CN1324335A - 可浇注水性含硼组合物及其制备方法 - Google Patents

可浇注水性含硼组合物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种可浇注水性含硼悬浮液,该水中的悬浮体包括8－13%重量五硼酸钠形式的硼,占组合物总重量0.1－3%重量的膨胀粘土,以及占组合物总重量0.05－0.2%重量的多糖。根据本发明的水性组合物易于使用。可以将其直接使用,如合适,也可以稀释后使用。

Description

可浇注水性含硼组合物及其制备方法
本发明涉及可浇注(pourable)水性含硼组合物及其制备方法，特别是具有高的硼含量的可浇注水性含硼组合物及其制备方法。
使用有机溶剂制备硼含量高的硼酸盐溶液是已知的。美国专利说明书US4332609介绍了一种给植物施肥的方法，该方法将硼酸化合物与链烷醇胺或脂族多胺，特别是单乙醇胺的反应产物应用于植物。该反应产物是水溶性的，这样可以溶解于水以便用于作物。生产例如单乙醇胺的反应产物，增加了将硼用于作物的成本。
美国专利说明书US4572733使用另外一种有机溶剂，介绍了一种所谓的储存稳定的浓缩物，它通过将第一硼化合物溶解于可与水混溶的乙二醇溶剂中形成溶液，然后将第二硼化合物的微细颗粒分散到该溶液中形成。使用时，用水稀释该储存稳定的浓缩物并施用于作物。
已提出使用水性硼酸盐悬浮体配方处理木材。AU-A-574389提出一种防腐剂的使用，防腐剂含有硼盐的胶态微晶悬浮体和增稠剂，增稠剂用于保持悬浮体的稳定性。类似地欧洲专利EP-A-0289317介绍了一种木材防腐组合物，该组合物包括一种可以为微晶悬浮体的含硼防腐剂，粒度为例如10-30μm，和一种优选量为0.25-3.0％重量的例如多糖黄原胶增稠剂。采用加热通过形成硼酸盐溶液，快速冷却得到晶体，加入增稠剂以维持晶粒处于悬浮态，由此得到上述组合物。这种组合物稠厚而成糊状。
现在已经发现，使用含膨胀粘土和多糖的抗沉降体系可制备硼含量高的水性可浇注含硼酸盐组合物。
根据本发明的一个方面，提供一种可浇注的水性含硼酸盐悬浮体，该在水中的悬浮体含有按重量计8-13重量％五硼酸钠形式的硼，以及占组合物总重量0.1-3％的膨胀粘土和占总重量0.05-0.2％的多糖。
惊奇地发现水性悬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应而不是稠化效应。浓度高于上述水平时，粘土和多糖将使得悬浮体发生不期望的增稠。根据本发明，可以容易地得到含硼酸盐的水性悬浮液，一方面具有高的硼含量，另一方面是可浇注的，使其易于为用户使用。因此根据本发明的组合物可以直接喷雾，或者由水或水性体系稀释后浇注施用，如浇注到作物上，或者用于其他需要水性可溶硼酸盐悬浮液的场合。
根据本发明的组合物是可浇注的，同时在物理上是稳定的，即该组合物具有：(a)低应力(剪切速率)下如稳定保存和运输条件下具有足够高的粘度，以便防止颗粒沉积或明显的分离；以及(b)在特殊的应力(取决于施用)如浇注、泵送或喷雾条件下具有足够快的粘度下降，从而保证了施用时产品的可浇注性。
因此根据本发明的悬浮液保存或受到轻微振荡如运输时不会发生分离。典型地在这种条件下，悬浮液受到的剪切速率低于1sec-1，如保存时，在0.001-0.1sec-1之间。在较高的剪切速率下，组合物可以被浇注、泵送或喷雾。
根据本发明的可浇注水性含硼组合物可以含有按重量计8-13％以五硼酸钠存在的硼，通常为按重量计9.5-12.5％以五硼酸钠存在的硼，最好为10-12％重量以五硼酸钠存在的硼。
根据本发明，可以用于悬浮液的适当的膨胀粘土，包括蒙脱石族的粘土尤其是富钠蒙脱石粘土和钠蒙脱石粘土，其中有一些在商业上已知为澎润土，类似蒙脱石的矿物如锂蒙脱石和海泡石。
根据本发明，用于悬浮液的膨胀粘土合适的量为按重量计占组合物总重量的0.5-1.5％(如大约1％)。通常组合物含1-1.5重量％之间的蒙脱石如可由IMV Nevada得到的IGB粘土矿物。当使用其他粘土时，如富钠的钙澎润土，如由Fordamin有限公司生产的澎润土MB300S，所需粘土量可最高达到3重量％，最好为约2.5重量％。
可使用的多糖包括在其他场合已知作用胶凝或稠化剂的那些。在根据本发明的组合物中尤其优选黄原胶。使用的多糖如黄原胶的量以组合物的总重量为基准，可以例如在0.05-0.2％之间，优选在0.05-0.16％之间，更优选在0.08-0.15％或0.08-0.14％之间，最优选为0.1％或0.12％。
可选择的分散剂，如丙烯酸类聚合物，或水溶性聚合物分散剂如聚环氧乙烷、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，可以在本发明悬浮液的生产中将其先于多糖添加。这可以帮助多糖在水中的分散。分散剂可以是少量的，例如可以使用0.05-1重量％之间，一般为约0.1重量％的聚丙烯酸酯分散剂。
根据本发明，以组合物的总重量为基准，优选的悬浮液含：
10-12重量％以五硼酸钠存在的硼；
0.5-1.5重量％的IGB；
0.05-0.16，如0.15重量％的黄原胶；
0.00-0.5重量％聚乙烯酸酯分散剂；
其余为水。
混入的抗沉降剂的量显然取决于所得悬浮颗粒的大小和浓度。一般而言，悬浮液包括主要尺寸在10μm以下的颗粒，如在0.1-10μm之间，优选尺寸低于5μm(如0.1-5μm)。
五硼酸钠和粘土和多糖之间的相互作用导致粘度下降的本质，还不十分清楚。令人惊奇的的是，加入通常被认为能够起稠化效应的组分，其结果却观察到粘度降低。
根据本发明的悬浮液可以通过任何合适的路径制备。适当的是五硼酸钠可以在悬浮液中制备，通常在硼酸与水合四硼酸钠、优选为五水合四硼酸钠反应时经搅拌原位形成，而将在水中预混的其它成分在反应之中、之前或之后加入。
根据本发明，提供一种制备悬浮液的方法，该方法包括，在水性悬浮体中使硼酸与四硼酸钠，通常以基本上五硼酸钠的化学计量在搅拌下进行反应，在反应之前、之中或之后，加入到悬浮液的是，或将悬浮液加入到粘土、多糖以及其他任何成分，它们也分散在水中。
根据一个实施方案，提供一种制备根据本发明悬浮液的方法，包括：形成粘土、多糖与任何其他成分与水的混合物，加入基本上为五硼酸钠化学计量的量的硼酸和水合四硼酸钠，使其在搅拌下进行反应。
硼酸盐原料的颗粒大小不重要。可以为颗粒状、晶体或细分散的形式。另外，硼酸盐也可以湿饼或浆料形式添加。
根据本发明的一个方面，所述水可以来自本领域中所熟知的硼酸或四硼酸钠制造工艺的工艺液体，这种水中饱和有相应硼酸或四硼酸钠。
根据制造商的推荐最好将粘土分散到水(选择性地含有分散剂)中(大约为10分钟)。根据制造商的推荐，将多糖添加到悬浮液中并溶解(大约50分钟)。由此导致粘土水合。此过程之后，可将混合物选择性地加热如最高到约50℃，如35-40℃，合适的为约38℃。然后加入硼酸和四硼酸钠，使混合物在搅拌条件下进行反应，通常为约半小时到一个半小时，最好约45分钟，即直到粗大颗粒基本全部反应，如1小时之后。任何时候硼酸成分和硼酸钠反应产物都不应该完全溶解。可将混合物然后释放到一个存储容器或将其密封。一般而言，反应应该在静置下继续进行，直到任何残留的粗大颗粒消失，例如，静置一个晚上。
反应是吸热的导致最初的温度下降。反应可以在20℃下进行，5-10分钟后吸热使温度冷却到约12℃，而当结晶几乎完成时如约30分钟之后，放热使温度升高到约20℃。20℃的温度，即不需要外部加热，是用来分散粘土和多糖的优选温度。然而，在加入硼酸和四硼酸钠之前，可能希望加热粘土和多糖悬浮液。如果温度变的太高，如高达80℃，晶体尺寸将大得不可接受。但最高达50℃的温度，如35-40℃，合适的为约38℃，是可有利使用的，不会对颗粒大小产生有害作用。悬浮液中的晶体颗粒大小大部分在0.1-10μm之间。当在反应进行时加热，通常将缩短反应时间。
硼酸和四硼酸钠反应形成五硼酸钠。所用反应物通常使用在其化学计量比Na2O∶5B2O3。任何过量的硼酸或四硼酸钠将不发生反应而可导致最终产物中出现粗大晶粒。在一些应用中可能需要过量的硼酸。在这种情况下，当需要细小的硼酸时，悬浮体可以湿磨。在本方明的一种改变中，可将细分散的硼酸加入到形成的悬浮液中。意外的是，其形成产物具有与未添加硼酸得到的产物相同的流动性质。这种情况例如当存在的硼酸使总硼含量从10增加到11％的情形。
根据本发明的组合物可以用作肥料。
当将硼用于作物时，根据本发明的组合物与其他植物肥料是相容的并可一起使用进行同时喷洒。但是，当与常规氮肥N39混用时，为保证相容性，粘土应该选择IGB并将其与黄原胶和丙烯酸类聚合物分散剂一起使用，所述分散剂有助于在N39中分散组合物的各成分。
在一些应用场合中，本发明的组合物还可以很方便地加入少量其他的微量营养素、除草剂、杀菌剂或杀虫剂。
根据本发明，提供一种例如以肥料形式处理作物的方法，该方法包括：(a)将根据本发明的悬浮液用水稀释，选择性地在存在另一种处理剂
的条件下；(b)将稀释的组合物施用于作物或作物生长的地方或将要生长的地
方。
提供另一种例如以肥料形式处理作物的方法，该方法包括将根据本
发明的悬浮液，在选择性地存在另一种处理剂的情况下，将其施用于
作物或作物生长的地方或将要生长的地方。
参考下面的实施例对本发明进行进一步的说明。
                     实施例1
可浇注水性含硼悬浮液按下述方法制备：
将20℃水(4698g)加入5升的反应容器，以500rpm的速度搅拌。加入12g DispexN40丙烯酸类聚合物(来自Allied Collids)，再加入123g IGB蒙脱石粘土(来自IMV Nevada)。持续搅拌10分钟，再加入12g Kelzan黄原胶(来自Kelco Industrial Biopolymers)，再持续搅拌50分钟。
将混合物转入到10升的反应容器中，使用锯齿状搅拌盘以1000rpm的速度搅拌，以保证所有组合物成分的均匀搅拌。加入4200g OptiborTG硼酸(来自US Borax Inc.)，紧接着加入3300gNeobor五水合硼砂(来自U.S.Borax Inc.)。再持续搅拌60分钟。
产物为可浇注悬浮液，含有10重量％以五硼酸钠存在的硼，悬浮颗粒的大小小于10μm。
                    实施例2-6
采用实施例1的方法，加入的各成分含量如下面表1所示。
每种情况得到一种可浇注稳定细合物。
实施例号  BA(g)  Neobor(g)  IGB(g) Kelzan(g) Dispex(g) 水(g) 产物中％B
 2  4200  3300  123(1.0％) 12(0.1％) - 4709  10.0
 3  4200  3300  112(1.0％) 11(0.1％) - 3599  11.0
 4  4200  3300  112(1.0％) 11(0.1％) 11(0.1％) 3588  11.0
 5  4200  3300  103(1.0％) 10(0.1％) - 2674  12.0
 6  4200  3300  103(0.1％) 10(0.1％) 10(0.1％) 2664  12.0
BA-硼酸％B表示以五硼酸钠存在的硼的百分比。
                   实施例7
将247g(2重量％)膨润土分散到40℃的水中(4585g)，搅拌10分钟。加入12g(0.1重量％)Kelzan黄原胶，再继续搅拌50分钟。
将硼酸(4200g)与五水合硼砂(3300g)加入得到混合物中。使用锯齿状叶片以850rpm的速度搅拌所得混合物45分钟。
产物是可浇注的稳定悬浮液，含10％重量五硼酸钠形式的硼，悬浮颗粒的粒径小于10μm。
                  实施例8
将温度为20℃的水(132.5千克)倒入200升的槽中，使用直径为10cm的锯齿状头部以200rpm的速度搅拌。加入0.35千克(0.1重量％)的Dispex分散剂之后，再加入3.5千克(1重量％)的IGB粘土。持续搅拌10分钟，再加入0.35千克(0.1重量％)的Kelzan黄原胶，再持续搅拌50分钟。
将混合物转入装有夹套的500升的槽中，使用直径为25cm的双翼高效刮板进行搅拌。然后通过泵送蒸汽经过加热夹套将混合物加热到38℃。将硼酸(119.5kg)和五水合硼砂(94千克)加入到槽中，以100rpm的速度搅拌75分钟。
产物是可浇注的稳定悬浮液，含有10重量％五硼酸钠形式的硼。

Claims (18)

1．一种可浇注水性含硼悬浮体，该水中的悬浮体含有占组合物总重量8-13重量％五硼酸钠形式的硼，0.1-3重量％的膨胀粘土，以及占组合物总重约0.05-0.2重量％的多糖。
2．根据权利要求1的悬浮体，含有9.5-12.5重量％五硼酸钠形式的硼。
3．根据权利要求1的悬浮体，含有10-12重量％五硼酸钠形式的硼。
4．根据上述任何一项权利要求的悬浮体，含有占组合物总重量0.5-1.5重量％的膨胀粘土。
5．根据权利要求4的悬浮体，含有占组合物总重量大约1重量％的膨胀粘土。
6．根据上述任何一项权利要求的悬浮体，其中膨胀粘土是蒙脱石粘土、类似蒙脱石的矿物或海泡石。
7．根据权利要求6的悬浮体，其中膨胀粘土是富钠蒙脱石粘土、钠蒙脱石粘土、锂蒙脱石或海泡石。
8．根据上述任何一项权利要求的悬浮体，具有0.1-10μm的颗粒尺寸。
9．根据上述任何一项权利要求的悬浮体，其中所用多糖为黄原胶。
10．根据上述任何一项权利要求的悬浮体，还含有一种分散剂。
11．根据权利要求10的悬浮体，其中分散剂是聚丙烯酸酯。
12．根据上述任何一项权利要求的悬浮体，还含有硼酸颗粒。
13．根据权利要求1的悬浮体，基本如实施例1-8中任一个所述。
14．一种制备如上述任何一项权利要求中悬浮体的方法，包括：在水性悬浮液中，使硼酸与四硼酸钠在搅拌的条件下反应，在粘土、多糖和任何其他成分的存在下形成五硼酸钠。
15．如权利要求14的方法，其中，形成了粘土、多糖和任何其他成分与水的混合物，将基本以五硼酸钠化学计量的量的硼酸和水合四硼酸钠加入，使其在搅拌下反应。
16．一种由权利要求14或15的方法制备的如权利要求1所述的悬浮体。
17．一种处理作物的方法，包括：
(a)将权利要求1-13任何一项的悬浮体用水稀释，任选地存在其它处理剂；以及
(b)将稀释的组合物施用于作物或作物生长的地方或将要生长的地方。
18．一种处理作物的方法，包括：将权利要求1-13中任一项的悬浮体，任选地在其它处理剂存在的情况下，施用于作物或生长作物的地方或作物将要生长的地方。
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