ES2864019T3 - Microencapsulación de Clomazona por medio de un proceso de refinado y microcápsulas específicas producidas de la misma - Google Patents

Abstract

Microcápsulas que contienen Clomazona como único ingrediente activo, para su uso en formulaciones agroquímicas, caracterizadas porque la pared de las microcápsulas se forma mediante una reacción de polimerización interfacial de los materiales que forman la pared: (a) isocianato(s) alifáticos, y (b) isocianato(s) aromáticos, y (c) compuesto(s) de fórmula (I) -derivados de acetilen carbamida- **(Ver fórmula)** en donde R1, R3, R5, R7 son, independientemente, metileno, etileno, n-propileno, isopropileno, n-butileno, isobutileno, sec- butileno, tert-butileno; R2, R4, R6, R8, son, independientemente, hidrógeno, metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, n-butilo, isobutilo, sec-butilo, tert-butilo; R9, R10 son átomos de hidrógeno; en donde las microcápsulas tienen un diámetro medio de 0.3 a 25 μm, y el 90% de las microcápsulas tienen un diámetro inferior a 100 μm, cuando se miden con un analizador de tamaño de partículas por difracción láser convencional, previa dilución habitual con agua bajo agitación.

Description

DESCRIPCIÓN

Microencapsulación de Clomazona por medio de un proceso de refinado y microcápsulas específicas producidas de la misma

La presente invención trata de productos agroquímicos microencapsulados, por medio de microcápsulas y materiales de partida con un perfil toxicológico mucho menor que los materiales de microencapsulación habituales, y con la participación de derivados de acetilen carbamida en la estructura final de la pared de las microcápsulas.

Campo de la invención

Esta invención trata de la microencapsulación de polímeros para la liberación controlada de los ingredientes activos.

Estado de la técnica

El problema abordado en la presente invención es proporcionar microcápsulas, para la liberación controlada de productos agroquímicos de tal manera que se reduzcan los riesgos asociados con la producción y el producto en sí (mediante el uso de materiales que forman las paredes con menor toxicidad en comparación con los procesos industriales actuales) mientras que las microcápsulas producidas de los mismos (y las microcápsulas formuladas) controlan la velocidad de liberación de una manera adecuada para una correcta funcionalidad.

Los métodos de microencapsulación para el suministro de productos agroquímicos se conocen desde finales de los 40. Los métodos físicos, la separación de fases y la reacción interfacial son los tres procedimientos principales para la microencapsulación. La polimerización interfacial más exitosa para la microencapsulación de productos agroquímicos fue desarrollada a principios de los 70 por Scher et al. (Stauffer Chemical Company), y muchas patentes del grupo de Stauffer (después Zeneca, luego ICI y actualmente Syngenta) se han concedido en base a modificaciones del mismo concepto inicial, es decir, la formación de una pared de microcápsulas de poliurea para encerrar los productos químicos.

La presente invención comprende varios aspectos. En este caso, el campo requiere los efectos sinérgicos o combinados de muchos parámetros, empezando con los reactivos, los materiales que se van a encapsular hasta las modificaciones finales para las formulaciones definitivas de aplicación industrial, especialmente en agricultura, para la correcta funcionalidad final.

i) describimos un proceso industrial de microencapsulación que nunca se ha enseñado antes, que incluye el uso de un isocianato aromático y un isocianato alifático y derivados de acetilen carbamida (ACDs) como materiales que forman la pared.

ii) Los materiales incluidos en nuestras microcápsulas tienen una velocidad de liberación particular, siendo en algunas realizaciones más beneficiosos que los productos comerciales actuales, y siendo en algunas realizaciones una alternativa (menos tóxica) a los procesos actuales, que van desde la liberación rápida (por ejemplo, lambdacihalotrina), liberación mantenida (por ejemplo, flurocloridona, clomazona) y prácticamente ninguna liberación, por ejemplo (ceras de cambio de fase).

iii) Las formulaciones agroquímicas descritas en la presente memoria son novedosas y funcionalmente aceptables, lo que significa que se pueden usar en el campo ya que actualmente se están usando las formulaciones microencapsuladas actuales, con la misma maquinaria, precauciones y procedimientos a los que el agricultor está acostumbrado, o con el mismo uso en tejidos y recubrimientos para PCMs, o el mismo uso en reacciones para catalizadores microencapsulados que los catalizadores microencapsulados actuales.

iv) Las formulaciones secas de las microcápsulas se pueden utilizar para la microencapsulación de PCMs, incorporando a las ceras o aceites de la fase oleosa con puntos de fusión en el intervalo de 0 a 50°C (que pueden constituir el único disolvente oleoso) o dispersando los materiales sólidos. en una fase oleosa apropiada, también para catalizadores y materiales termoestables,

Tenga en cuenta que nos referiremos a los derivados de acetilen carbamida con las siglas ACDs.

Nos referiremos a formulaciones de microcápsulas en agricultura a cualquier tipo de formulaciones agroquímicas que contengan microcápsulas, y no solo a las formulaciones habituales de "Capsule Suspension" (CS). Ejemplos no limitantes son que bajo nuestro término "formulación de microcápsulas" son suspoemulsiones, así como gránulos dispersables en agua que contienen microcápsulas, suspensiones oleosas donde en el aceite hay mezclas de productos agroquímicos (al menos uno microencapsulado), etc. Además, es evidente que nuestra invención permite la combinación de microcápsulas que encierran uno o más ingredientes activos con otros ingredientes activos no microencapsulados en la misma formulación.

Nuestra invención se diferencia con respecto técnica la técnica anterior en que:

• Existe un agente de polimerización cruzada esencial adicional que confiere características únicas a las microcápsulas, es decir, los derivados de acetilen carbamida (ACDs).

• Los ACDs provocan cambios drásticos en la permeabilidad de la pared de la cápsula a bajas concentraciones (a partir de 0.05 a 5% de la formulación total)

• La pared de polímero no es una pared de poliurea (ya reivindicada en muchas patentes diferentes), sino una pared de derivado de poliurea-acetilen-carbamida (nunca antes descrita).

• Esta pared presenta un parámetro adicional -con respecto a la técnica anterior- para controlar la permeabilidad de la pared de la microcápsula, es decir, la proporción ACD/isocianatos, determinada experimentalmente.

• Existe la necesidad (no la opción) de añadir un primer catalizador para la formación de los enlaces de poliurea, debido a que las microcápsulas están restringidas al uso de isocianatos alifáticos e isocianatos aromáticos (que son menos reactivos) preferiblemente éster de ácido graso de dialquilestaño.

• Se permite evitar isocianatos altamente tóxicos como los descritos en patentes anteriores (como TDI) gracias a la novedosa combinación de isocianatos menos tóxicos capaces de formar la pared de poliurea, reticulantes de ACDs y catalizadores adaptados para nuestro proceso, y la capacidad de acabar con los grupos funcionales isocianato sin reaccionar.

• Los diferentes materiales que se van a encapsular, los productos de reacción, los catalizadores y la química implicada, los tiempos y la temperatura de las reacciones son características únicas.

• Somos capaces de encapsular con nuestro proceso cualquier producto químico que no sea intrínsecamente reactivo con los grupos funcionales de los materiales de la pared, siendo este perteneciente a algún tipo químico estructural, siempre que no reaccione con los materiales que forman la pared y el tamaño molecular, la capacidad para disolverse, dispersarse o usarse puro son adecuados.

Los materiales de microencapsulación de uso habitual y en todo el mundo para muchas formulaciones agrícolas (vendidos en todo el mundo en grandes cantidades, por ejemplo, Karate® Zeon - Syngenta-) utilizan como una parte de la pared el compuesto 2,4-toluendiisocianato (TDI) altamente tóxico y cancerígeno para los seres humanos, CAS • [584-84-9]. En nuestras realizaciones preferidas utilizamos isocianatos con perfiles toxicológicos muy reducidos que el TDI mencionado, por ejemplo, m-TMXDI, CAS # [2778-42-9], vendido como TMXDI® por Cytec. Vale la pena señalar que TMXDI nunca se ha pensado en un uso industrial significativo -si es que hay alguno- en el campo de la microencapsulación de líquidos o productos agroquímicos, ni tampoco para otras microencapsulaciones. Como se lee en la página web de CYTEC, "las resinas TMXDI se utilizan comúnmente en la industria de herramientas y para encapsular y proteger componentes electrónicos, revestir placas de circuitos impresos y adherir filtros de sellado". Esto hace que la combinación de isocianatos con ACD sea absolutamente novedosa y no obvia.

A continuación, se muestra una tabla comparativa de las diferencias toxicológicas entre TMXDI y TDI (según las MSDS de Sigma-Aldrich y CYTEC).

Por lo tanto, además de resolver el problema de crear microcápsulas que permitan una velocidad de liberación de productos químicos adaptada, en esta invención mejoramos el perfil toxicológico de las microcápsulas (y formulaciones de las mismas). Es importante mencionar que los procesos de microencapsulación de la técnica anterior normalmente no se completan por completo, entonces el resto de isocianatos que no han reaccionado son un peligro para la salud de los usuarios finales. No solo el uso de ACD reduce el contenido de isocianatos sin reaccionar. Al mismo tiempo, cualquier isocianato que no haya reaccionado presente en el momento del uso de la formulación de las microcápsulas, ya sea en la pared o dispersa/disuelta en la propia formulación, tiene una toxicidad mucho menor (por ejemplo, TMXDI frente a TDI).

El documento de Patente US 4,285,720 (originalmente cumplimentado en 1973 por Scher et al., Stauffer) -incluido aquí en su totalidad como referencia-, muestra el proceso básico de una microencapsulación interfacial. Otras patentes más recientes no enseñan más que este documento con respecto a nuestra nueva invención. En el documento de Patente US 4,285,720 se reivindica un proceso de microencapsulación con cápsulas de poliurea sin la adición de un segundo reactivo, proporcionando una fase orgánica -con un material inmiscible en agua para ser microencapsuladoy un poliisocianato orgánico en una fase acuosa que contiene una solución de agua, un tensioactivo y un coloide protector y calentamiento, tras lo cual dicho material inmiscible en agua se encapsula dentro de recintos capsulares de poliurea discretos. No se hace ninguna mención a los ACDs. Además, se puede añadir opcionalmente un catalizador para acelerar la reacción, siendo dicho catalizador acetato de alquilestaño. En nuestra invención se necesita un catalizador del tipo de éster de alquilestaño (preferiblemente un éster de dibutilo).

El documento de Patente US 4,874,832 describe el proceso de microencapsulación con isocianatos alifáticos, pero combinados con poliéter polioles para formar poliuretanos. Los documentos de Patentes US 4,417,916 y US 4,874,832 explican en detalle la microencapsulación con isocianatos alifáticos, pero no combinados con derivados de acetilen-carbamida. El documento de Patente US 5,925,595 describe el uso de TMD y PAPI, y la influencia de TMXDI en la velocidad de liberación cuando este último se incluye en la mezcla de isocianatos. Sin embargo, el documento de Patente US 5,952,595 de manera sustancial porque los materiales que forman las paredes necesitan el uso de una poliamina (indicado en la descripción y también en las realizaciones, donde siempre se usa una amina): en nuestra invención necesitamos absolutamente el uso de una poliamina para formar la pared de poliurea, una tremenda diferencia con la presente invención tanto en lo que respecta al proceso químico como a la estructura y características finales de la microcápsula. Es más, el documento de Patente US 5,925,595 no menciona el uso de ACDs.

Un aspecto novedoso e inventivo esencial de nuestra invención es el uso para la síntesis de la pared de la microcápsula de ACDs. La existencia de catálogos propios de ACDs (por ejemplo, Powderlink® 1174, de CYTEC) enseña a evitar su uso en un proceso de microencapsulación, en base a su baja reactividad y la necesidad de iniciadores especiales y requisitos de temperatura, y la necesidad de grupos hidroxilo adicionales para su reacción.

En el documento de Patente WO 92/13448 (equivalente a los documentos de Patente de EP 571396 y US 5,332,584) se afirma que los polímeros aminoplásticos para su uso en microencapsulación se pueden realizar con diferentes tipos de compuestos, es decir: urea-formaldehído, melamina-formaldehído, benzoguanamina-formaldehído y acetilen carbamida (glicoluril)-formaldehído. Sin embargo, en ese documento tampoco se menciona implícitamente el uso de ningún compuesto de isocianato para formar parte de la pared de la microcápsula en combinación con cualquier urea, melamina, benzoguanamina glicoluril formaldehído, como hacemos en esta invención (la reivindicación independiente 1 y la reivindicación dependiente 4 del documento de Patente EP 571396 B1 trata sobre el uso único de compuestos de aminoresina, sin isocianatos).

En el curso de nuestra investigación descubrimos que muy lejos con respecto a lo descrito en la técnica anterior y de una manera extremadamente supresiva, podíamos introducir ACDs en una pared de poliurea y al mismo tiempo, utilizando una combinación de isocianatos (en la realización preferida, PAPI y TMXDI) menos tóxica que la mezcla convencional de PAPI y TDI.

Hay documentos que enseñan lejos de la solución que hemos inventado. La técnica anterior adicional puede ser ejemplificada por el documento de Patente US 5,563,224. Allí se describe el uso de compuestos (incluyendo los ACDs) para anclar protectores de UV para la producción de plásticos, necesitando el ACD (para que sea reactivo para anclar estos protectores UV) el uso de ácido sulfúrico. En la misma patente, se establece claramente que los monómeros de acetilen carbamida, para ser reactivos, deben estar en condiciones de ácido fuerte y bajo calor. Probablemente, en nuestro proceso, el potencial químico necesario para la activación de los ACDs lo proporciona el estado de autoexcitación del isocianato y/o el aumento localizado de temperatura de la reacción exotérmica del isocianato. Debe citarse que el documento de Patente US 5,563,224 no se refiere en ningún caso a polímeros para su uso en el campo particular y muy específico de la microencapsulación. En nuestra invención no utilizamos ácidos fuertes ni calentamiento fuerte (que podrían destruir los ingredientes activos que se van a encapsular).

Cabe señalar que el calentamiento necesario para los procesos de microencapsulación (incluyendo el nuestro) puede ser a veces superior al límite máximo de la estabilidad del producto químico que se va a encapsular. Esto ocurre, por ejemplo, en el caso particular de los piretroides, donde algunas formas enantioméricas, diasteroisoméricas o isoméricas no deseadas aumentan debido a la temperatura. Para esos casos nos hemos dado cuenta de que la adición de antioxidantes puede prevenir esta isomerización. En primer lugar, no es obvio que un antioxidante pueda prevenir la isomerización (hay muchas vías químicas en las que una molécula podría isomerizarse) y, en segundo lugar, la idea de incorporar antioxidantes en una fase oleosa nunca se ha descrito para el caso de isomerización de piretroides. En virtud de nuestro proceso, podemos añadir antioxidantes solubles en aceite (por ejemplo, BHT - butilhidroxitolueno-, BHA -butilhidroxianisol- o mezclas de los mismos) directamente a nuestra fase oleosa. En un ejemplo particular, se puede añadir un 0.05% de BHT y 0.01% de BHA (con respecto al porcentaje en peso total de la fase oleosa completa) a Solvesso 200 que al mismo tiempo es el disolvente en una realización preferida de microencapsulación de supercihalotrina (se utilizarán cantidades de BHT, BHA u otros antioxidantes según las recomendaciones de los respectivos productores). Esto evita la isomerización de super-cihalotrina que comienza a ocurrir ya a 40°C en la oscuridad.

La idea de añadir un material de reticulación adicional de baja reactividad como ACDs (cuando se compara esa reactividad con los constituyentes de la pared de microcápsulas de la técnica anterior, por ejemplo, solo isocianatos o resinas aminoplásticas) a la pared de poliurea no es obvia. Tampoco se espera que pequeños porcentajes de ACDs puedan modificar las características de la velocidad de liberación de las microcápsulas entre los intervalos necesarios para usos agrícolas, ya sea siendo útiles para microencapsular catalizadores, materiales termoestables o PCMs (necesitando estos últimos casos un mayor contenido de materiales que forman las paredes hasta que la velocidad de liberación sea adecuada para cada propósito deseado). Además, el hecho de que algunos ACDs (por ejemplo, Powderlink 1174) sean sólidos, no se tendría en cuenta en la primera oportunidad, porque es más conveniente (y la técnica anterior lo muestra) utilizar materiales líquidos como materiales que forman las paredes en la microencapsulación interfacial (incorporada en la fase oleosa). Es posible incorporar ACDs sólidos en forma dispersa en la fase oleosa (por ejemplo, por Atlox® LP-1 o LP-5 o LP-6) pero hemos visto que a veces esto conduce a una cantidad excesiva de ACD sin reaccionar.

Incluso queriendo añadir un agente de reticulación a una pared de poliurea para modificar las paredes de la técnica anterior, un experto habría elegido cualquier agente de reticulación más reactivo que los ACDs. Se han escrito algunos artículos científicos sobre la química y las propiedades de los ACDs como reticulantes, pero nunca se hizo referencia a un método de microencapsulación, más bien en campos lo suficientemente distantes como para ser considerados en un proceso de microencapsulación (por ejemplo, procesamiento de tejidos, revestimientos para pinturas de automóviles, etc.). El lector no debe confundir las propiedades escasamente descritas de los ACDs con su aplicación novedosa e inventiva específica en microencapsulación y debe comprender la complejidad implicada en una reacción de reticulación en la interfase de una fase oleosa y acuosa, in situ, de dos tipos de isocianatos y ACDs, lejos de ser comparables con la formación de una película plástica o la reacción de lacas. Incluso en los procesos de polimerización descritos en aquellos campos técnicos lejanos con la intervención de ACDs, los monómeros no polimerizados restantes deben ser arrancados o eliminados del producto final, circunstancia que no ocurre en nuestra invención. En particular, los polímeros que tienen poros de tamaño relativamente grande (pero no microcápsulas como volúmenes cerrados) pueden formarse con acetilen carbamida-formaldehídos, pero estos procesos muestran constantemente que el acetilen carbamida formaldehído debe emulsionarse inicialmente en una fase acuosa. La química detrás de esos procesos es muy diferente a la de nuestra invención.

Descripción detallada de la invención

La invención se refiere a microcápsulas de acuerdo con la reivindicación 1.

La microencapsulación del ingrediente(s) activo(s) en solución (fase orgánica) se realiza mediante procesos de polimerización interfacial basados en la reacción de isocianatos con un derivado de acetilen carbamida de fórmula (I).

Dado que el polímero que constituye la pared de nuestra microcápsula es novedoso, particularmente en el campo de la microencapsulación, dirigimos un conjunto de reivindicaciones al polímero en sí.

En particular, el polímero referido puede describirse como un polímero para la microencapsulación de material inmiscible en agua, como un material "primario" para microencapsular (o una mezcla de materiales inmiscibles en agua). Un material "secundario" para microencapsular podría ser material sólido disperso en la fase oleosa para ser microencapsulado junto con el material inmiscible en agua y/o co-formulantes por razones tecnológicas (tensioactivo) o razones protectoras (por ejemplo, antioxidantes). Es obvio que los materiales que se van a microencapsular deben ser compatibles y no reaccionar indeseablemente antes del uso final de las microcápsulas. El material "primario" que se va a microencapsular es inmiscible en agua, es decir, en este caso con una solubilidad en agua inferior a 750 mg/L a 20°C. Dicho polímero reivindicado se forma mediante una reacción de polimerización interfacial y que encierra el o los materiales inmiscibles en agua, caracterizado porque:

i) dicho polímero se forma mediante la reacción de:

(a) un isocianato alifático monomérico

(b) un isocianato aromático prepolimérico

(c) un derivado de N',N",N"',N'" alcoxi-alquil y/o hidroxi-alquil acetilen carbamida o mezclas de dichos compuestos donde alcoxi significa: metoxi, etoxi, propoxi, isopropoxi, butoxi, isobutoxi, tert-butoxi y alquilo significa metilo, etilo, npropilo, isopropilo, n-butilo, isobutilo, tert-butilo, sec-butilo, independientemente uno del otro del nitrógeno sustituido

y

ii) las microcápsulas tienen un diámetro medio de 0.3 a 25 pm, preferiblemente entre 0.8 a 15 y un 90% de las microcápsulas tienen un diámetro inferior a 100 pm, preferiblemente inferior a 30 pm, cuando se miden con un analizador de tamaño de partículas por difracción láser convencional, previa dilución habitual en agua bajo agitación

Cuantos más grupos hidroxilo estén presentes en los ACDs, mayor será la reactividad. Nos hemos dado cuenta de que un número excesivo de grupos hidroxilo por molécula de ACD sustituido da como resultado una reacción más rápida -apropiada en algunos casos- pero más difícil de controlar. La única forma de seleccionar el ACD correcto para un propósito en particular es verificar experimentalmente el resultado de la reacción y adaptar el tiempo de reacción (por ejemplo, aumentando/disminuyendo la velocidad a la que se está produciendo la emulsificación de las gotas de aceite y/o aumentando/disminuyendo la cantidad del catalizador responsable de la formación de enlaces poliurea y del catalizador para la incorporación del ACD reticulante). Es posible que los grupos alcoxi o alquilo sean superiores a una cadena de 4 átomos de carbono. En tal caso, la pared de la cápsula es más permeable, debido al mayor tamaño del agente reticulante. El uso de compuestos de hasta ⁶ átomos de carbono para los grupos alcoxi y alquilo necesita entonces reducirse en la mezcla de materiales que forman la pared para evitar una liberación rápida excesiva. Además, más grupos hidroxilo en el ACD provoca un aumento de la reactividad, que puede ser apropiado para ciertas aplicaciones donde se desea una estructura de pared más compacta, por ejemplo, en el caso de materiales de cambio de fase (PMCs). Nuestra invención está dirigida a todo tipo de ACDs, entre la gama de sustituyentes propuestos, con respecto a la configuración estereoquímica. Normalmente, el uso de estos compuestos se limita a los que están disponibles comercialmente, pero una posible purificación de una determinada estructura estereoquímica en un futuro ACD no privará del uso de dicho compuesto para ser usado como en nuestra invención. Una estructura más definida de dicho ACD (I) que participa en el polímero es la siguiente (Figura 13):

en donde

a) R¹, R³ , R⁵ , R⁷ , son, independientemente metileno, etileno, n-propileno, isopropileno, n-butileno, isobutileno, secbutileno, tert-butileno

y

b) R² , R⁴ , R6, R8, son, independientemente hidrógeno, metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, n-butilo, isobutilo, secbutilo, tert-butilo

y

c) siendo R9, R10 adecuadamente hidrógeno,

comprendiendo los compuestos (I) todas las configuraciones isoméricas y estereoisoméricas que pueden estar presentes dependiendo de los radicales citados, y han sido excluidas de los compuestos (I) todas las combinaciones de radicales que no son capaces de formar polímeros del derivado de poliurea-acetilen carbamida (ACD) cuando dichos ACDs se hacen reaccionar como se describe en la presente invención con una mezcla de isocianatos.

Los ACDs son una parte fundamental de la pared de las microcápsulas finales de nuestra invención. En un proceso típico tenemos dos fases, una fase de aceite y una fase de agua, la fase de aceite se emulsiona en la fase de agua a 45-70°C, las reacciones de poliurea comienzan a tener lugar, la temperatura se eleva a 60-90°C, y el catalizador para hacer reactivos los ACDs se coloca -después de que comiencen a tener lugar las reacciones de la poliurea- en la fase de agua continua. Se establece un tiempo de curado de aproximadamente 1 a 4 horas a 50-90°C. Luego, se forma un polímero único que constituye la pared de las microcápsulas en la interfase agua-aceite de las gotitas de aceite.

Una fase de aceite típica según nuestra invención se compone de:

• Monómero de isocianato alifático (por ejemplo, TMXDI)

• prepolímero de isocianato aromático (por ejemplo, PAPI)

• Monómero de acetilen carbamida (por ejemplo, tetra-butoximetil acetilen carbamida) (que se refiere al "monómero acetilen carbamida" cuando el contenido de monómeros es superior al 50% del producto de acetilen carbamida total comercial: en condiciones industriales es difícil tener un producto de monómero de acetilen carbamida puro)

• Disolvente (por ejemplo, ciclohexanona para disolver tetra-butoximetil acetilen carbamida)

• Ingredientes activos

• Opcionalmente, ingredientes activos sólidos dispersos, por ejemplo, alfa cipermetrina molida con tamaños de cristales de < 5 pm y Atlox® LP-1)

• Opcionalmente, antioxidantes y/o protectores UV dispersos y/o disueltos

• Opcionalmente (para lograr tamaños de microcápsulas más pequeñas) un tensioactivo con bajo HLB (por ejemplo, Atlox® 4912)

La proporción de la composición es normalmente la siguiente:

Monómero de isocianato alifático: Prepolímero de isocianato aromático de 1:3 a 1:1 1

Prepolímero de isocianatos aromáticos: Monómero de acetilen carbamida de 9:1 a 4:1

Monómero de isocianatos alifáticos a: Monómero de acetilen carbamida de 2:1 a 5:1

, siendo la proporción más preferida de Monómero de isocianato alifático: Prepolímero de isocianatos aromáticos: Monómero de acetilen carbamida de 3:6:1.

Siempre, la fase oleosa se mantiene hasta la emulsificación en atmósfera deshidratada (mediante medios químicos o físicos, como desecación o adsorción o aislamiento, y también es posible trabajar bajo atmósfera inerte, con gases preferiblemente CO² , N² , He, o simplemente controlando la humedad relativa del sitio de reacción).

La fase acuosa normalmente contiene:

• Agua

• Tensioactivo primario (por ejemplo, un copolímero de alquilo etoxilado/propoxilado del tipo Symperonic®)

• Polímero(s) solubles o dispersables en agua (por ejemplo, polivinilpirrolidona PVP-30)

• Hidrocoloide(s) (por ejemplo, goma guar)

• Lignosulfonato(s) (por ejemplo, tipo de Kraftsperse®)

En esta etapa, durante el proceso de dispersión, la fase orgánica se emulsiona en la fase acuosa a una temperatura de aproximadamente 45-70°C. El tamaño de partícula principal de la fase dispersa debe estar en el intervalo de 1 -25 pm. Una vez que se alcanza el tamaño de partícula objetivo, el agitador de alto cizallamiento se detiene y el agitador principal (ancla) se ajusta a su configuración más baja para reducir el estrés por cizallamiento durante el calentamiento como período de curado.

El catalizador presente en la fase orgánica inicia la reacción de formación de la pared que además se incrementará calentando hasta aproximadamente 60-90°C. Luego se añade el catalizador para la incorporación del ACD a la pared de poliurea, (por ejemplo, ácido p-toluenosulfónico disuelto en un alcohol con una cadena de no más de 8 átomos de carbono; si se usa una sulfonimida sustituida, entonces, la temperatura de reacción debe ser mayor). Las microcápsulas se dejan de una a aproximadamente dos horas a 50-90°C para completar la terminación de los residuos de isocianato. Luego se deja enfriar la mezcla, normalmente, a temperatura ambiente.

El valor de pH de la suspensión de microcápsulas curadas se ajusta al pH más apropiado para la estabilidad y las propiedades deseadas del producto agroquímico, con una disolución acuosa al 50% de hidróxido de sodio.

Finalmente, se añaden modificadores de la viscosidad del tipo de arcillas (por ejemplo, zeolitas inertes) e hidrocoloides (por ejemplo, goma xantana), sulfato de aluminio y tripolifosfato de sodio para evitar que las microcápsulas se separen del agua durante un almacenamiento prolongado debido a su diferencia de densidad. Como sistema tampón (preferiblemente por razones económicas basado en carbonato de sodio o en ácido cítrico) se aplica para mantener la formulación al pH deseado. También es interesante, para que las disoluciones estén en condiciones alcalinas, utilizar carbonato de sodio (o cualquier otra fuente de iones carbonato) debido a que adsorbe el dióxido de carbono generado por la reacción de los isocianatos residuales con agua durante el almacenamiento, evitando así cualquier acumulación de presión en los contenedores del producto final, situación que solo se espera en casos excepcionales en los que un lote no se haya terminado correctamente.

Se añade cualquier biocida para proteger la formulación del ataque biológico durante la vida útil del producto (preferiblemente del tipo de imidazolidinil urea u otros bacteriostáticos, bactericidas o microbicidas convencionales).

El proceso, como se ha explicado, comienza disolviendo isocianatos alifáticos y aromáticos y el ingrediente activo, eventualmente un tensioactivo, o protector UV o antioxidante, en un disolvente inmiscible en agua. El disolvente está presente para disolver el (los) ingrediente(s) activo(s) -a.i.-, en el caso de que el a.i. sea un sólido, o simplemente para proporcionar una fase oleosa donde el a.i. está presente. En ciertos casos, si la cantidad de a.i. es lo suficientemente alta y es capaz de disolver todos los materiales que forman la pared, el "disolvente" se reemplaza materialmente por el propio a.i., que actúa tanto como a.i. como disolvente (siendo esta situación excepcional). El ACD se incorpora a la fase oleosa con la ayuda de un segundo disolvente, cuando es necesario. Además, la fase oleosa contiene el catalizador que iniciará las reacciones de formación de la pared (cuando esté en presencia de agua). Además, los ingredientes activos sólidos se pueden dispersar en la fase oleosa. La fase acuosa sirve como medio portador (fase continua) para las microcápsulas que contienen el (los) ingrediente(s) activo(s), pero la fase acuosa también puede contener ingredientes activos dispersos o disueltos (por ejemplo, glifosato o diquat para aplicaciones agrícolas). La fase acuosa se prepara mediante la adición de emulsionantes, coloides protectores y otros co-formulantes que tienen la función de emulsionar las gotitas de aceite que serán el núcleo de las microcápsulas finales y opcionalmente, también sirven como co-formulantes finales necesarios para la correcta funcionalidad de la formulación terminada.

Materiales de formación de paredes preferidos

Con respecto a los ACDs, preferimos el uso de productos comerciales del tipo Powderlink® 1174 y Cymel®, más preferiblemente Cymel® 1711 y Cymel® 1170. El uso de prepolímeros del tipo Cymel da como resultado un curso de reacción más irregular en comparación con el uso de Powderlink® 1174 en los ensayos específicos que hemos realizado. Por lo tanto, el ACD más preferido es Powderlink® 1174. Debe tenerse en cuenta que los productos comerciales pueden tener algunos otros compuestos además de los monómeros mencionados en la etiqueta (por ejemplo, Powderlink® 1174 puede contener oligómeros)

Para el sistema de isocianato polifuncional, preferimos un isocianato alifático y un isocianato aromático (alifático se refiere al hecho de que el grupo -NCO no está unido directamente al anillo aromático). La densidad del polímero se puede variar cambiando la proporción de polifuncional (por ejemplo, prepolímero PAPI alifático) a isocianato alifático polifuncional (por ejemplo, Cythane® 3174, TMXDI, este último el isocianato alifático preferido según esta invención). Cuanto mayor sea la proporción, más reticulación y, por tanto, menor será el coeficiente de difusión y, por tanto, menor será la permeabilidad. Cuando se incorpora el ACD, la complejidad de las reacciones de reticulación dificulta predecir la velocidad de liberación final, que puede medirse mediante ensayos experimentales con las microcápsulas formadas.

El isocianato aromático preferido según nuestra invención es PAPI® y su serie de Dow®. A continuación, se muestra un tipo de compuestos preferidos:

Para n = 1, PAPI, CAS # [009016-87-9], nombre comercial Specflex® NE 138.

Los isocianatos alifáticos preferidos son TMXDI y Cythane® 3174, representados por las fórmulas siguientes:

Es obvio que el beneficio de incorporar derivados de acetilen carbamida en una pared formada por TDI y PAPI es posible, sin embargo, en ese caso, el proceso de producción y las propias cápsulas tienen el problema de la toxicidad intrínseca del TDI, en otras palabras, el uso de derivados de acetilen carbamida y TDI y PAPI es una extensión obvia del objetivo de esta invención, así como cualquier combinación habitual de isocianatos para formar paredes de poliurea. Tenemos la experiencia de que el ACD se puede incorporar en muchos tipos de paredes de poliurea, dando como resultado polímeros de poliurea-ACD.

Además, los inventores se han dado cuenta de que la inclusión de otros isocianatos aromáticos distintos de los correspondientes a la fórmula anterior conduce a paredes de microcápsulas completamente funcionales.

El uso de isocianatos alifáticos (los grupos NCO no están unidos directamente al anillo aromático) implica el uso de un catalizador para iniciar la reacción debido a su baja reactividad. Debido a esta falta implícita de reactividad, no se utilizan en aplicaciones industriales de formulaciones microencapsuladas comercialmente exitosas.

Usamos catalizadores (para la fase oleosa) como octoato estannoso, dilaurato de dibutilestaño, acetato de potasio, octoato de potasio, mercaptido de dibutilestaño, tiocarboxilatos de dibutilestaño, propionato fenilmercúrico, octoato de plomo, sales de metales alcalinos, (K²CO³ , NaHCO3 y Na2CO3), Acetilacetonato férrico.

Hemos estado usando la combinación de catalizadores de amina terciaria durante mucho tiempo, pero sorprendentemente hemos descubierto que con el uso de ACDs, y en ausencia de aminas, la reacción no solo tiene lugar, sino de una manera muy conveniente. Según nuestra experiencia, más particularmente del tipo éster de ácido graso mono-(di-, tri-, tetra-) de alquilo, éster de ácido graso del elemento del grupo 4 o del grupo 14, siendo preferidos como grupos alquilo: metilo, etilo, n-propilo, n-butilo, n-pentilo, n-hexilo, n-heptilo, n-octilo (y todas sus formas isoméricas de cadena), siendo los metales preferidos los metales de transición Sn, Ti, In, Sb, Pb, Ge, Pd, Pt, Au, Zn, Fe, Cu. El catalizador más preferido para el tipo de microencapsulaciones solicitado actualmente en el mercado agroquímico es, por el costo, las necesidades específicas del proceso y las razones ecotoxicológicas, el laurato de dibutil estaño. Hemos comparado el uso de trietilendiamina con el laurato de dibutil estaño con solo el catalizador de laurato de dibutil estaño y tenemos un mayor control mejorado de la reacción y modificación de las propiedades de la pared cuando se usa solo laurato de dibutil estaño. Sin embargo, el proceso se puede adaptar (especialmente el tiempo de reacción y la temperatura) para otros catalizadores adecuados mencionados anteriormente para usos particulares, especialmente agroquímicos con cierta tendencia a reaccionar con los materiales que forman la pared.

Para la incorporación de los ACDs a la pared, se usa un segundo catalizador colocado en la fase acuosa, más preferiblemente ácido p-toluensulfónico o del tipo sulfonimida (por ejemplo, metiltolilsulfonimida) o del tipo Cycat™ 600 o Cycat™ 500.

Nuestro sistema de polimerización preferido es el uso de isocianatos alifáticos (m-TMXDI como monómero) en combinación con el isocianato aromático PAPI que son menos reactivos que la aplicación de dos isocianatos aromáticos como, por ejemplo, PAPI / TDI. Además, los isocianatos alifáticos se producen sin fosgeno y libres de nitrosaminas. Estos tipos de isocianatos son ventajosos en el perfil toxicológico que hace que sea más fácil trabajar con mayor seguridad que con otros isocianatos que se han establecido, por ejemplo, el tipo de productos de microcápsulas de Syngenta, siendo esta selección de tipo del par de isocianatos en una aplicación industrial real completamente nuevo (en un mayor grado de novedad, la combinación con ACDs y la selección de un solo catalizador organometálico).

La funcionalidad más preferida de los lignosulfonatos (que también se puede lograr con otros productos comerciales equivalentes que pueden reemplazar a Kraftsperse sin ser lignosulfonatos, pero no como una opción primaria) se logra mediante nuestro propio tratamiento de una mezcla de los compuestos citados a continuación, mediante tratamiento térmico a 70°C durante 10 min, llamado LignoGAT™.

Otros lignosulfonatos y sulfonatos modificados de elección son Reax®, Polyfon®, Kraftsperse®, Borresperse®, Ultrazine®, Ufoxane®, Marasperse®, Diwatex®, Morwet® en cualquiera de sus variaciones.

Otros hidrocoloides adecuados son agar, alginatos, carragenatos, goma gellan, pectinas, celulosa, gomas exudadas (goma arábiga, tragacanto, goma Ceratonia siliqua y/o goma karaya), tragacantes, saponinas, goma xantana y derivados o mezclas de los compuestos mencionados.

Los polímeros dispersables y solubles en agua de elección son, además de la polivinilpirrolidona más preferida (hasta 100 moles de monómero) y acetato de polivinilo, copolímeros de PVP y metacrilato de metilo, copolímeros de PVP y acetato de vinilo (VA), alcohol polivinílico (PVA), copolímeros de PVA y ácido crotónico, copolímeros de PVA y anhídrido maleico, hidroxipropilcelulosa, hidroxipropil goma guar, poliestireno sulfonato de sodio, terpolímero de PVP/metacrilato de etilo / ácido metacrílico, copolímero de acetato de vinilo/ácido crotónico/ neodecanoato de vinilo, copolímero de octilacrilamida / éster de monoetilatos copolímeros de metil vinil éter-maleico) y copolímeros de octilacrilamida/acrilato, éster de monoetilo del poli (metil vinil éter-ácido maleico) y copolímeros de octilacrilamida/acrilato/metacrilato de butilaminoetilo, copolímeros de ácido acrílico/acrilato de tert-builo, terpolímeros de metacrilato de dimetilaminoetilo/ metacrilato de isobutilo /metacrilato de 2-etilhexilo y copolímeros de acrilato de tbutilo/ácido acrílico, y terpolímeros injertados de silicona, por ejemplo, acrilato de t-butilo/ácido acrílico/PDMS y mezclas de los mismos.

El tensioactivo para formar la emulsión de aceite en agua se puede elegir entre una amplia gama de tensioactivos habituales con la condición de que el equilibrio hidrófilo-lipófilo esté entre 12 y 18 (por ejemplo, alcoholes etoxilados y /o propoxilados).

Los poliisocianatos típicos adecuados para este proceso se eligen del primer grupo y del segundo grupo (para una mezcla de dos isocianatos como material formador de pared -excepto la acetilen carbamida-, se debe tomar un isocianato de cada grupo, siempre debe ser al menos un isocianato de cada grupo, debido a la terminología confusa en esta área señalamos otra clasificación diferente a nuestra simple división entre "aromáticos y alifáticos"):

• GRUPO 1 [denominado como "aromático" en nuestra invención] -con grupos NCO unidos directamente al anillo de benceno (sustituido)-:

° 1,3- y/o 1,4-fenilen diisocianatos, 2,4-, 2,6-tolilen diisocianatos (TDI), TDI bruto, 2,4'-, 4,4'-difenilmetano diisocianato (MDI), MDI bruto, 4,4'-diisocianatobifenilo, 3,3'-dimetil-4-4'-diisocianato bifenilo, 3,3'-dimetil-4,4'diisocianato difenilmetano, naftilen-1,5-diisocianato, trifenilmetano-4,4',4"-triisocianato, m- y p-isocianato fenilsulfonil isocianato, poliaril poliisocianato (PAPI), difenilmetano-4,4'-diisocianato (PMDI)

° y derivados y prepolímeros de los isocianatos del GRUPO 1.

• GRUPO 2 [nombrados a todos ellos como "alifáticos" en nuestra invención] -con grupos NCO no unidos directamente al anillo de benceno (sustituido).

° Isocianatos alifáticos: diisocianato de etileno, diisocianato de hexametileno (HDI), diisocianato de tetrametileno, diisocianato de dodecametileno, triisocianato de 1,6,11-undecano, diisocianato de 2,2,4-trimetilhexa metileno, diisocianato de lisina, 2,6-diisocianato caproato de metilo, bis (2-isocianato etil) fumarato, bis (2-isocianato etil) carbonato, 2-isocianato etil-2,6-diisocianato hexanoato, diisocianato de trimetilhexametileno (TMDI), diisocianato de ácido dimérico (DDI),

° Poliisocianatos alicíclicos: diisocianato de isoforona (IPDI), diisocianato de diciciohexilo, diisocianato de diciclohexilmetano (H-MDI), diisocianato de ciclohexileno, diisocianato de tolileno hidrogenado (HTDI), bis (2-isocianato-etil)-4-ciclohexeno-1,2-dicarboxilato, diisocianato de 2,5- y/o 2,6 norbornano

° Poliisocianatos aralifáticos que tienen de 8 a 15 átomos de carbono diisocianato de m- y/o p-xilileno (XDI), diisocianato de alfa-, alfa-, alfa-, alfa-tetrametil xilileno (TMXDI)

° Poliisocianatos alicíclicos: diisocianato de etileno, diisocianato de hexametileno (HDI), diisocianato de tetrametileno, diisocianato de dodecametileno, triisocianato de 1,6,11-undecano, diisocianato de 2,2,4-trimetilhexa metileno, diisocianato de lisina, 2,6-diisocianato de caproato de metilo, bis (2-isocianato etil) fumarato, bis (2-isocianato etil) carbonato, 2-isocianato etil-2,6-diisocianato hexanoato, diisocianato de trimetilhexametileno (TMDI), diisocianato de ácido dimérico (DDI)

° Y derivados y prepolímeros de los isocianatos del GRUPO 2

Otros componentes de una formulación según nuestra invención se pueden encontrar en las páginas 222 a 230 del libro (las páginas mencionadas se incorporan aquí en su totalidad como referencia) Peter A. Lovell and Mohamed S. El-Aasser, Emulsion Polymerization and emulsion polymers, John Wiley and Sons, ISBN 0-471-96746-7, 1997, West Sussex.

Un experto en la técnica podrá identificar qué combinación de isocianato del grupo 1 e isocianato del grupo 2 será adecuada a priori, y qué condiciones de reacción (catalizador de éster graso de dialquilestaño, temperatura, tiempo) son necesarios para reproducir la invención. En una amplia gama de combinaciones, los ACDs reaccionarán sin problemas, excepto cuando ambos tipos de isocianatos sean de muy baja reactividad y/o los sitios para unir los restos de acetilen carbamida N-sustituidos no sean apropiados.

La velocidad de liberación de las microcápsulas está controlada principalmente por:

• Tamaño de la microcápsula

• Grado de reticulación

• Elección del tipo de polímero

• Espesor de pared

• Movilidad de la fase oleosa

El radio promedio de la partícula (por lo tanto, el área de la superficie) generalmente se fija dentro de límites estrechos para satisfacer las consideraciones de estabilidad física y del proceso. El tamaño de partícula medio preferido de las gotitas del líquido inmiscible en agua que contiene el ingrediente activo es de 0.1 a 200 gm, preferiblemente de 0.3 a 50 gm y más preferiblemente de 0.5 a 20 gm, dependiendo del objetivo. El tamaño de las partículas también puede ser inferior a 0.1 gm. Estas partículas se denominan nanopartículas, y esto se puede conseguir con un emulsionante adecuado (especialmente incorporándolo a la fase oleosa) y con una velocidad de tensión por cizallamiento aumentada mientras se produce la emulsificación. Debe entenderse que el uso del material polimérico de esta invención en nanocápsulas es una aplicación obvia de esta invención.

El tamaño de partícula se puede ajustar según el uso final de las microcápsulas ajustando la velocidad y el tiempo de agitación, y mediante la elección de los tensioactivos y la cantidad de tensioactivos empleados.

La diferencia de concentración a través de la pared generalmente se considera una constante cuando la microcápsula está expuesta a un ambiente foliar, acuático o del suelo. El follaje o el suelo actúa como un sumidero del pesticida y, por lo tanto, el pesticida existe en una concentración muy baja en la superficie exterior de la microcápsula. Es de particular interés el uso de microcápsulas en lagos o depósitos de agua para liberar insecticidas contra mosquitos (por ejemplo, piriproxifeno, metopreno, hexaflumurón), donde el agua es el "sumidero" referido.

51 es necesario variar la velocidad de liberación de la microcápsula en órdenes de magnitud, la forma más práctica de lograr esta tarea es variar la permeabilidad de la pared de la microcápsula. La permeabilidad se define como el producto del coeficiente de difusión del factor y el coeficiente de solubilidad del factor. Para un pesticida dado, el coeficiente de difusión se puede variar variando el espesor de la pared y variando la densidad de reticulación de la pared; variando la composición química de la pared puede variar el coeficiente de solubilidad. Además, la estructura química del disolvente utilizado para el ingrediente activo tiene una influencia en la permeabilidad/movilidad y en la velocidad de liberación.

La cantidad de poliisocianato orgánico y ACD utilizada en el proceso determinará el peso de la pared de las microcápsulas formadas. En general, la cantidad de material que forma la pared comprende normalmente de aproximadamente 2 a aproximadamente 75 por ciento en peso de la microcápsula. Lo más preferiblemente, la pared comprenderá de aproximadamente 4 a aproximadamente 15% en peso de la microcápsula.

En el caso de nuestra invención, la cantidad de material que forma la pared es aproximadamente del 2 al 20% de la fase oleosa. Para una cantidad preferida del 6% de material de la pared, se puede calcular el espesor de la pared de una micropartícula con un diámetro medio de 10 pm y está en el intervalo de 100 nm.

Para aplicaciones en las que las microcápsulas necesitan un tamaño especialmente más pequeño (por ejemplo, de 0.5 pm a 10 pm de tamaño medio de partícula, más preferiblemente de 1 pm a 5 pm, los inventores han descubierto que un tensioactivo soluble en el aceite del tipo Atlox® 4912 añadido a la fase oleosa antes de la etapa de emulsificación, disminuye significativamente el tamaño de partícula. Se pueden usar otros copolímeros de bloque, preferiblemente compuestos de poliglicol (por ejemplo, polipropilenglicol) y poli ácidos grasos hidroxilados. Una concentración preferida en la fase oleosa es de aproximadamente 5 a 25% del porcentaje en peso de la suma de los materiales que forman la pared.

Es imposible describir en su totalidad en el espacio limitado de la divulgación de una patente cómo se podría lograr cualquier formulación utilizando nuestro proceso. Un experto en la técnica necesitaría algún trabajo experimental para llevar a cabo la invención. La divulgación de la descripción y la de los ejemplos está en la línea de los documentos de patente otorgados aceptados, aún más detallado en cómo lograr obtener microcápsulas entre la gama de compuestos reivindicados. Con respecto a las formulaciones de microcápsulas, cabe señalar que este tipo de formulaciones (suspensión de cápsulas -CS- y suspoemulsiones -SE-) son tremendamente complejas per se. Los documentos que proporcionan conocimientos básicos y avanzados de tecnología de formulación que permitirán a los expertos en la técnica reproducir nuestra invención con una carga indebida son: The e-Pesticide Handbook, British Crop Protection Councilo; Asaji Kondo. Microcapsules. (1970) Nikkan Kogyo Shinbun Ltd.; and Kondo et al., Microcapsules (1977) Sankyo Publishing Co., Ltd; Asaji Kondo. Microcapsule processing and technology (1979) Marcel Dekker Inc.; N. Cardarelli. Controlled reléase pesticide formulations. CRC Press (1976).

No se puede negar la complejidad de la tecnología de microencapsulación, complejidad añadida en el campo de la formulación de microcápsulas. Las etapas críticas son la etapa de emulsificación, que puede conducir a una inversión de fase si el equipo utilizado (ultraturrax, agitadores de ancla, bombas) no es muy conocido por el usuario, también es crítico el manejo de la baja humedad relativa, tiempos de reacción y temperaturas adaptadas a los recipientes donde se reproducen los ejemplos, etc. Por ejemplo, en el Ejemplo 1 se ha utilizado un reactor de 2000 L, la repetición del mismo ejemplo en un reactor de laboratorio necesita la aplicación de conocimientos de ingeniería química para reproducir de la misma manera la reacción en un reactor pequeño (por ejemplo, 500 mL) las condiciones de transferencia de calor y la turbulencia y el estrés por cizallamiento producidos en dicho reactor de 2000 L.

Nuestra invención está dedicada principalmente a formulaciones agroquímicas, pero en virtud del tipo de material de la pared (poliurea acetilen carbamida), las microcápsulas tienen una temperatura de transición vítrea dentro del intervalo de temperatura ambiente a 200°C, por lo que el material para una pared de la cápsula de una microcápsula obtenida muestra una respuesta térmica y son adecuadas para formar materiales de registro termosensibles, y todas las aplicaciones derivadas de los mismos (tintas, tejidos, etc.). Para el uso de nuestras microcápsulas en el campo de los materiales de cambio de fase, el proceso es similar al ya descrito. En este caso, se prefiere un producto final con microcápsulas secas, que se consigue fácilmente mediante el secado por pulverización convencional de nuestras microcápsulas. En este caso, no es importante la presencia de los emulsionantes o hidrocoloides específicos para conseguir una formulación húmeda de microcápsulas para su posterior uso para diluir en agua (como es el caso de la mayoría de formulaciones agroquímicas). En el caso de la aplicación de nuestra invención a materiales de cambio de fase, la principal diferencia es que la fase oleosa se compone principalmente de una cera o aceite, por ejemplo, aceite vegetal hidrogenado, que es capaz de almacenar y liberar calor (normalmente con un punto de fusión entre 0 y 50°C), junto con los materiales que forman la pared, el catalizador (preferiblemente laurato de dibutilestaño) y eventualmente un disolvente adicional de alto punto de ebullición y baja presión de vapor, para facilitar la microencapsulación de la cera.

Es importante señalar, que para adaptar nuestras microcápsulas a estas aplicaciones (por ejemplo, microcápsulas secas para botas, guantes, espumas para asientos, material en general, ropa) la liberación del ingrediente activo (por ejemplo, una cera de punto de fusión de 37°C) debe evitarse correspondientemente. La fase acuosa, como se explica en la descripción anterior, es entonces solo el medio portador que contiene los dispersantes, coloides protectores, etc. necesarios que se necesitan para obtener una formulación seca adecuada de microcápsulas (y no una fase acuosa que contiene co-formulantes para aplicaciones agrícolas finales, más bien co-formulantes dirigidos al secado por pulverización u otros medios para eliminar el agua y obtener composiciones fluidas de microcápsulas). Por supuesto, las formulaciones agrícolas que contienen nuestras microcápsulas en un estado seco son muy adecuadas con nuestras microcápsulas, pero luego, la fase acuosa debe estar provista de los dispersantes, agentes humectantes, etc. de última generación, para que sea funcional en el campo, cosa que no es necesario cuando se microencapsulan catalizadores o PCMs.

No nos extendemos en este aspecto, porque la técnica de obtención de microcápsulas secas es bien conocida por el experto en la materia, y nuestra invención no implica ninguna novedad al respecto. Sin embargo, nuestra invención proporciona la novedad de un nuevo tipo de microcápsulas que contienen tales PCMs (o materiales de registro termosensibles o catalizadores). Para esta aplicación, después los materiales que forman la pared deben estar presentes aproximadamente de 5 a 10 veces más (manteniendo las mismas proporciones) para restringir la liberación de los compuestos y prolongar la vida útil de las microcápsulas. De hecho, esta es una velocidad de liberación controlada, pero con el objetivo de la velocidad de liberación más lenta posible. La reticulación de "cuatro dedos" proporcionada por nuestra invención de incorporación de los ACDs, (un "dedo" por cada nitrógeno sustituido) permite más flexibilidad a las microcápsulas para resistir el estrés de presión en dichas aplicaciones con PCMs (que a su vez es también beneficioso en aplicaciones agrícolas con respecto al estrés durante la producción, empaquetamiento de formulaciones y uso final por parte del agricultor en el campo -por ejemplo, presión en las boquillas de aspersión-).

Por tanto, los ejemplos se dirigen al campo más complejo de las formulaciones agroquímicas proporcionadas son una clara prueba de que dada una formulación agroquímica objetivo, con respecto a características químicas y fisicoquímicas, nuestra invención conduce (gracias a la singularidad de las características del monómero de acetilen carbamida y las características del proceso) a cumplir la tarea, debido a que podemos elegir cantidades adecuadas de isocianatos (en la presente memoria se describe por primera vez el uso real y la buena funcionalidad de las reacciones que utilizan isocianatos menos tóxicos y reactivos como TMXDI) y el parámetro adicional nuevo en esta invención, el monómero de acetilen carbamida, para satisfacer cualquier demanda en términos de tamaño de partícula, velocidad de liberación; siendo el resto de co-formulantes elegidos para que coincida con la densidad y viscosidad deseadas y el resto de características químicas y fisicoquímicas, elegidos por error de rutina y pruebas de ensayo o por técnicas y métodos de tecnología de microencapsulación convencional.

Para el propósito de esta invención, si el experto en la técnica desea reproducirlo, es casi irrelevante qué material se desee microencapsular. En el caso de los productos agroquímicos, la única condición restrictiva es que no reaccionen con los materiales que forman la pared, cosa que puede ser evaluada por un químico a la vista de los grupos funcionales correspondientes de los materiales que forman la pared y los productos agroquímicos. Con respecto a qué combinaciones son adecuadas, el experto debe consultar un libro general de incompatibilidad de productos agroquímicos, o los folletos propios de los fabricantes de los productos agroquímicos. Las técnicas de molienda y dispersión de materiales en fases oleosas son bien conocidas, así como también cómo incorporar productos agroquímicos sólidos insolubles en agua a la fase acuosa (por ejemplo, mediante molienda fina). Una vez que se selecciona el producto agroquímico a microencapsulado, es necesario elegir los materiales que forman la pared. Como primera elección recomendamos el uso de los compuestos y proporciones referidos en la descripción y ejemplos, así como las proporciones indicadas. Cuando se desee incorporar materiales que forman las paredes no descritos explícitamente en los ejemplos, entonces se debe hacer una primera suposición sobre reactividad similar con el debido cuidado de los comentarios a este respecto hechos anteriormente. Si no se produce la reacción de los isocianatos, se debe realizar un aumento de la temperatura y/o un aumento del catalizador, como primera elección laurato de dibutilestaño. Si esto aún no es suficiente, entonces se debe considerar la reactividad de cada isocianato y excluir las combinaciones de isocianatos que en virtud de su baja reactividad (datos disponibles de los fabricantes) no se espera que reaccionen. En principio, todos los ACDs reivindicados son capaces de reaccionar con una combinación de isocianatos aromáticos y alifáticos, pero, de nuevo, si esto no sucede, entonces debe aumentarse la temperatura de reacción y/o la cantidad y tipo del catalizador de ACDs (por ejemplo, cambiar p/etilsulfonimida por el ácido p-toluensulfónico más fuerte), o modificar por error y ensayo (no existe una teoría única a este respecto en los libros comúnmente disponibles) las proporciones de los materiales que forman la pared en los intervalos proporcionados. La emulsificación es una etapa crítica y, en caso de inversiones de fase, debe adaptarse en consecuencia el estrés por cizallamiento al volumen y geometría de los recipientes. Además, para microcápsulas con bajo contenido de material de pared, se debe tener cuidado con un estrés por cizallamiento demasiado alto durante la formación de gotitas de aceite (pueden romper las paredes de poliurea prepolimérica ya formadas rápidamente antes de la incorporación de ACDs).

Con respecto a la velocidad de liberación, el conocimiento normal del químico especializado en formulaciones de liberación controlada es suficiente para seleccionar los isocianatos y ACDs apropiados. Obviamente, los ACDs con grupos alcoxi o hidroxialquilo más largos conducirán a una liberación más rápida, debido a que los poros son más grandes. Por consiguiente, cuanto menor sea el tamaño de partícula (obtenido también mediante un mayor estrés por cizallamiento y el uso de tensioactivos en la fase oleosa), más rápida será la velocidad de liberación. Además, cuanto mayor sea la cantidad de material de pared en % en peso con respecto al peso de la microcápsula llena completa, más lenta será la liberación.

Con respecto a los detalles específicos sobre los materiales que forman la pared que describimos, el ACD puede estar, en algunas realizaciones, caracterizado en que donde el número de sustituyentes R² , R⁴ , R6, R8 tiene el significado de hidrógeno en el mismo compuesto particular (I) está limitado a uno o dos.

El isocianato aromático puede ser un isocianato aromático monomérico o un isocianato aromático prepolimérico, más preferiblemente un isocianato aromático prepolimérico.

El isocianato alifático puede ser un isocianato alifático monomérico o un isocianato alifático prepolimérico, más preferiblemente un isocianato alifático monomérico.

Un isocianato aromático preferido tiene la fórmula (II) y compuestos oligomerizados de tolueno sustituidos con mono, di y tri isocianato estructuralmente relacionados con sustancias químicas.

en donde n = 0 a n = 6, lo más preferiblemente n = 1:

Un isocianato aromático preferido es difenilmetano-4-4'-diisocianato, opcionalmente, y mezclas de isómeros y homólogos.

Un isocianato alifático preferido es diisocianato de m-tetrametilxileno y / o

El isocianato alifático (incluso en singular) debe interpretarse como opcionalmente una mezcla de diferentes isocianatos alifáticos, por consiguiente, lo mismo para los isocianatos aromáticos.

Dirigimos una reivindicación a un polímero según la reivindicación 1, caracterizado porque el polímero se forma mediante la reacción de materiales que forman la pared donde los ACDs son mezclas de diferentes compuestos con diferentes sustituyentes en la fórmula (I).

En cuanto a los ACD oligomerizados, reivindicamos explícitamente la mezcla de compuestos (I) en forma de oligómeros hasta 10 moles por molécula, en donde la suma de la cantidad de monómeros, dímeros, trímeros y tetrámeros es al menos 75% en peso de la mezcla total de ACD.

El ACD usado puede ser un solo compuesto representado por la fórmula (I).

Los ACDs pueden estar compuestos de acetilen carbamida monomérica sustituida y/o poco oligomerizada (de 2 a 10 monómeros por molécula).

También es de interés cuando el 100% de la solución de ACDs mixtos se compone de derivados de acetilen carbamida monoméricos sustituidos (I) donde al menos un sustituyente de R¹, R² , R³ , R⁴ , R⁵ , R6, R⁷ , R8 es diferente a los demás. El polímero según cualquier reivindicación precedente adecuada o combinación de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el compuesto de la reivindicación 1 i) (c), es un derivado de acetilen carbamida con bajo contenido de hidroxialquilo (hasta 50%) de tal manera que el grado de polimerización a través del grupos hidroxialquilo no es demasiado alto, lo que permite que la pared de una microcápsula formada con el polímero de la reivindicación 1 sea convenientemente porosa para la liberación controlada, siendo el término idoneidad de la liberación de control entendido como lo interpretaría un experto en agroquímica a la vista de productos comercialmente adecuados. El polímero de la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque el compuesto (I), se elige como un solo compuesto ACD en forma monomérica y/o dimérica y/o trimérica, y no como una mezcla de diferentes compuestos comprendidos en la fórmula (I).

Una mezcla de compuesto(s) (I) puede tener un contenido de hidroximetilo de hasta el 40%, en particular, la suma del número de grupos R² , R⁴ , R6, R8 de un compuesto i) (c) o mezcla de compuestos i) (c) en donde los grupos que toman el valor de hidrógeno no es más del 40% de la suma total de todos los tipos de grupos R² , R⁴ , R6, R8 en el compuesto o mezcla de compuestos.

Los ACDs preferidos son N,N',N",N"'-tetrabutoximetilacetilen carbamida, N,N',N",N"'-tetrametoximetil acetilen carbamida (Powderlink 1174), N,N',N",N"'-tetrametoxietilacetilen carbamida, N,N',N",N"'-tetraetoxietil acetilen carbamida, N,N',N",N"'-tetrapropoximetil acetilen carbamida.

Los compuestos (I) más preferidos son N,N',N",N"'-tetrametoximetil acetilen carbamida y N,N',N",N"'-tetrabutoximetil acetilen carbamida, para usarse solos o en combinación.

El compuesto (I) o mezcla de compuestos (I) se puede utilizar incluso en estado sólido a 20°C o más, mediante disolución o dispersión en la fase oleosa. En ese caso, el compuesto (I) o la mezcla de compuestos (I) se disuelve y/o dispersa en un disolvente orgánico adecuado para permitir la incorporación del sólido en la mezcla líquida de materiales que forman los polímeros, por ejemplo, en el disolvente gamma-butirolactona o nafta (Solvesso 100, 150 ND o 200 ND).

Dirigimos un conjunto de reivindicaciones respecto a las microcápsulas, pero para una aclaración más detallada, nos referiremos a lo siguiente:

En resumen, describimos un proceso de microencapsulación por polimerización interfacial donde la fase continua es agua y la fase discontinua es una fase inmiscible en agua para encerrarse en microcápsulas, realizándose este proceso en una reacción de polimerización interfacial habitual, caracterizada porque la pared de la microcápsula se forma por la reacción de:

I. isocianato aromático

ii. isocianato alifático

iii. compuesto de acetilen carbamida sustituido o mezcla de compuestos de fórmula (I)

En una forma más detallada, describimos un proceso de producción de una formulación microencapsulada que comprende una o más sustancias que permanecen dentro de las microcápsulas después de la producción de dicha formulación, caracterizado porque:

I) Se preparan dos fases:

a) se prepara una fase oleosa mezclando, disolviendo y/o dispersando uno o más materiales activos, y mezclando, disolviendo y/o dispersando los siguientes componentes:

a.1.) los materiales que forman los polímeros descritos en combinaciones adecuadas de las reivindicaciones anteriores a.2.) un catalizador soluble o dispersable en aceite adecuado para la formación de un polímero de poliurea-acetilen carbamida sustituida

a.3.) eventualmente un disolvente o dispersante

a.4.) eventualmente un tensioactivo soluble en el aceite

a.5.) un ingrediente activo o una mezcla de ingredientes activos, que en el caso de uso agrícola son pesticidas activos y productos químicos relacionados,

a. 6.) eventualmente ingredientes activos adicionales, disueltos o dispersos en la fase oleosa, co-formulantes para la estabilidad de los materiales inmiscibles en agua o solubles en agua, la estabilidad de otros co-formulantes, la estabilidad de las microcápsulas, la estabilidad de cualquier componente frente a luz -por medio de compuestos orgánicos-, estrés térmico y/o de presión y/o contaminación microbiológica, o la estabilidad de la formulación en su conjunto.

b) se prepara una fase acuosa mezclando, disolviendo y/o dispersando

b. 1.) agua

b.2.) un solo emulsionante o una mezcla de emulsionantes

b.3.) un polímero del tipo PVA o PVP o cualquier derivado de los mismos, o cualquier mezcla de dichos polímeros b.4.) un lignosulfonato o una mezcla de lignosulfonatos

b.4.) opcionalmente un agente humectante

b.6) eventualmente co-formulantes adicionales para ajustar el pH a 6-7 o para mejorar la estabilidad de los materiales inmiscibles en agua o solubles en agua, la estabilidad de otros co-formulantes, la estabilidad de las microcápsulas, la estabilidad de cualquier componente frente a la luz - especialmente el (los) ingrediente(s) activo(s), estrés térmico y /o de presión y/o contaminación microbiológica, o la estabilidad de la formulación en su conjunto.

II) La fase oleosa se incorpora a la fase acuosa a aproximadamente 45-70°C, con agitación, dependiendo la temperatura de la reactividad y la elección del catalizador en la fase oleosa, siendo un período final de alto estrés por cizallamiento durante un período de algunos minutos

III) Esto provoca la emulsificación de la fase oleosa a la fase acuosa y al mismo tiempo comienza a formarse la formación de la pared de las microcápsulas, a una temperatura que varía entre los 60-90°C.

IV) Después se añade un catalizador que provoca la formación de una pared de la microcápsula del polímero mixto de poliurea-acetileno carbamida sustituida,

V) Agitación de la solución de reacción formada, con un estrés por cizallamiento muy bajo, lo suficientemente bajo para no romper las microcápsulas, durante aproximadamente 1-4 horas.

VI) Opcionalmente un aumento de la temperatura hasta 70-90°C para el paso V)

VII) Opcionalmente, adición de co-formulantes con fines de ajuste final de pH (de 3 a 12), modificadores de viscosidad, agentes humectantes, agentes anticongelantes, antimicrobianos, protectores contra la luz, y cualquier otro co­ formulante adecuado para los fines de la formulación microencapsulada, siendo posible y opcional añadir todos estos compuestos o algunos de ellos, en las fases acuosa u oleosa descritas anteriormente.

También describimos un proceso unitario con el alcance de la invención como un proceso de producción de una formulación del tipo de suspensión de cápsula, que contiene un material encapsulado inmiscible en agua o una pluralidad de materiales inmiscibles en agua caracterizado porque dicho material está microencapsulado dentro de microcápsulas discretas del copolímero de poliurea-acetilen carbamida que consiste en:

(a) proporcionar, a una temperatura de 45°C a 70°C, preferiblemente de 40°C a 60°, y lo más preferiblemente de 40°C a 55°C, una dispersión de

(i) una fase inmiscible en agua que comprende el material o materiales agrícolas activos inmiscibles en agua que se van a encapsular, un isocianato aromático, un isocianato alifático y un ACD, eventualmente un disolvente adecuado para disolver cualquier compuesto anterior que pueda ser un sólido, eventualmente un dispersante si el compuesto activo es un sólido, y eventualmente también un tensioactivo,

(ii) una fase acuosa que comprende una solución de agua, un tensioactivo o mezclas de los mismos, un coloide protector o mezclas de los mismos, un polímero que tiene tanto las propiedades del tensioactivo como del coloide protector; y

(b) calentar y mantener dicha dispersión en un intervalo de temperatura de 20°C a 90°C, preferiblemente de 40°C a 70°C y lo más preferiblemente de 45°C a 60°C; después de lo cual dicho material inmiscible en agua se encapsula dentro de recintos microcapsulares discretos de polímero mixto de poliurea-acetilen carbamida sustituida.

(c) una vez que se forman las microcápsulas y se consumen sustancialmente los materiales que forman el polímero de encapsulación, añadir opcionalmente una solución acuosa que contenga los co-formulantes necesarios para una formulación agrícola funcionalmente utilizable que incluya modificadores de viscosidad, arcillas o materiales mesoporosos similares -preferiblemente sepiolita o zeolita- , hidrocoloides, agentes antimicrobiológicos, protectores UV, agentes humectantes, tensioactivos adicionales.

El compuesto a.4) o b.2) puede ser un copolímero de injerto (meta) acrílico y/o se elige del grupo de tensioactivos: alcoholes etoxilados, copolímero de bloques etoxi y/o propoxi, alcohol polivinílico, polivinilpirrolidona y cualquier derivado o copolímeros de injerto de dichos tensioactivos, también elegidos entre los grupos alcoholes etoxilados, copolímero de bloque etoxi y/o propoxi, alcohol polivinílico, polivinilpirrolidona y cualquier derivado o copolímero de injerto de dichos tensioactivos, preferiblemente un éster de ácido graso de polivinilo o un polialquil metacrilato con un peso molecular de aproximadamente 100000 a 200000 Daltons.

El tensioactivo añadido a la fase acuosa es un éster de polietilglicol de un ácido graso polihidroxílico con un peso molecular de aproximadamente 10000 a 25000 Dalton.

Un ácido graso preferido en los tensioactivos es el ácido esteárico.

En relación con nuestra mezcla patentada de lignosulfonatos, reivindicamos un proceso de producción de microcápsulas según la reivindicación 22 caracterizado porque en la solución I) b) contiene un complejo que consiste en una mezcla de, en porcentaje en peso, un lignosulfonato al 15-25%, un alcohol polivinílico al 5-15% y agua hasta el 100%, los compuestos se eligen de tal manera que los lignosulfonatos y el alcohol polivinílico se disuelvan completamente en agua, y esta solución se calienta a 60-90° durante 5-20 minutos antes de su uso en el proceso de microencapsulación.

Como una aplicación importante de nuestras microcápsulas, reivindicamos un proceso de preparación de una formulación agrícola del tipo de concentrado en suspensión caracterizado porque:

i) se prepara una suspensión acuosa de microcápsulas según las etapas (a) y (b) de las reivindicaciones 31 o 32

ii) se prepara un concentrado en suspensión en medio acuoso con los ingredientes activos deseados o una pluralidad de ellos (siempre que sean químicamente compatibles en dichos medios y tengan un uso agrícola beneficioso) de forma habitual, mediante molienda y aportación necesaria de co-formulantes y, opcionalmente, proporcionando además un ingrediente activo adicional soluble en agua o una pluralidad de ellos (siempre que todos los ingredientes activos sean químicamente compatibles y tengan un uso agrícola beneficioso), y los co-formulantes necesarios

iii) mezclar las suspensiones i) y ii), siempre que la mezcla de ingredientes activos tenga un uso agrícola beneficioso

iv) eventualmente añadir co-formulantes a la mezcla para la estabilidad y funcionalidad de la formulación, en el caso de que dichos co-formulantes no estén ya presentes, o no en la cantidad deseada, en la mezcla formada hasta esta etapa u opcionalmente ya se hayan añadido en las etapas anteriores en la cantidad deseada para estar presente en la formulación final.

v) filtrar eventualmente la mezcla de iii) o iv) para evitar la presencia de precipitados indeseables que puedan afectar la correcta funcionalidad del concentrado de la suspensión en términos de evitar el bloqueo de los filtros de boquilla y los filtros durante la aplicación final del concentrado de la suspensión en el campo.

Las formulaciones agrícolas de microcápsulas (en cualquier tipo de formulación donde estén presentes las microcápsulas) son de clomazona.

En virtud de la eliminación de los isocianatos tóxicos o al menos la reducción en la cantidad y en el perfil toxicológico de los mismos, nuestras microcápsulas se pueden utilizar para productos farmacéuticos microencapsulados para su uso en medicina.

La mejor manera de entender la complejidad de la invención es a través de los ejemplos que se presentan a continuación, que completan las necesidades de un experto en la técnica para reproducir la invención.

Ejemplo 1

Aquí se describe la forma de preparación de una formulación microencapsulada de Flurocloridona a una concentración del 25% (p / p).

LignoGAT™ es una solución patentada descrita en la presente memoria compuesta de agua: Celvol™ 205: Kraftsperse 25M en la que las proporciones varían según (respectivamente): 60-70%: 5-15%: 5-30%. En este caso particular, la proporción es 65: 5: 30.

Cuando ambas fases están bien mezcladas en reactores separados [es importante tener en cuenta que se necesita algo de calentamiento para incorporar los cristales sólidos de cis-flurocloridona, con un punto de fusión de aproximadamente 71°C], después la fase oleosa se incorpora a aproximadamente 50°C lentamente a la fase acuosa (a 35°C y pH ajustado a 6,5 con ácido cítrico), emulsionando la fase orgánica en pequeñas gotitas en una fase acuosa continua con un agitador de alto cizallamiento a aproximadamente 2500 rpm (en un reactor cilíndrico típico de 2000 L) durante 15 minutos. Después, el agitador de alto cizallamiento se detiene y solo un agitador de ancla se ajusta a 50 rpm. El material que forma la pared presente en la fase orgánica (isocianatos y monómero de acetilen carbamida) reacciona con agua en la interfaz aceite/agua para formar una cápsula de pared previa alrededor de la gota de aceite que contiene el ingrediente activo Flurocloridona. La temperatura se aumenta a 50°C al comienzo de la reacción. A continuación, se añade 0,15% (p/p) de ácido p-toluenosulfónico (disuelto en isopropanol) para terminar la polimerización en el lado de la fase acuosa y las reacciones de formación de la pared. Además, la mezcla está a aproximadamente 48°C durante cinco horas. De esta forma se evita cualquier residuo de isocianatos y/o monómeros de acetilen carbamida libres. Después, se deja enfriar la mezcla. Se comprueba el pH y se ajusta a pH = 9.5 a 10 con una solución acuosa al 50% de NaOH. Finalmente, se añade la siguiente solución para fines de estabilización:

La formulación terminada se deja homogeneizar con un agitador de ancla a 100 rpm y luego se filtra a través de un tamiz de nailon de 100 gm.

Ejemplo 2

Las microcápsulas resultantes según el proceso del Ejemplo 1 y comparación con Flurocloridona comercial CS 250 g/l (Racer™).

Las microcápsulas del Ejemplo 1 se muestran en la Figura 1.

La microcápsula resultante según el Ejemplo 1 tiene los siguientes parámetros:

Tenga en cuenta que la flurocloridona tiene dos isómeros (cis y trans) con diferente punto de fusión, y nuestra invención permite la encapsulación de materiales tanto sólidos como líquidos (incluso materiales gaseosos adsorbidos/ absorbidos/solubilizados en un soporte sólido o líquido) fácilmente.

El análisis IR de la CS de Racer™ muestra que la pared de las cápsulas está compuesta de TDI y PAPI, mientras que en nuestra invención el TDI se reemplaza por el TMXDI mucho menos tóxico y menos reactivo. Nuestras especiales condiciones de encapsulación nos permiten igualar a la perfección las características fisicoquímicas y químicas (con respecto al uso agrícola) de Racer™, con una composición de pared de las cápsulas completamente diferente, coloide protector (por LC-MS identificado como tipo de Daxad™ 23 en Racer™), emulsionante primario (por LC-MS y preparación de muestras químicas identificadas en Racer™ como tipo de Pluronic™ L64) y otros co-formulantes.

Hemos observado que las microcápsulas según nuestro proceso presentan una estructura esférica tridimensional, sin embargo, las esferas presentan algunas veces una depresión (DEP) en la superficie -indicada en las Figuras 1 y 2 por la flecha-(algunas veces, la superficie que corresponde al área invaginada es casi la mitad de la superficie total de la cápsula), que no hemos encontrado en otros agroquímicos microencapsulados comerciales ni en microcápsulas para otros fines. Se cree que la reacción específica de TMXDI PAPI monómero de acetilen carbamida es la razón de este efecto.

La determinación del ingrediente activo no encapsulado se realiza de la siguiente manera (para este y el resto de ejemplos):

Filtración de la muestra de formulación suspendida en agua:

• 100 mg de muestra de CS suspendida en 15 ml de mezcla de agua y dipropilenglicol

• Filtrar a través del filtro de fibra de vidrio

• Lavar con 2 x 5 ml de mezcla de agua y dipropilenglicol.

• Determinación de a.i. en el filtrado mediante análisis HPLC-UV o GC-FID

Las condiciones de HPLC que usamos normalmente fueron L iChrospher 100 CN - 5 gm, 250 x 4 mm; Termostato de columna: 32°C; Volumen de inyección: 10 gl; Fase móvil: 97% (v / v) de n-hexano, 3% (v / v) de isopropanol; Flujo: 1 ml /min; Detector: a 240 nm; Tiempo de análisis: 35.0 minutos.

Ejemplo 3

Se elaboró una formulación como la descrita en el Ejemplo 1, en la que el material que forma la pared se reemplazó por la resina de urea formaldehído eterificada prepolimerizada, Beetle™ 80, siendo la prepolimerización basada en el proceso sugerido en el documento de Patente US 6,485,736. A continuación, por consiguiente, se sustituyó la cantidad total de tetrametoximetil acetilen carbamida e isocianatos de los materiales que forman la pared, y la gammabutirolactona se eliminó de la fórmula. Un detalle de las microcápsulas presentes en la formulación de flurocloridona justo después de terminar el proceso exactamente realizado como en el ejemplo 1 (con las modificaciones anteriores) (detalle en la Figura 3), siendo el tamaño de partícula irregular, y que las microcápsulas son más grandes y liberan inmediatamente el contenido en la fase acuosa. El tamaño medio de partícula es de 29.3 gm y el percentil 90 es de 71.64 gm, lo que hace que las microcápsulas sean inadecuadamente grandes y demasiado frágiles.

Ejemplo 4

En el laboratorio, se prepararon formulaciones adicionales como en el Ejemplo 3, usando las mismas proporciones de % en peso que en el Ejemplo 1, pero para 1 L de formulación terminada. Se dispusieron en serie 14 reactores con sistema de enfriamiento y calentamiento (camisa de agua) de 2L de volumen.

Después de la emulsificación final, los correspondientes ajustes de pH y la adición de la solución de estabilidad final, agitando y dejando que la mezcla final alcance la temperatura ambiente, se midió inmediatamente el tamaño de partícula, es decir, Perc. 90 el estadístico "Percentil 90" (el 10% de las microcápsulas tienen un diámetro medio superior al valor dado). El ingrediente activo no encapsulado se mide por centrifugación de las microcápsulas y analizando después el sobrenadante en un GC-FID, con un método analítico validado. La estabilidad de la emulsión se probó según las especificaciones de la FAO/WHO para la estabilidad de la emulsión de la CS de lambda-cihalotrina (una formulación del mismo tipo (suspensión de cápsulas), este documento se incorpora en la presente memoria como referencia. Solo los valores con una puntuación de "estabilidad de emulsión muy buena" cumplen con los requisitos de separación de aceite/crema y la formación de cristales en la formulación emulsionada en agua. La cristalización se ha clasificado subjetivamente (pero consistente entre las apreciaciones de diferentes muestras), según la observación de 5 muestras de la formulación sin diluir al microscopio en los objetivos x10 y x40. En la Figura 4 mostramos los cristales del Ejemplo 4-1 después de 240 horas de almacenamiento a 35°C.

Los resultados son los siguientes:

Podemos observar que las únicas formulaciones aceptables son las formuladas con ACDs, y de estas, aquellos compuestos comerciales que contienen una cantidad significativa de monómeros (o dímeros o trímeros) (Ej 4-11, 4­ 12, 4-13 y 1) dan los mejores resultados. Sin embargo, los reticulantes de acetilen carbamida que contienen una menor cantidad de monómeros dan como resultado tamaños de partícula más altos. El Ej. 4-8, a base de una resina de benzoguanamina, es interesante en el sentido de que el tamaño de partícula de las microcápsulas es muy adecuado, presenta muy buenas propiedades de emulsificación, pero nos damos cuenta que solo con la manipulación al observar las cápsulas en el microscopio una significativa parte de ellas están rotas. Todos los compuestos de melamina y urea mostraron un mal comportamiento, con altas cantidades de Flurocloridona sin encapsular y posterior formación de cristales. En los Ejemplos 4-8, pudimos observar una aglomeración reversible como se muestra en la Figura 5.

Ejemplo 4

En el siguiente ejemplo, hemos utilizado un emulsionante primario y un sistema coloide protector diferentes. Como en ejemplos anteriores, nos referimos al Ejemplo 1 como modelo, y aquí realizamos algunas modificaciones La solución LignoGAT™, basada en un producto de reacción polimérico que contiene lignosulfonatos ha sido sustituida (y en la misma cantidad) por Agrimer™ AL10 y PVP 15 (proporción en % en peso 1: 1). En este proceso tenemos Quizalofoppetil microencapsulado disuelto en Solvesso 100 al 50% (templado).

Para reducir el tamaño de partícula (que se espera que sea mayor debido al cambio de LignoGAT™ en esta nueva mezcla), la velocidad del agitador de alto estrés por cizallamiento se ha aumentado a 3500 rpm durante 5 minutos. Las microcápsulas resultantes tenían un tamaño medio de partícula de 5.1 pm y un percentil 90 de 8.3 pm. Las propiedades de emulsificación (5% de la formulación en agua en una probeta de 100 mL) no muestran separación de fases después de 2 h, ni formación de cristales. El residuo de tamizado húmedo -150 pm- fue del 0.03% y la dispersabilidad y la suspensibilidad fueron, respectivamente, 81% y 89%.

Ejemplo 5

En este ejemplo microencapsulamos según el Ejemplo 1 con los mismos componentes y proporciones (para hacer 1 L de formulación) excepto lo siguiente:

Ej. 5-1: mezcla de isocianato TMXDI y PAPI y Powderlink™ 1174 [exactamente como en el Ej. 1]

Ej. 5-1: mezcla de isocianatos TDI y PAPI.

En ambos ensayos hemos encapsulado fenvalerato, también disuelto en un solvente a base de hidrocarburo al 50% (Marcol™), con calentamiento suave previo a 50°C y mezclado, dejado después enfriar la mezcla. La formulación final es entonces una suspensión de cápsulas de Esfenvalerato de 250 g/l (asumiendo la densidad = 1 g/cm3).

Los resultados se muestran en la siguiente tabla:

Como podemos ver, la reacción con TDA y PAPI dio como resultado un tamaño de partícula aceptable de las cápsulas formadas, sin embargo, la cantidad de material no encapsulado fue demasiado alta (32%) -análisis por centrifugación y HPLC-UV del sobrenadante-. Observamos que la reacción procedió con un desarrollo vigoroso de CO2, y se notó un aumento repentino de temperatura (el reactor de 2 L subió a 75°C en el Ej. 5-2, mientras que en el Ej. 5-1 la temperatura máxima registrada fue de 58°C). La observación al microscopio mostró que varias piezas microscópicas de material de la pared habían reaccionado sin formar una pared (por lo tanto, no había material microencapsulado). Todos ellos señalaron que el proceso con el TDI más reactivo fue descontrolado (tiempo insuficiente para permitir una buena emulsificación al mismo tiempo que se forma el material de la pared), es decir, el proceso con TDI es menos predecible y menos susceptible de ser manipulado que el proceso con TMXDI PAPI ACD.

Ejemplo 6

Se preparó una formulación de lambda-cihalotrina según la siguiente fórmula (500 L). Hemos dividido los componentes según su funcionalidad. La primera tabla Ej. 6.1 se refiere a la fase acuosa y la fase oleosa hasta los materiales necesarios de emulsificación/encapsulación. En la tabla Ej. 6.2 tenemos los compuestos que dan cuenta de la estabilidad de la formulación. Para lograr el 100% de la formulación,

Tabla Ej. 6.1. Componentes de los materiales básicos de microencapsulación (BMM)

Tabla Ej. 6.2

Las condiciones de encapsulación de los componentes anteriormente mencionados fueron:

Emulsificación muy lenta (según el volumen total) para evitar inversión de fase mientras el agitador de ancla a 100 rpm y el agitador con hélices cowless a 1500 rpm.

Temperatura de reacción: 50 ° C

Agitador de alto estrés por cizallamiento a 6000 rpm durante 5 minutos durante la encapsulación (MDH). Adición de Cycat 4040. Curado de microcápsulas a 55°C durante 4 horas.

Las características de esta formulación son las siguientes (todos los parámetros medidos estandarizados por las especificaciones de la FAO y/o métodos CIPAC):

Ejemplo 7

Nuestro proceso de microencapsulación difiere con respecto a todas las patentes publicadas que se utilizan a escala industrial en todo el mundo para productos agroquímicos en la química básica implicada, la naturaleza y estructura de la pared y las características fisicoquímicas de la microcápsula en sí. Sin embargo, para poder hacer uso de nuestra invención, es un objetivo adicional poder lograr la velocidad de liberación y la equivalencia química de los ingredientes inertes a productos ya registrados ya en el mercado (para propósitos de permisos de comercialización). Detrás de nuestra propia invención, y sorprendentemente, hemos encontrado que con la elección correcta de los compuestos de acetilen carbamida apropiados, el tensioactivo y el sistema de estabilización y las condiciones de reacción, las características fisicoquímicas de las formulaciones comerciales en su conjunto (es decir, los parámetros relacionados con leyes como EEC 91/414, Especificaciones de la FAO/WHO, etc.) puede lograrse mediante nuestra invención, de manera sorpresiva y bastante diferente a la técnica anterior. Es precisamente la elección de glicolurilos de baja reactividad, las condiciones suaves de reacción (temperaturas mucho más bajas que las mostradas en documentos de la técnica anterior), la evitación de más aminas o compuestos sulfurados como catalizadores o materiales que forman las paredes, y la terminación lograda por ácidos orgánicos, lo que nos permite hacer formulaciones a medida con una velocidad de liberación específica (ya sea rápida o prolongada) y eficacia biológica.

Para demostrarlo, hemos realizado una comparación de nuestro proceso microencapsulado para la obtención de una formulación comercial de lambda-cihalotrina según CEE 91/414. El material de referencia es una muestra de Karate™ Zeon 10 CS.

La encapsulación de GAT Lambda-cihalotrina 10 CS (GAT-ICy) se realizó según el proceso descrito en el Ej. 6 (con respecto a una explicación extensa del proceso, esto se ha descrito en su totalidad en los ejemplos anteriores y/o en la descripción). Los valores dados anteriormente son siempre una media de 10 muestras diferentes, y las diferencias estadísticas se evalúan mediante la prueba t-student, con la transformación adecuada para la normalización de los datos mediante arcsin (sqrt (x)) para los valores porcentuales.

En la Figura 7 podemos observar que el tamaño de partícula de la formulación se distribuye de manera muy similar según nuestra invención, pero las diferencias no son significativas, ni en la media ni en el percentil 90, y ambos productos cumplen con las Especificaciones de la FAO.

Con respecto a la suspensibilidad, la FAO especifica un mínimo de 80% de lambda-cihalotrina que se encuentra en suspensión después de 30 minutos en agua D estándar CIPAC. Ambos productos están muy por encima del mínimo, GAT-ICy y KZ mostraron igualmente 99.2% de suspensibilidad, sin diferencias significativas. en la prueba t-Student.

La espontaneidad de la dispersión en [%] se determinó según CIPAC MT 160. La FAO especifica un mínimo de 90% de lambda-cihalotrina que se encuentra en suspensión después de 5 minutos en agua D estándar CIPAC a 30 ± 2°C. GAT-ICy muestra un 92% de dispersión, mientras que KZ muestra un 94%, pero sin diferencias significativas en la prueba t-Student.

La capacidad de vertido en [%] se determinó según CIPAC MT 148. Regularmente, la viscosidad se mide en el laboratorio para predecir cómo será la capacidad de vertido (es más rápido, más barato y más fácil medir la viscosidad), pero las especificaciones de la FAO solo señalan esta prueba de vertibilidad, porque es el efecto "real" sobre cómo la viscosidad puede influir en el producto: es decir, dificultar la manipulación o, en particular, sacar el contenido del envase o botella de productos agroquímicos y enjuagar las botellas por motivos medioambientales. La FAO especifica un "residuo" máximo del 1.5%. La capacidad de vertido de GAT-ICy es equivalente a la capacidad de vertido de KZ y cumple con la Especificación de la FAO 463/CS (2003) para el "residuo después del aclarado". Los valores (sin diferencias estadísticas significativas) fueron:

Residuo y residuo después del enjuague, respectivamente, para GAT-ICy: 2.6% y 0.3%

Idem para KZ: 2.1% y 0.3%, sin diferencias estadísticamente significativas.

La espuma persistente en [mL] después de 1 minuto se determinó según CIPAC MT 47.2. y ninguna de las muestras presentó espuma persistente después de 1 minuto.

En conjunto, ambas muestras cumplen con las especificaciones de la FAO y no difieren estadísticamente en ningún valor.

Ejemplo 8

Velocidad de liberación de GAT-ICy y KZ.

Para la velocidad de liberación, hemos utilizado la directriz de la OECD para las pruebas de sustancias químicas No.

428. Las formulaciones probadas han sido (por pares) GAT-ICy 10 g/L y GAT-ICy 5 g/L (producidas según el Ejemplo 6) en comparación con Productos Syngenta de las mismas características (KZ 10 g/L y KZ 5 g/L). Se realizó un ensayo experimental para cada muestra.

Los resultados se muestran en las Figuras 8 y 9. Se puede apreciar que GAT-ICy tiene inicialmente una liberación más rápida en ambos tipos de muestras (debido a los poros parcialmente más anchos en las microcápsulas originadas por la acetilen carbamida de cuatro dedos utilizada). Sin embargo, en las condiciones del análisis, el contenido de lambda cihalotrina en las células receptoras en el caso de KZ (tanto 5 CS como 10 CS) es menor.

Ejemplo 9

Se preparó una suspoemulsión que contenía 250 g/L de Metazaclor y 33.3 g/L de Clomazona. En una suspoemulsión, un ingrediente activo sólido finamente molido o dispersado o emulsionado se encuentra en la fase acuosa continua, mientras que la fase discontinua está constituida por microcápsulas. Nos referimos en este ejemplo a cómo preparar la parte microencapsulada de la suspoemulsión, es decir, microcápsulas de clomazona. El concentrado de la suspensión que forma parte de la formulación, siendo ese concentrado un Metazaclor molido y disperso (la técnica se produjo según la Patente vencida DE 2849442, más exactamente según el ejemplo que describe la suspensión monoclínica de Metazaclor. El Metazaclor también se puede producir según el documento de Patente EP 12216 según los ejemplos 2 (a) o (b) o el ejemplo 4 (a) o (b) o (c).

La fórmula de la suspensión de la cápsula de clomazona consiste en los siguientes ingredientes, siendo el proceso como el utilizado para la microencapsulación de lambda-cihalotrina:

Ingredientes

El concentrado de la suspensión de Metazaclor solo se prepara siguiendo la receta:

Luego, el Metazaclor suspendido se mezcla con la suspensión en cápsulas de clomazona de la siguiente manera: Ingredientes

Esta formulación tiene las características mostradas en las Figuras 11 (tamaño de partícula) y Figura 12 (viscosidad). En la Figura 6 se muestra una imagen de las microcápsulas.

Ejemplo 10

Se microencapsuló material retardante de llama (óxido de antimonio) según esta invención junto con el material de cambio de fase (PCM) perfluorodecano, según el proceso descrito en esta invención. La fase acuosa se secó posteriormente por pulverización para obtener una formulación fluida de microcápsulas.

Ejemplo 11

Se realizaron las siguientes microencapsulaciones de fluroxipir, según la fórmula de suspensión de cápsula de clomazona ejemplo 9, y la fase acuosa del ejemplo 6. Como prueba comparativa se realizó la microencapsulación según el estado de la técnica utilizando TDI y PAPI, que mostró un tamaño de partícula promedio de 2.73 pm y un percentil 90 de 15.79 pm.

Las medidas de cada ejemplo se representan en la Figura 10 y se realizaron de acuerdo con las propias microcápsulas. Probamos el material que forma las paredes cuando está compuesto por:

Los resultados se muestran en la Figura 12, donde se aprecian las diferencias según el tipo y la cantidad de derivado de acetilen carbamida.

Ejemplo 12

Se prepararon dos formulaciones: una según el Ejemplo 6 (Ej. 12-1) y la misma formulación, pero reemplazando el material formador de pared TMXDI por TXDI, y eliminando la presencia del 3% de tetrametoximetil acetilen carbamida (ej. 12-2).

El contenido de isocianatos residuales se ensayó mediante derivatización de la muestra con 1-(9-antracenilmetil) piperazina y la detección a 254 nm en HPLC-UV. Dado que el propósito del análisis fue comparativo, no se realizó una cuantificación en porcentaje en peso. Sin embargo, las unidades AU de la absorción UV son una comprobación definitiva (para 10 pL igualmente inyectados de soluciones de 50 mg/mL en acetonitrilo de muestra) para comparar la cantidad de TDI, TMXDI y PAPI residuales (en la medida en que coeluyan simultáneamente). Los resultados mostraron que Ej. 12-1 tenía un valor AU de 641 mV (por encima del límite de detección), mientras que Ej. 12-2 tenía un valor AU de 11 mV (por debajo del límite de detección). Por tanto, el uso de ACD evitó la presencia de isocianatos residuales en la formulación agroquímica.

La presente invención reivindica la microencapsulación del ingrediente activo Clomazona y su uso en formulaciones agrícolas en las que el único ingrediente activo es Clomazona.

Claims (23)

REIVINDICACIONES

1. Microcápsulas que contienen Clomazona como único ingrediente activo, para su uso en formulaciones agroquímicas, caracterizadas porque la pared de las microcápsulas se forma mediante una reacción de polimerización interfacial de los materiales que forman la pared:

(a) isocianato(s) alifáticos, y

(b) isocianato(s) aromáticos, y

(c) compuesto(s) de fórmula (I) -derivados de acetilen carbamida-

en donde

R1, R3, R5, R7 son, independientemente, metileno, etileno, n-propileno, isopropileno, n-butileno, isobutileno, secbutileno, tert-butileno;

R2, R4, R6, R8, son, independientemente, hidrógeno, metilo, etilo, n-propilo, isopropilo, n-butilo, isobutilo, sec-butilo, tert-butilo;

R9, R10 son átomos de hidrógeno;

en donde las microcápsulas tienen un diámetro medio de 0.3 a 25 pm, y el 90% de las microcápsulas tienen un diámetro inferior a 100 pm, cuando se miden con un analizador de tamaño de partículas por difracción láser convencional, previa dilución habitual con agua bajo agitación.

2. Microcápsulas según la reivindicación 1, caracterizadas porque, la proporción de materiales que forman la pared es isocianato alifático:isocianato aromático de 1:3 a 1:1; isocianato aromático:compuestos (I) de 9:1 a 4:1; isocianatos alifáticos:compuestos (I) de 2:1 a 5:1.

3. Microcápsulas según la reivindicación 1, caracterizadas porque, en los compuestos (I), R2, R4, R6, R8 que tiene el significado de hidrógeno en el mismo compuesto particular (I), se limita a uno o dos.

4. Microcápsulas según la reivindicación 1 en las que los compuestos (I) comprenden todas las configuraciones isoméricas y estereoisoméricas que puedan estar presentes dependiendo de los radicales citados, y quedando excluidas de los compuestos (I) todas las combinaciones de radicales que no sean capaces de formar los polímeros derivados de poliureaacetilen carbamida (ACD) cuando tales ACDs se hacen reaccionar como se describe en la presente memoria con una mezcla de isocianatos.

5. Microcápsulas según la reivindicación 1, en las que el isocianato aromático es un isocianato aromático monomérico o un isocianato aromático prepolimérico.

6. Microcápsulas según la reivindicación 1, en las que el isocianato alifático es un isocianato alifático monomérico o un isocianato alifático prepolimérico.

7. Microcápsulas según la reivindicación 1, en las que el isocianato aromático de la reivindicación 1 (b) tiene la fórmula (II):

8. Microcápsulas según la reivindicación 1, en las que el isocianato aromático es difenilmetano-4-4'-diisocianato.

9. Microcápsulas según la reivindicación 1, en las que el isocianato alifático es diisocianato de m-tetrametilxileno.

10. Microcápsulas según la reivindicación 1, en las que los compuestos de la reivindicación 1 (a) están hechos de una mezcla de diferentes isocianatos alifáticos.

11. Microcápsulas según la reivindicación 1, en las que los compuestos de la reivindicación 1 (b) están hechos de una mezcla de diferentes isocianatos aromáticos.

12. Microcápsulas según la reivindicación 1 caracterizadas porque el polímero que constituye la pared de la microcápsula se forma mediante la reacción de compuestos como se define en la reivindicación 1 (a), reivindicación 1 (b) y reivindicación 1 (c), siendo los compuestos 1 (c) una mezcla de diferentes compuestos (I) con diferentes sustituyentes en la fórmula general (I).

13. Microcápsulas según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores o una combinación de las reivindicaciones anteriores, caracterizadas porque los compuestos de la reivindicación 1 (c) son una mezcla de compuestos (I) en forma de oligómeros de hasta 10 moles por molécula, en donde la suma de la cantidad de monómeros, dímeros, trímeros y tetrámeros es al menos el 75% en porcentaje en peso del contenido total de compuestos (I).

14. Microcápsulas según las reivindicaciones 1 a 4 caracterizadas porque los compuestos definidos en la reivindicación 1 (c) son una mezcla de compuestos (I) y dicha mezcla está compuesta por compuestos (I) en forma monomérica y/o oligomerizada de 2 a 10 monómeros por molécula.

15. Microcápsulas según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores donde el compuesto(s) (I) es(son) monómero(s) con al menos un sustituyente de R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8 siendo diferente a los demás.

16. Microcápsulas según la reivindicación 1 caracterizadas porque sólo se utiliza un compuesto definido (I), en forma monomérica y/o dimérica y/o trimérica, y no como una mezcla de diferentes compuestos comprendidos en la fórmula (I).

17. Microcápsulas según la reivindicación 1 caracterizadas porque el compuesto (I) es N,N',N" N'" - tetrabutoximetil acetilen carbamida.

18. Microcápsulas según la reivindicación 1 caracterizadas porque el compuesto (I) es N,N',N",N"' - tetrametoximetil acetilen carbamida.

19. Microcápsulas según la reivindicación 1 caracterizadas porque el compuesto (I) es N,N",N",N "'- tetrametoxietil acetilen carbamida.

20. Microcápsulas según la reivindicación 1 caracterizadas porque el compuesto (I) es N,N',N",N'" - tetraetoxietil acetilen carbamida.

21. Microcápsulas según la reivindicación 1 caracterizadas porque el compuesto (I) es N,N',N",N'" - tetrapropoximetil acetilen carbamida.

22. Microcápsulas según la reivindicación 1 o una cualquiera de las reivindicaciones anteriores caracterizadas porque el(los) compuesto(s) (I) es(son) sólidos a 20°C.

23. Microcápsulas según la reivindicación 1, en las que el isocianato alifático es un isocianato alifático monomérico.