一种减少含有作为载体材料的膨润土的动物垫料中的粉尘形成的方法，所述方法包括：用粉尘抑制剂涂覆所述膨润土，所述粉尘抑制剂是式I的烷氧基化物材料：
RaO-(AO)z-H (I)
其中Ra是H、芳基或直链或支链C4-C24烷基；
AO在每次出现时独立地为亚乙氧基、亚丙氧基、亚丁氧基或其无规或嵌段混合物；和
z代表AO的平均摩尔数并且在1至80的范围内。
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