ES2905372T3 - Fertilizantes de liberación controlada fabricados a partir de mezclas de glicéridos reticulados - Google Patents

Fertilizantes de liberación controlada fabricados a partir de mezclas de glicéridos reticulados Download PDF

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Abstract

Una composición de fertilizante de liberación controlada que comprende un nutriente vegetal en partículas recubierto con un recubrimiento de poliuretano de un isocianato y al menos un poliol que comprende una mezcla de glicéridos reticulados, en donde el al menos un poliol comprende un producto de reacción catalítica de glicerol y triglicéridos y/o diglicéridos.

Description

DESCRIPCIÓN
Fertilizantes de liberación controlada fabricados a partir de mezclas de glicéridos reticulados
Campo técnico
La presente invención se refiere a un material fertilizante de liberación controlada que comprende un nutriente vegetal en partículas rodeado por un recubrimiento de poliuretano y un proceso de producción del mismo como se divulga en las reivindicaciones.
Antecedentes
Los fertilizantes se han utilizado durante muchos años para complementar los nutrientes en los medios de cultivo. En los últimos años, la técnica se ha centrado en técnicas para suministrar cantidades controladas de nutrientes vegetales al suelo u otros medios de cultivo. Se reconoce, por ejemplo, que es deseable controlar la liberación de nutrientes vegetales tales como el nitrógeno de los gránulos de fertilizantes altamente solubles porque la liberación de los nutrientes durante un período prolongado de tiempo logra ventajas que incluyen una mayor eficiencia del uso de fertilizantes por parte de las plantas, costos de aplicación reducidos ya que se requieren menos aplicaciones de fertilizantes y una menor pérdida de nutrientes causada por la lixiviación y la desnitrificación.
La patente de EE.UU. N.° 5.538.531 (Hudson) enseña un producto fertilizante de liberación controlada en partículas que tiene una masa central fertilizante soluble en agua encerrada en una pluralidad de recubrimientos insolubles resistentes a la abrasión. Al menos un recubrimiento interno es un producto de reacción de uretano derivado de la reacción de los isocianatos y polioles citados. El recubrimiento exterior está formado por una cera orgánica.
La Patente de EE. UU. N.° 6.358.296 (Markusch et al.) enseña un fertilizante encapsulado de poliuretano de liberación lenta que utiliza oleo poliol(es). La patente de EE.UU. N.° 5.851.261 (Markusch et al.) proporciona un proceso para la producción de partículas fertilizantes encapsuladas en poliurea que comprende aplicar un componente reactivo con isocianato que contiene al menos dos grupos amina a las partículas fertilizantes y aplicar un poliisocianato a las partículas recubiertas con amina para formar partículas recubiertas con poliurea.
Las composiciones de isocianato que contienen azufre y un proceso para la producción de composiciones de fertilizante encapsuladas se describen en la Patente de EE. UU. N.° 6.152.981, (Markusch et al.). Las composiciones de fertilizante se preparan aplicando una mezcla de azufre y un isocianato al fertilizante y aplicando a continuación un material reactivo con isocianato. La Patente de EE.UU N.° 5.599.374 (Detrick) describe una composición de fertilizante en donde se aplica un recubrimiento de azufre a un núcleo de fertilizante y, a continuación, se aplica un recubrimiento de polímero sobre el azufre.
La Patente de EE. UU. N.° 6.231.633 (Hirano et al.) enseña un fertilizante granular recubierto con un recubrimiento de resina termoendurecible que puede ser uretano y un compuesto hidrófobo, que puede ser cera. La Patente de EE. UU. N.° 6.663.686 (Geiger et al.) enseña un fertilizante encapsulado de poliuretano de liberación lenta que utiliza poliuretano y cera.
La Patente de EE.UU. N.° 6.039.781, (Goertz et al.) enseña que también es conocido en la técnica recubrir previamente un nutriente vegetal en partículas con aceite orgánico y partículas como un medio para mejorar los perfiles de liberación del nutriente vegetal en partículas.
La Patente de EE.UU. N.° 6.338.746 (Detrick et al.) describe un proceso en el que primero se recubre un fertilizante con un polímero, y a continuación se recubre el polímero con azufre y después se aplica un recubrimiento de polímero. Los polímeros se describen en las Patentes de EE.UU. N.° 4.711.659 (Moore), 4.804.403 (Moore) y 5.374.292 (Detrick). Estos polímeros requieren que el sustrato contenga una cantidad mínima de grupos -NH2 reactivos. Por lo tanto, estos no son aplicables a todas las composiciones de fertilizante para las que pueden ser deseables propiedades de liberación lenta.
La Pub. de EE.UU. N.° 2010/0307211 describe un fertilizante de liberación controlada que comprende al menos un recubrimiento que incluye un producto de reacción de un poliol, un isocianato, una cera y un aceite de triglicérido de ácido graso epoxidado.
Al mismo tiempo, el documento WO 2005/080325 A2 divulga un material fertilizante encapsulado de polímero de poliuretano y/o epoxi de liberación controlada. Análogamente, el documento US 2006/000252 A1 divulga composiciones de tioléster y polímeros de poliuretano. El documento US 2006/111520 A1 describe un politiouretano que comprende un producto de reacción de una composición de tioléster y una composición de isocianato, teniendo el politiouretano múltiples grupos tiouretano. Al mismo tiempo, el documento WO 97/48664 A1 divulga partículas de nutrientes vegetales que contienen urea y tratan las partículas con un isocianato polifuncional. Adicionalmente, el documento JP 2001-163691 A divulga un fertilizante con un recubrimiento de cera de carnauba y una resina de poliuretano que comprende una resina alquídica modificada con aceite y diisocianato de difenilmetano y/o toluendiisocianato.
Aunque los fertilizantes recubiertos de polímero como los descritos anteriormente han recibido una considerable atención, son costosos de producir. Existe una necesidad en la técnica de proporcionar formulaciones fertilizantes de liberación controlada que sean resistentes a la abrasión y que reduzcan el costo de producción de fertilizantes. Además, sería deseable tener un fertilizante de liberación controlada y un proceso para su producción que permitiese una personalización sencilla del perfil de velocidad de liberación de un nutriente vegetal en partículas dado habiéndose aplicado al mismo una cantidad determinada de recubrimiento(s) de uretano. Además, también sería deseable poder lograr un perfil de velocidad de liberación deseable para un nutriente vegetal en partículas dado utilizando cantidades significativamente reducidas de materiales de recubrimiento.
Sumario
De acuerdo con diversas realizaciones, la presente invención es una composición de fertilizante de liberación controlada que incluye un nutriente vegetal recubierto con un producto de reacción de una mezcla que incluye un isocianato, una cera, y al menos un poliol que comprende una mezcla de glicéridos reticulados. Los glicéridos pueden incluir mono y/o diglicéridos. En una realización de la invención, el poliol es un producto de reacción formado a partir de la reacción del glicerol y uno o más triglicéridos. En otra realización, el poliol se forma a partir de una transesterificación de uno o más diglicéridos y/o triglicéridos. En otra realización más, el poliol es una mezcla de monoglicéridos y/o diglicéridos formados por reacción de un triglicérido y/o un diglicérido con cualquier compuesto hidroxilo alifático o aromático, saturado o insaturado, natural o sintético, líquido o sólido, monofuncional, difuncional, trifuncional o polifuncional incluyendo, pero sin limitación: metanol, etanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, pentanol, propenol, propinol, butanodiol, butenodiol, butinodiol, etilenglicol, dietilenglicol, trietilenglicol, propanodiol, dipropilenglicol, polietilenglicol, polipropilenglicol, trimetilolpropano, pentaeritritol, caprolactona polioles, carbonato polioles, etanolamina, dietanolamina, trietanolamina, tetra (2-hidroxipropil) etilendiamina, sorbitol, azúcares simples y/o complejos y similares.
En algunas realizaciones, la presente invención es un fertilizante de liberación controlada que incluye un nutriente vegetal recubierto con poliuretano en el que el poliuretano incluye al menos un componente monómero de poliol que tiene las siguientes fórmulas de monoglicérido:
HO-CH2-CH(OH)-CH2-X (Fórmula 1)
HO-CH2-CH(X)-CH2-OH (Fórmula 2)
donde X es -O-CO-CyHz , en donde y varía de 15-21 y z varía de 29-41, y en donde el poliol está reticulado con un resto reticulante de azufre, oxígeno y/o peróxido, o alternativamente,- donde la reticulación se inicia en sitios insaturados en los monoglicéridos y/o diglicéridos utilizando calor, radiación UV o radiación ionizante.
En algunas realizaciones, la presente invención es un fertilizante de liberación controlada que incluye un nutriente vegetal recubierto con poliuretano en el que el poliuretano incluye al menos un componente monómero de poliol que tiene las siguientes fórmulas de diglicérido:
HO-CH2-CH(X)-CH2-Y (Fórmula 3)
X-CH2-CH(OH)-CH2-Y (Fórmula 4)
donde X e Y son iguales o diferentes y donde X o Y son -O-CO-CnHm y en donde n varía de 15-21 y m varía de 29-41. En esta realización, el poliol está reticulado con un resto reticulante de azufre, oxígeno y/o peróxido o como alternativa, donde la reticulación se inicia en sitios insaturados en los monoglicéridos y/o diglicéridos utilizando calor, radiación UV o radiación ionizante.
En algunas realizaciones, la presente invención es un fertilizante de liberación controlada que incluye un nutriente vegetal recubierto con poliuretano en el que el poliuretano incluye al menos un componente monómero de poliol que es una mezcla de al menos un monoglicérido y al menos un diglicérido de acuerdo con una cualquiera de las Fórmulas 1-4 descritas anteriormente.
Se divulga que el poliol usado en la presente invención es una mezcla de mono y/o diglicéridos reticulados que tienen una viscosidad normalizada en un intervalo de 1-50, donde la viscosidad normalizada se determina como una relación de la viscosidad medida de la mezcla reticulada sobre la viscosidad medida de la mezcla no reticulada.
Se divulga además un fertilizante de liberación controlada que incluye un nutriente vegetal recubierto con poliuretano en el que el poliuretano incluye al menos un componente monómero de poliol que tiene una mezcla de al menos un monoglicérido y al menos un diglicérido de acuerdo con una cualquiera de las Fórmulas 1-4 descritas anteriormente, en donde la cantidad de monoglicérido en la mezcla es de al menos 45 % en peso (peso de monoglicérido/peso de poliol). En otras realizaciones adicionales, la presente invención es un método para producir un fertilizante de liberación controlada que contiene un monoglicérido reticulado.
Si bien se divulgan múltiples realizaciones, otras realizaciones de la presente invención resultarán evidentes para los expertos en la materia a partir de la siguiente descripción detallada, que muestra y describe realizaciones ilustrativas de la invención. En consecuencia, los dibujos y la descripción detallada han de considerarse de carácter ilustrativos y no restrictivo.
Breve descripción de los dibujos
Las FIGS. 1-3 ilustran los perfiles de la velocidad de liberación acumulada de un fertilizante de liberación controlada que contiene una mezcla de glicéridos reticulados de acuerdo con las realizaciones de la presente invención. En particular, La FIG. 1 ilustra el perfil de la velocidad de liberación acumulada de una mezcla de glicéridos de aceite de girasol, La FIG. 2 ilustra el perfil de la velocidad de liberación acumulada de una mezcla de glicéridos de aceite de soja, y la FIG. 3 ilustra el perfil de la velocidad de liberación acumulada de una mezcla de glicéridos de aceite de canola.
La FIG. 4 ilustra las viscosidades normalizadas para una mezcla de glicéridos que tienen varias cargas de un resto reticulante de azufre que varían de 0-25 % en peso.
Descripción detallada
Los fertilizantes de liberación controlada que contienen un monoglicérido y/o un diglicérido reticulado demuestran una velocidad de liberación más controlada en comparación con fertilizantes de liberación controlada de composición similar que contienen el mismo monoglicérido y/o diglicérido que no está reticulado. La FIG. 1 es un gráfico que compara los perfiles de la velocidad de liberación de los fertilizantes de liberación controlada que contienen monoglicérido de aceite de girasol. Como se muestra en la FIG. 1, mientras que el monoglicérido de aceite de girasol puro produjo un producto de liberación controlada rápida, el monoglicérido reticulado con azufre produjo un producto de liberación controlada superior. Las velocidades de liberación similares para un fertilizante de liberación controlada que contiene una mezcla de glicéridos de aceite de soja o una mezcla de glicéridos de aceite de canola se muestran en las FIGS. 2 y 3.
De acuerdo con diversas realizaciones, la presente invención es una composición de fertilizante de liberación controlada que incluye un nutriente vegetal recubierto con un producto de reacción de una mezcla que incluye un isocianato, una cera, y un poliol, donde el poliol puede ser un producto de transesterificación de uno o más triglicéridos, y donde el poliol puede estar reticulado con un resto reticulante de azufre, oxígeno, y/o peróxido.
En algunas realizaciones, la presente invención es un fertilizante de liberación controlada que incluye un nutriente vegetal recubierto con poliuretano en el que el poliuretano incluye al menos un componente monómero de poliol que tiene las siguientes fórmulas de monoglicérido:
HO-CH2-CH(OH)-CH2-X (Fórmula 1)
HO-CH2-CH(X)-CH2-OH (Fórmula 2)
en donde X es -O-CO-CyHz , en donde y varía de 15-21 y z varía de 29-41, y en donde el poliol está reticulado con un resto reticulante de azufre, oxígeno y/o peróxido o como alternativa, en donde la reticulación se inicia en sitios insaturados en los monoglicéridos y/o diglicéridos utilizando calor, radiación UV o radiación ionizante.
En algunas realizaciones, la presente invención es un fertilizante de liberación controlada que incluye un nutriente vegetal recubierto con poliuretano en el que el poliuretano incluye al menos un componente monómero de poliol que tiene las siguientes fórmulas de diglicérido:
HO-CH2-CH(X)-CH2-Y (Fórmula 3)
X-CH2-CH(OH)-CH2-Y (Fórmula 4)
en donde X e Y son iguales o diferentes, en donde X e Y son -O-CO-CnHm y en donde n varía de 15-21 y m varía de 29-41, en donde el poliol está reticulado con un resto reticulante de azufre, oxígeno y/o peróxido o como alternativa, en donde la reticulación se inicia en sitios insaturados en los monoglicéridos y/o diglicéridos utilizando calor, radiación UV o radiación ionizante.
En algunas realizaciones, la presente invención es un fertilizante de liberación controlada que incluye un nutriente vegetal recubierto con poliuretano en el que el poliuretano incluye al menos un componente monómero de poliol que tiene una mezcla de al menos un monoglicérido y al menos un diglicérido de acuerdo con una cualquiera de las Fórmulas 1-4 descritas anteriormente.
Se divulga un fertilizante de liberación controlada que incluye un nutriente vegetal recubierto con poliuretano en el que el poliuretano incluye al menos un componente monómero de poliol que tiene una mezcla de al menos un monoglicérido y al menos un diglicérido de acuerdo con una cualquiera de las Fórmulas 1-4 descritas anteriormente, en donde la cantidad del monoglicérido en la mezcla es de al menos 45 % en peso (peso de monoglicérido/peso de poliol).
Material nutriente vegetal
La elección del material nutriente vegetal en partículas útil para el presente material fertilizante de liberación controlada no debe estar restringida. El presente material fertilizante se ha descrito principalmente con referencia a la urea como nutriente vegetal. Como será evidente para un experto en la materia, sin embargo, otros nutrientes, incluidos nutrientes primarios, nutrientes secundarios y micronutrientes se pueden usar para preparar las composiciones de fertilizante de liberación controlada de acuerdo con la presente invención. Normalmente, el material nutriente vegetal se proporciona en forma de material en partículas soluble en agua. El nutriente vegetal presente en el fertilizante de liberación controlada de acuerdo con las diversas realizaciones de la presente invención, como se describe en el presente documento, puede incluir nutrientes primarios tales como urea, nitrato de amonio, nitrato de potasio, fosfatos de amonio y otros derivados de nitrógeno adecuados; fosfatos de potasio y otros derivados de fósforo adecuados; y nitrato de potasio, sulfato de potasio, cloruro de potasio y otros derivados de potasio adecuados, así como mezclas de estos nutrientes primarios. Además, el nutriente vegetal puede incluir nutrientes secundarios y micronutrientes adecuados. Los micronutrientes adecuados incluyen, pero no se limitan a sulfatos de hierro, sulfato de cobre, sulfato de manganeso, sulfato de cinc, ácido bórico, molibdato de sodio y sus derivados, sulfato de magnesio, sulfato de magnesio y potasio, y derivados y mezclas de los mismos.
La urea se caracteriza por tener grupos reactivos funcionales en la superficie de la urea que pueden usarse para la reacción con un diisocianato cuando se forma la capa de polímero. Esta reacción hace que la capa de polímero se una químicamente a la urea. Sin embargo, de acuerdo con la presente invención, no es necesario que la capa de polímero esté unida al material de urea.
Las cantidades de nutrientes presentes dentro de la composición de fertilizante de liberación controlada como se describe en este documento pueden variar como sigue, donde las cantidades enumeradas son porcentajes en peso (% en peso) basados en el peso de la composición de fertilizante:
Derivados de nitrógeno (como Nitrógeno): 0 % en peso - 45,54 % en peso
Derivados de fósforo (como P2O5): 0 % en peso - 51,48 % en peso
Derivados de potasio (como K2O): 0 % en peso - 61,38 % en peso
Sulfato de hierro: 0 % en peso - 99 % en peso
Quelato de hierro EDTA: 0 % en peso - 99 % en peso
Sulfato de cobre: 0 % en peso - 99 % en peso
Sulfato de manganeso: 0 % en peso - 99 % en peso
Sulfato de zinc: 0 % en peso - 99 % en peso
Molibdato de sodio: 0 % en peso - 99 % en peso
Borato de sodio: 0 % en peso - 99 % en peso, y/o
Sulfato de magnesio: 0 % en peso - 99 % en peso.
En algunas realizaciones, el recubrimiento rodea el núcleo de nutriente vegetal en una cantidad que varía de aproximadamente 1,0 a aproximadamente 20 % en peso, particularmente de 1,0 a aproximadamente 10 % en peso, más particularmente de aproximadamente 1,5 a aproximadamente 5,0% en peso, y lo más particularmente de aproximadamente 2,0 a aproximadamente 4,0 % en peso, basado en el peso del material nutriente vegetal.
Isocianato
El isocianato usado para producir el recubrimiento de acuerdo con las diversas realizaciones de la presente invención no está restringido. Los isocianatos contienen dos o más grupos -NCO disponibles para la reacción y, como saben los expertos en la materia, se usan ampliamente en la producción de polímeros de uretano. Generalmente, el compuesto de isocianato adecuado para su uso puede estar representado por la fórmula general:
Q(NCO)i
en donde i es un número entero de 2 o más y Q es un radical orgánico que tiene la valencia de i. Q puede ser un grupo hidrocarburo sustituido o no sustituido (por ejemplo, un grupo alquileno o arileno). Asimismo, Q puede estar representado por la fórmula general:
Q1-Z-Q1
en donde Q1 es un grupo alquileno o arileno y Z se selecciona del grupo que comprende -O-, -O-Q1 -, -CO-, -S-, -S-Q1-S- y SO2 -. Ejemplos de compuestos de isocianato que entran dentro del alcance de esta definición incluyen hexametileno diisocianato, 1,8-diisocianato-p-metano, xilil diisocianato, (OCNCH2CH2CH2OCH2O)2 , 1 -metil-2,4diisocianatociclohexano, fenileno diisocianatos, tolileno diisocianatos, clorofenileno diisocianatos, difenilmetano-4,4'-diisocianato, naftaleno-1,5-diisocianato, trifenilmetano-4,4',4"-triisocianato e isopropilbenceno-alfa-4-diisocianato.
En otra realización, Q puede representar también un radical poliuretano que tiene una valencia de i. En este caso Q(NCO)i es un compuesto que en la técnica se denomina comúnmente un prepolímero. Generalmente, un prepolímero puede prepararse por reacción de un exceso estequiométrico de un compuesto isocianato con un compuesto que contiene hidrógeno activo tal como, por ejemplo, los materiales que contienen polihidroxilo o polioles, como se denominan comúnmente, que se analizan a continuación. En esta realización, el poliisocianato puede usarse, por ejemplo, en proporciones de aproximadamente 30 por ciento a aproximadamente 200 por ciento de exceso estequiométrico con respecto a la proporción de hidroxilo en el poliol.
En otra realización, el compuesto de isocianato adecuado para su uso en el proceso de la presente invención puede seleccionarse de dímeros y trímeros de isocianatos y diisocianatos, y de diisocianatos poliméricos que tienen la fórmula general:
[Q'(NCO)i]j
en donde ambos i y j son números enteros que tienen un valor de 2 o más, y Q' es un radical orgánico polifuncional y/o, como componentes adicionales en la mezcla de reacción, compuestos que tienen la fórmula general:
L(NCO)i
en donde i es un número entero que tiene un valor de 1 o más y L es un átomo o radical monofuncional o polifuncional. Ejemplos de compuestos de isocianato que entran dentro del alcance de esta definición incluyen diisocianato etilfosfónico, diisocianato fenilfosfónico, compuestos que contienen un grupo =Si-NCO, compuestos de isocianato derivados de sulfonamidas (QSO2NCO), ácido ciánico y ácido tiociánico.
Ejemplos adicionales no limitantes de isocianatos adecuados incluyen: 1,6-hexametileno diisocianato, 1,4-butileno diisocianato, furfurilideno diisocianato, 2,4-tolueno diisocianato (TDI), 2,6-tolueno diisocianato (2,6-TDI), diisocianato de 2,4'-difenilmetano, diisocianato de 4,4-difenilmetano (MDI), diisocianato de 4,4'-difenilpropano, diisocianato de 4,4'-difenil-3,3'-dimetil metano, 1,5-naftalenodiisocianato, 1-metil-2,4-diisocianato-5-clorobenceno-2,4-diisocianato-striazina, 1-metil-2,4-diisocianato ciclohexano, p-fenileno diisocianato, m-fenileno diisocianato, 1,4-naftaleno diisocianato, dianisidina diisocianato, bitolueno diisocianato, 1,4-xilileno diisocianato, 1,3-xilileno diisocianato, bis-(4-isocianatofenil)metano, bis-(3-metil-4-isocianatofenil)metano, polimetileno polifenil poliisocianatos y mezclas de los mismos. En una realización, el isocianato usado para producir el recubrimiento es 2,4-tolueno diisocianato (TDI). En otra realización, el isocianato usado para producir el recubrimiento es diisocianato de 4,4'difenilmetano (MDI). Otros isocianatos adecuados se describen en la Patente de EE.UU. N.° 6.364.925 Markusch et al., que se incorpora en el presente documento por referencia en su totalidad para todos los fines. En algunas realizaciones, el isocianato puede ser una forma isomérica, oligomérica, monomérica o polimérica de un difenilmetano diisocianato o un tolueno diisocianato.
Poliol
La elección del poliol no está particularmente restringida. El poliol puede ser cualquier compuesto que contenga hidroxilo, o una mezcla de diferentes compuestos que contengan hidroxilo incluyendo, aunque no de forma limitativa poliéter, poliéster, epoxi, policarbonato, polidieno y policaprolactona. Ejemplos no limitantes de polioles adecuados para su uso en los fertilizantes de liberación controlada de acuerdo con las diversas realizaciones de la presente invención incluyen polihidrocarburos terminados en hidroxilo, poliformales terminados en hidroxilo, triglicéridos de ácidos grasos, poliésteres terminados en hidroxilo, poliésteres terminados en hidroximetilo, perfluorometilenos terminados en hidroximetilo, polialquilenéter glicoles, polialquilenarilenéter glicoles y polialquilenéter trioles. Ejemplos adicionales no limitantes de polioles adecuados son los descritos en la Patente de EE. UU. N.° 4.804.403 de Moore (véase por ejemplo; columna 9, líneas 3-20, y ejemplo 1).
Otros ejemplos no limitantes de compuestos de polioles adecuados para su uso en las diversas realizaciones de la presente invención incluyen dietilen glicol poliol, etilenglicol, polipropilenglicol, polioles orgánicos, por ejemplo, como se describe en la patente de EE.UU. N.° 4.804.403 de Moore, polioles de poliéster basados en dietilenglicol de ortoftalato, poliéster polioles basados en tereftalato de dietilen glicol, aceite de ricino y aceites modificados para contener grupos amino o hidroxilo, por ejemplo, aceite de tung modificado, aceite de soja, aceite de canola, aceite de girasol, aceite de linaza, por ejemplo, la Patente de EE. UU. N.° 6.364.925 de Markusch et al. (véase, por ejemplo, columna 8, línea 39 a columna 9, línea 27 y los ejemplos); y la Patente de EE. UU. N.° 6.358.296 de Markusch et al. (véase, por ejemplo, columna 9, líneas 1 a 13 y los ejemplos), oleo-polioles, por ejemplo, un aceite de ricino epoxidado, aceite de girasol epoxidado, aceite de linaza epoxidado como se describe en la Patente de EE. UU. N.° 6.358.296 de Markusch et al., poliéter polioles, derivados de aceite de ricino, por ejemplo, hidrolizados parciales de aceite de ricino, por reacción de aceite de ricino con un poliol seleccionado de dioles (por ejemplo, etilenglicol, propilenglicol, 1,4-butanodiol, neopentilglicol, 1,6-hexanodiol, dietilenglicol, dipropilenglicol, polietilenglicol y polipropilenglicol), glicerol, trimetilolpropano y poliéter poliol, o ésteres formados por reacciones entre el ácido ricinoleico y el poliol seleccionado de estos compuestos como se describe en la Patente de EE. UU. N.° 6.176.891 de Komoriya et al. (véase, por ejemplo, columna 7, líneas 4 a 16, columna 8, líneas 49 a 62), o combinaciones de las mismas.
Además, el poliol puede derivarse de fuentes naturales tales como soja, maíz, canola, girasol, cártamo y similares. Los polioles derivados de aceite vegetal también se denominan a veces oleo polioles o triglicéridos. De acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención, el poliol es un oleo poliol. En algunas realizaciones, el poliol incluye productos de reacción de ésteres que contienen dobles enlaces con uno cualquiera de aceite de soja, aceite de girasol, aceite de canola, aceite de maíz, aceite de cártamo, aceite de resina, sebo no comestible, y mezclas de los mismos. En realizaciones adicionales, el poliol es un oleo poliol reticulado que está reticulado con un resto reticulante de azufre, oxígeno y/o peróxido tal como se ha descrito anteriormente.
Preferentemente, el poliol y el isocianato se usan en cantidades tales que la relación entre grupos NCO en el isocianato y los grupos hidroxilo en el poliol está en el intervalo de aproximadamente 0,8 a aproximadamente 3,0, más en particular de aproximadamente 0,8 a aproximadamente 2,0, lo más preferentemente de aproximadamente 0,8 a aproximadamente 1,5.
De acuerdo con algunas realizaciones de la presente invención, el poliol es un producto de reacción catalítica de glicerol y un triglicérido y está reticulado con azufre. Se puede usar varios reactivos catalíticos para catalizar la reacción entre el glicerol y el triglicérido para producir una mezcla de glicéridos. Los catalizadores adecuados incluyen ácidos, bases, compuestos orgánicos, inorgánicos o biológicamente activos, ejemplos de los cuales incluyen, pero sin limitación, los siguientes: bases fuertes tales como hidróxido de sodio, ácidos fuertes tales como ácidos sulfúrico y sulfónico, ácido p-tolueno sulfónico, alcóxidos de metal, isopropóxido de aluminio, compuestos de tetraalcoxititanio, tales como titanato de tetraisopropilo, alcóxidos de organoestaño, ricinoleato de litio, acetato de cinc, carbonato de sodio, carbonato de potasio, enzimas hidrolíticas, tales como lipasa, catalizadores de base no iónica, tales como aminas, guanidinas y muchos otros citados en un artículo titulado "Transesterification of Vegetable Oils: a Review" de Ulf Schuchardt et al, J. Braz. Chem. Soc., Vol, 9, n.° 1.199-210, 1998.
En otras realizaciones de la invención, el poliol es una mezcla de monoglicéridos y/o diglicéridos formados por reacción de un triglicérido y/o un diglicérido con cualquier compuesto hidroxilo alifático o aromático, saturado o insaturado, natural o sintético, líquido o sólido, monofuncional, difuncional, trifuncional o polifuncional incluyendo, pero sin limitación: metanol, etanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, pentanol, propenol, propinol, butanodiol, butenodiol, butinodiol, etilenglicol, dietilenglicol, trietilenglicol, propanodiol, dipropilenglicol, polietilenglicol, polipropilenglicol, trimetilolpropano, pentaeritritol, caprolactona polioles, carbonato polioles, etanolamina, dietanolamina, trietanolamina, tetra (2-hidroxipropil) etilendiamina, sorbitol, azúcares simples y/o complejos y similares.
Se divulga que el poliol usado puede ser una mezcla de mono y/o diglicéridos reticulados que tienen una viscosidad normalizada en un intervalo de 1-50, donde la viscosidad normalizada se determina como una relación de la viscosidad medida de la mezcla reticulada sobre la viscosidad medida de la mezcla no reticulada.
De acuerdo con otras realizaciones de la presente invención, el poliol es un producto de reacción catalítica de glicerol y un triglicérido y está reticulado con un resto reticulante de oxígeno o peróxido. La Patente de EE. UU. N.° 5.213.723 de Aoshima proporciona una lista de agentes reticulantes de peróxido adecuados para su uso con las diversas realizaciones de la presente invención como se describe en el presente documento. Ejemplos adecuados de agentes reticulantes de peróxido incluyen, pero sin limitación, los siguientes peróxido de benzoílo, 2,4, peróxido de diclorobenzoilo, peróxido de dicumilo, 1,3-bis(t-butilperoxiisopropil)benceno, 2,5-dimetil-2,5-di(t-butilperoxi)hexano, 1,1-di-t-butilperoxi-3,3,5-trimetilciclohexano, hidroperóxido de cumeno, peróxido de di-t-butilo, peróxido de tbutilcumilo, peróxido de p-clorobenzoílo, peroxibenzoato de t-butilo y carbonato de t-butilperoxiisopropilo.
Cera
La cera utilizada para producir el recubrimiento de acuerdo con las diversas realizaciones de la presente invención puede ser un solo tipo de cera o una mezcla de diferentes ceras. Por ejemplo, la cera puede seleccionarse de una cera de petróleo intermedia, una cera de alfa olefina, una cera de polietileno, una cera de parafina, una cera de silicona, una cera parafínica residual, una cera microcristalina, ceras naturales, aceites naturales, aceites o grasas parcialmente hidrogenados. En algunas realizaciones, la cera es una cera oxidada o "cocida". Los ejemplos no limitantes de ceras que pueden usarse en las composiciones de fertilizante de liberación controlada de la presente invención incluyen las descritas en la Patente de EE. UU. N.° 5.538.531 de Hudson (véase, por ejemplo la columna 5, líneas 13 a 27 y los ejemplos.
La cera puede comprender un punto de goteo superior a 50 °C o entre aproximadamente 60 °C y 90 °C, o cualquier temperatura entre las mismas, por ejemplo 60, 62, 64, 66, 68, 70, 72, 74, 76, 78, 80, 82, 84, 86, 88, 90 °C. En determinadas realizaciones, la cera es una cera de alfa olefina C30+. Las ceras representativas adecuadas y sus puntos de fusión se enumeran en la siguiente tabla.
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En algunas realizaciones, la cera es una cera de alfa olefina. En determinadas realizaciones, la cera es una cera de alfa olefina C30+. En otras realizaciones más, la cera es una cera de alfa olefina reticulada. En una realización, la cera es una cera de alfa olefina C22-C35.
En una realización, la cera es una cera de alfa olefina C30+ reticulada. La cera de alfa olefina reticulada puede estar reticulada con un resto reticulante de azufre, oxígeno, y/o peróxido. La Patente de EE. UU. N.° 5.213.723 de Aoshima et al. proporciona una lista de agentes reticulantes de peróxido adecuados para su uso con las diversas realizaciones de la presente invención como se describe en el presente documento. Ejemplos adecuados de agentes reticulantes de peróxido incluyen, pero sin limitación, los siguientes peróxido de benzoílo, peróxido de 2,4-diclorobenzoilo, peróxido de dicumilo, 1,3-bis(t-butilperoxiisopropil)benceno, 2,5-dimetil-2,5-di(t-butilperoxi)hexano, 1,1 -di-t-butilperoxi-3,3,5-trimetilciclohexano, hidroperóxido de cumeno, peróxido de di-t-butilo, peróxido de t-butilcumilo, peróxido de pclorobenzoílo, peroxibenzoato de t-butilo y carbonato de t-butilperoxiisopropilo.
En algunas realizaciones, una cera de alfa olefina se premezcla con un poliol para producir una mezcla. En una realización, el poliol es aceite de ricino. A continuación, la mezcla puede reticularse con un resto reticulante de azufre, oxígeno y/o peróxido, De acuerdo con diversas realizaciones, la cera está presente en la mezcla en una cantidad de hasta aproximadamente el 50 % en peso, basado en el peso combinado de la cera y el poliol. Más particularmente, la cera está presente en la mezcla en una cantidad en el intervalo de aproximadamente 1,0 a aproximadamente 25 % en peso, basado en el peso combinado de la cera y el poliol. Lo más particularmente, la cera está presente en la mezcla en una cantidad en el intervalo de aproximadamente 2,0 y a aproximadamente 10 % en peso, basándose en el peso combinado de la cera y el poliol.
A continuación se describirá un proceso para producir fertilizantes de liberación controlada de acuerdo con las diversas realizaciones de la presente invención, como se ha descrito anteriormente. En una realización, el proceso incluye la etapa de poner en contacto glicerol con un aceite de triglicéridos tal como, por ejemplo, uno de los triglicéridos descritos anteriormente en presencia de un catalizador para producir un monoglicérido. A continuación, el monoglicérido se pone en contacto con un agente de reticulación para proporcionar un monoglicérido reticulado. En una etapa adicional, se pone en contacto un nutriente vegetal en partículas con una mezcla que incluye el monoglicérido reticulado, un isocianato y una cera para proporcionar un nutriente vegetal en partículas recubierto seguido de curado del nutriente vegetal en partículas recubierto para proporcionar un fertilizante de liberación controlada.
En algunas realizaciones, la presente invención es un fertilizante de liberación controlada que incluye un nutriente vegetal recubierto con poliuretano en el que el poliuretano incluye al menos un componente monómero de poliol que tiene las siguientes fórmulas de monoglicérido:
HO-CH2-CH(OH)-CH2-X (Fórmula 1)
HO-CH2-CH(X)-CH2-OH (Fórmula 2)
en donde X es -O-CO-CyHz , en donde y varía de 15-21 y z varía de 29-41, y en donde el poliol está reticulado con un resto reticulante de azufre, oxígeno y/o peróxido o como alternativa, en donde la reticulación se inicia en sitios insaturados utilizando calor, radiación UV o radiación ionizante.
En algunas realizaciones, la presente invención es un fertilizante de liberación controlada que incluye un nutriente vegetal recubierto con poliuretano en el que el poliuretano incluye al menos un componente monómero de poliol que tiene las siguientes fórmulas de diglicérido:
HO-CH2-CH(X)-CH2-Y (Fórmula 3)
X-CH2-CH(OH)-CH2-Y (Fórmula 4)
en donde X e Y son iguales o diferentes, en donde X e Y son -O-CO-CnHm y en donde n varía de 15-21 y m varía de 29-41, en donde el poliol está reticulado con un resto reticulante de azufre, oxígeno y/o peróxido o como alternativa, en donde la reticulación se inicia en sitios insaturados utilizando calor, radiación UV o radiación ionizante.
En algunas realizaciones, la presente invención es un fertilizante de liberación controlada que incluye un nutriente vegetal recubierto con poliuretano en el que el poliuretano incluye al menos un componente monómero de poliol que tiene una mezcla de al menos un monoglicérido y al menos un diglicérido de acuerdo con una cualquiera de las Fórmulas 1-4 descritas anteriormente.
Se divulga un fertilizante de liberación controlada que incluye un nutriente vegetal recubierto con poliuretano en el que el poliuretano incluye al menos un componente monómero de poliol que tiene una mezcla de al menos un monoglicérido y al menos un diglicérido de acuerdo con una cualquiera de las Fórmulas 1-4 descritas anteriormente, en donde la cantidad de glicéridos en la mezcla, es de al menos 45 % en peso (peso de monoglicérido/peso de poliol).
El modo preciso de aplicar la mezcla que incluye el monoglicérido reticulado, isocianato y cera al nutriente vegetal no está particularmente restringido. En algunas realizaciones, la etapa de aplicar la mezcla al nutriente vegetal en partículas incluye la puesta en contacto del nutriente vegetal en partículas con una primera corriente que comprende el monoglicérido reticulado y una segunda corriente que comprende el isocianato, la primera corriente y la segunda corriente siendo independientes entre sí. En una realización, la primera corriente puede incluir una mezcla del monoglicérido reticulado y la cera. En esta realización, el nutriente vegetal en partículas puede ser puesto en contacto simultáneamente con la primera corriente y la segunda corriente. En otra realización, el nutriente vegetal en partículas se pone en contacto inicialmente con la primera corriente seguido de la segunda corriente. En otras realizaciones adicionales, el proceso de recubrimiento se repite al menos una vez para producir un material fertilizante de liberación controlada que tiene una pluralidad de capas de recubrimiento.
En otras realizaciones más de la fabricación de un fertilizante de liberación controlada, se cargan gránulos de urea de peso conocido en un reactor de tambor rotatorio. Los productos químicos necesarios para cierto peso de recubrimiento objetivo se miden y se dejan listos. El proceso de recubrimiento incluye la etapa de calentar la urea en el reactor de tambor giratorio a una temperatura objetivo (normalmente de 50 °C a 90 °C) seguido de múltiples aplicaciones químicas. El retraso de tiempo entre las aplicaciones químicas, también conocido como tiempo de aplicación de capas, se mantiene constante. La primera capa incluye trietanolamina (TEA) y MDI. La segunda, tercera y cuarta capas son idénticas y están formadas por el producto de reacción de una mezcla de poliol y MDI. Antes de la cuarta capa, se agrega una pequeña cantidad de cera ligeramente oxidada para evitar el apelmazamiento o la aglomeración. La mezcla de poliol usada en la segunda, tercera y cuarta capas puede incluir un poliol, poliol QUADROL como el catalizador y una cera de alfa olefina C30+HA. El catalizador y la cera constituyen cada uno un 5 % de la mezcla, siendo el resto el poliol. Durante la aplicación de los productos químicos, el reactor de tambor giratorio se mantiene a una temperatura constante. Una vez que se han aplicado todos los productos químicos y se ha completado la reacción, los gránulos se dejaron enfriar a temperatura ambiente.
De acuerdo con las realizaciones de la presente invención, la composición de la mezcla de poliol es variable. Dado que esta mezcla contiene tres componentes, solo se varía uno de los tres tales como, por ejemplo, el tipo de poliol usado. Las mezclas de glicéridos obtenidas de aceite de soja, aceite de canola y aceite de girasol se usan como candidatos a poliol. Las mezclas de glicéridos también pueden reticularse con azufre (hasta un 25 % en peso) y usarse como candidatos a poliol de acuerdo con diversas realizaciones de la presente invención.
Realizaciones particulares seleccionadas
Una realización particular de esta divulgación es una composición de fertilizante de liberación controlada que comprende un nutriente vegetal en partículas recubierto con un recubrimiento de un isocianato, una cera, y al menos un poliol que comprende una mezcla de glicéridos reticulados. La mezcla puede ser de monoglicéridos y/o diglicéridos. La mezcla puede incluir al menos un monoglicérido de las Fórmulas 1 o 2:
HO-CH2-CH(OH)-CH2-X (Fórmula 1)
HO-CH2-CH(X)-CH2-OH (Fórmula 2)
en donde X es -O-CO-CyHz , y en donde y varía de 15-21 y z varía de 29-41; y/o puede incluir al menos un diglicérido de las Fórmulas 3 o 4:
HO-CH2-CH(X)-CH2-Y (Fórmula 3)
X-CH2-CH(OH)-CH2-Y (Fórmula 4)
en donde X e Y son iguales o diferentes, en donde X e Y son -O-CO-CnHm y en donde n varía de 15-21 y m varía de 29-41.
El poliol puede formarse a partir de una transesterificación de uno o más glicéridos, tales como diglicéridos y/o triglicéridos. Como alternativa o además, el poliol puede ser el producto de reacción de glicerol y uno o más triglicéridos reaccionados en presencia de un catalizador, en donde el catalizador comprende vanadio ácidos, bases, compuestos orgánicos, inorgánicos o biológicamente activos incluyendo, pero no se limitan a hidróxido de sodio, ácido sulfúrico, ácido sulfónico, ácido p-tolueno sulfónico, alcóxidos de metal, isopropóxido de aluminio, titanato de tetraisopropilo, alcóxidos de organoestaño, ricinoleato de litio, acetato de cinc, carbonato de sodio, carbonato de potasio, lipasa, aminas o guanidinas. Adicionalmente, el poliol puede ser una mezcla de uno o más monoglicéridos y/o diglicéridos formados por reacción de un triglicérido y/o un diglicérido con cualquier compuesto hidroxilo alifático o aromático, saturado o insaturado, natural o sintético, líquido o sólido, monofuncional, difuncional, trifuncional o polifuncional incluyendo, pero sin limitación: metanol, etanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, pentanol, propenol, propinol, butanodiol, butenodiol, butinodiol, etilenglicol, dietilenglicol, trietilenglicol, propanodiol, dipropilenglicol, polietilenglicol, polipropilenglicol, trimetilolpropano, pentaeritritol, caprolactona polioles, carbonato polioles, etanolamina, dietanolamina, trietanolamina, tetra (2-hidroxipropil) etilendiamina, sorbitol, y azúcares simples y/o complejos. Es más, el poliol puede reticularse con restos reticulantes de azufre, oxígeno y/o peróxido, o alternativamente, o se reticula en sitios insaturados en los monoglicéridos y/o diglicéridos utilizando calor, radiación UV o radiación ionizante. En algunas realizaciones, el poliol se reticula con azufre en una cantidad de hasta aproximadamente 25 % en peso basado en el peso de la mezcla de glicéridos, o hasta aproximadamente 10 % en peso, o solo hasta aproximadamente 5 % en peso.
Una relación entre los grupos NCO del isocianato y los grupos hidroxilo en el poliol en la mezcla puede estar en el intervalo de aproximadamente 0,8 a aproximadamente 3,0, en algunas realizaciones, de aproximadamente 0,8 a aproximadamente 2,0 y, en otras realizaciones, de aproximadamente 0,8 a aproximadamente 1,5.
El isocianato puede incluir uno cualquiera de un diisocianato de difenilmetano y/o un diisocianato de tolueno incluyendo cualquier forma isomérica, oligomérica, monomérica o polimérica de los mismos.
La cera puede incluir cera de olefina, cera de silicona, cera oxidada, cera natural, aceite natural, grasa, y/o aceite, grasa o cera de olefina parcial y/o totalmente hidrogenado.
Otra realización particular de esta divulgación es un fertilizante de liberación controlada que comprende un nutriente vegetal recubierto con poliuretano, en donde el poliuretano comprende un componente monómero de poliol que comprende una mezcla de uno o más monoglicéridos y/o uno o más diglicéridos, en donde los monoglicéridos son de las Fórmulas 1 o 2:
HO-CH2-CH(OH)-CH2-X (Fórmula 1)
HO-CH2-CH(X)-CH2-OH (Fórmula 2)
en donde X es -O-CO-CyHz , en donde y varía de 15-21 y z varía de 29-41, y en donde los diglicéridos son de las Fórmulas 3 y 4
HO-CH2-CH(X)-CH2-Y (Fórmula 3)
X-CH2-CH(OH)-CH2-Y (Fórmula 4)
en donde X e Y son iguales o diferentes y donde X o Y son -O-CO-CnHm y en donde n varía de 15-21 y m varía de 29­ 41. La mezcla de monoglicéridos y/o diglicéridos se reticula con restos reticulantes de azufre, oxígeno y/o peróxido, o se reticula en sitios insaturados en los monoglicéridos y/o diglicéridos utilizando calor, radiación Uv o radiación ionizante. En algunas realizaciones, y es 15-17 y z es 29-33. La mezcla de monoglicéridos y/o diglicéridos puede ser reticulada con azufre en una cantidad de hasta 25 % en peso basado en el peso de la mezcla, o en una cantidad de hasta 10 % en peso, o solo una cantidad de hasta 5 % en peso basado en el peso de la mezcla.
Esta divulgación también hace referencia al uso de glicéridos reticulados para fabricar un producto fertilizante de liberación controlada sin requerir cera. A modo de ejemplo, otra realización particular de esta divulgación es un fertilizante de liberación controlada que tiene un nutriente vegetal en partículas recubierto con un recubrimiento que comprende una mezcla de un isocianato, una cera y un poliol, en donde el poliol tiene un contenido de monoglicéridos de al menos 45 % en peso. El poliol puede ser un producto de reacción catalítica de glicerol y triglicéridos y/o diglicéridos.
Se divulga que la composición de fertilizante de liberación controlada comprende un nutriente vegetal en partículas recubierto con un recubrimiento de un isocianato y al menos un poliol que comprende una mezcla de glicéridos, con el poliol teniendo un contenido de monoglicéridos de al menos 45 % en peso.
Otra realización particular más de esta divulgación es una composición de fertilizante de liberación controlada que tiene un nutriente vegetal en partículas recubierto con un recubrimiento de un isocianato y al menos un poliol que incluye una mezcla de glicéridos reticulados, tales como monoglicéridos y/o diglicéridos que están reticulados. El poliol puede formarse a partir de una transesterificación de uno o más diglicéridos y/o triglicéridos. Además o como alternativa, el poliol puede ser el producto de reacción de glicerol y uno o más triglicéridos reaccionados en presencia de un catalizador, en donde el catalizador comprende vanadio ácidos, bases, compuestos orgánicos, inorgánicos o biológicamente activos incluyendo, pero no se limitan a hidróxido de sodio, ácido sulfúrico, ácido sulfónico, ácido ptolueno sulfónico, alcóxidos de metal, isopropóxido de aluminio, titanato de tetraisopropilo, alcóxidos de organoestaño, ricinoleato de litio, acetato de cinc, carbonato de sodio, carbonato de potasio, lipasa, aminas o guanidinas. Además o como alternativa, el poliol puede ser una mezcla de uno o más monoglicéridos y/o diglicéridos formados por reacción de un triglicérido y/o un diglicérido con cualquier compuesto hidroxilo alifático o aromático, saturado o insaturado, natural o sintético, líquido o sólido, monofuncional, difuncional, trifuncional o polifuncional incluyendo, pero sin limitación: metanol, etanol, propanol, isopropanol, butanol, isobutanol, pentanol, propenol, propinol, butanodiol, butenodiol, butinodiol, etilenglicol, dietilenglicol, trietilenglicol, propanodiol, dipropilenglicol, polietilenglicol, polipropilenglicol, trimetilolpropano, pentaeritritol, caprolactona polioles, carbonato polioles, etanolamina, dietanolamina, trietanolamina, tetra (2-hidroxipropil) etilendiamina, sorbitol, y azúcares simples y/o complejos. El poliol puede reticularse con un resto reticulante de azufre, oxígeno y/o peróxido, o puede reticularse en sitios insaturados en los monoglicéridos y/o diglicéridos utilizando calor, radiación UV o radiación ionizante. En algunas realizaciones, el poliol se reticula con azufre en una cantidad de hasta aproximadamente 25 % en peso basado en el peso de la mezcla, en algunas realizaciones hasta aproximadamente 10 % en peso, y en otras realizaciones solo hasta aproximadamente 5 % en peso basado en el peso de la mezcla.
En algunas realizaciones, la mezcla de glicéridos comprende al menos un monoglicérido de las Fórmulas 1 o 2: HO-CH2-CH(OH)-CH2-X (Fórmula 1)
HO-CH2-CH(X)-CH2-OH (Fórmula 2)
en donde X es -O-CO-CyHz , y en donde y varía de 15-21 y z varía de 29-41; y/o comprende al menos un diglicérido de las Fórmulas 3 o 4:
HO-CH2-CH(X)-CH2-Y (Fórmula 3)
X-CH2-CH(OH)-CH2-Y (Fórmula 4)
en donde X e Y son iguales o diferentes, en donde X e Y son -O-CO-CnHm y en donde n varía de 15-21 y m varía de 29-41.
El nutriente vegetal, en cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente, puede incluir al menos un nutriente de los nutrientes enumerados a continuación, donde las cantidades enumeradas son porcentajes en peso basados en el peso de la composición de fertilizante:
Derivados de nitrógeno (como Nitrógeno): 0 % en peso - 45,54 % en peso
Derivados de fósforo (como P2O5): 0 % en peso - 51,48 % en peso
Derivados de potasio (como K2O): 0 % en peso - 61,38 % en peso
Sulfato de hierro: 0 % en peso - 99 % en peso
Quelato de hierro EDTA; 0 % en peso - 99 % en peso
Sulfato de cobre: 0 % en peso - 99 % en peso
Sulfato de manganeso: 0 % en peso - 99 % en peso
Sulfato de zinc: 0 % en peso - 99 % en peso
Molibdato de sodio: 0 % en peso - 99 % en peso
Borato de sodio: 0 % en peso - 99 % en peso, y/o
Sulfato de magnesio: 0 % en peso - 99 % en peso.
Adicionalmente para cualquiera de las realizaciones descritas anteriormente, el recubrimiento puede estar presente en una cantidad en el intervalo de aproximadamente 1-20% en peso basado en el peso del nutriente vegetal en partículas recubierto, en algunas realizaciones en el intervalo de aproximadamente 1-10 % en peso, o en el intervalo de aproximadamente 2-4 % en peso.
Otra realización particular más de esta divulgación es un proceso de producción de un fertilizante de liberación controlada. El proceso incluye poner en contacto un compuesto que contiene hidroxilo con un triglicérido y/o un diglicérido en presencia de un catalizador para proporcionar una mezcla de monoglicéridos y diglicéridos de una cualquiera de las Fórmulas 1-4:
HO-CH2-CH(OH)-CH2-X (Fórmula 1)
HO-CH2-CH(X)-CH2-OH (Fórmula 2)
en donde X es -O-CO-CyH2, en donde y varía de 15-21 y z varía de 29-41,
HO-CH2-CH(X)-CH2-Y (Fórmula 3)
X-CH2-CH(OH)-CH2-Y (Fórmula 4)
en donde X e Y son iguales o diferentes y donde X o Y son -O-CO-CnHm y en donde n varía de 15-21 y m varía de 29­ 41, X-CH2-CH(OH)-CH2OH.
El proceso incluye además poner en contacto la mezcla de monoglicéridos y diglicéridos con un resto reticulante que comprende azufre, oxígeno, y/o un peróxido de hasta aproximadamente 25 % en peso basado en el peso de la mezcla de monoglicéridos y diglicéridos para proporcionar un poliol reticulado, a continuación, poner en contacto un nutriente vegetal en partículas con una mezcla que comprende el poliol reticulado, un isocianato, y cera para proporcionar un nutriente vegetal en partículas recubierto, y curar el nutriente vegetal en partículas recubierto para proporcionar el fertilizante de liberación controlada. En este proceso, el compuesto que contiene hidroxilo puede incluir glicerol. En algunas realizaciones, los restos de azufre, oxígeno y/o peróxido reticulados son de hasta aproximadamente 10 % en peso basado en el peso de la mezcla, en otras realizaciones hasta aproximadamente 5 % en peso basado en el peso de la mezcla de monoglicéridos y diglicéridos.
Ejemplos
EJEMPLO 1
En este ejemplo, se llevó a cabo una reacción de transesterificación entre el aceite de girasol y un compuesto de polihidroxilo, poliol QUADROL (tetra (2 hidroxipropil) etilendiamina). La mezcla resultante se utilizó como poliol candidato.
La reacción de reticulación se efectuó con un 10 % de azufre, usando un procedimiento de rampa de temperatura en el que la reacción se inició a una temperatura de 130 °C, se calentó a 185 °C durante un período de 6 minutos y, posteriormente, se enfrió a temperatura ambiente.
Las muestras de poliol tanto no reticulado como reticulado se utilizaron para recubrir urea a 60 °C a una velocidad de 2,5 min/capa. Ambas muestras tenían un peso del recubrimiento del 2,7 %. Los datos de liberación de cada muestra se proporcionan en la FIG. 1.
EJEMPLO 2.
Preparación de muestras
En el presente estudio, se prepararon dos muestras de fertilizante de liberación controlada (FLC) basadas en una mezcla de mono/diglicéridos derivados de aceite de soja (mono:di = 55:45). La mezcla de glicéridos se obtuvo de Caravan Ingredients, Lenexa, KS. La reacción de reticulación se llevó a cabo con un 10% de azufre usando un procedimiento de rampa de temperatura en el que la reacción se inició a una temperatura de 145 °C, se calentó hasta 190 °C, seguido de enfriamiento a 100 °C durante un período de 35 minutos. Las muestras de poliol tanto no reticulado como reticulado se utilizaron para recubrir urea a 80 °C a una velocidad de 10 min/capa. Ambas muestras tenían un peso del recubrimiento del 3,5 % en peso (peso del recubrimiento/peso total del producto acabado).
Ensayo de caída
En este ensayo, 30 gramos de gránulos de FLC de este ejemplo se dejaron caer desde una altura de 6 metros (20 pies) sobre una placa metálica en un tubo de 10,16 cm (4 pulgadas) de diámetro. Este ensayo es representativo de lo que probablemente experimentarán los gránulos de FLC durante su manipulación, transporte y mezcla antes de la aplicación en un campo.
El porcentaje acumulado de los datos de liberación de nitrógeno medidos con el tiempo en días para cada muestra se proporciona a continuación en la Tabla 1, y las curvas de liberación para cada muestra se muestran en la FIG. 2.
T l 1. P r n li r i n n n m z l li ri i n in r i l i n
Figure imgf000012_0001
EJEMPLO 3
Preparación de muestras
En el presente estudio, se prepararon dos muestras de fertilizante de liberación controlada basadas en una mezcla de mono/diglicéridos derivados de aceite de canola (mono:di = 55:45). La mezcla de glicéridos usada en este ejemplo está disponible en el mercado como BFP-L100 de Caravan Ingredients, Lenexa, KS. La reacción de reticulación se llevó a cabo con un 5 % de azufre a una temperatura constante de 165 °C durante una hora. Las muestras de poliol tanto no reticulado como reticulado se utilizaron para recubrir urea a 80 °C a una velocidad de 10 min/capa. Ambas muestras tenían un peso del recubrimiento del 3,5 % en peso (peso del recubrimiento/peso total del producto acabado).
Los datos de liberación para cada muestra se proporcionan a continuación en la Tabla 2 y las curvas de liberación para cada muestra se muestran en la FIG. 3.
Figure imgf000013_0001
Tabla 2 (continuación). Porcentaje de liberación usando una mezcla de glicéridos de aceite de canola con y sin reticulación
Figure imgf000013_0002
EJEMPLO 4
Se llevaron a cabo varios experimentos de recubrimiento para la mezcla de glicéridos de aceite de canola (mono:di 55:45) a temperaturas de recubrimiento que varían de 60 °C a 90 °C. También se varió la duración de la capa durante el estudio y varió de 5 min/capa a 15 min/capa. Las mediciones de liberación se realizaron después de 7 días en agua a 20 °C. Se midieron las liberaciones tanto Antes de la caída como Después de la caída. El ensayo de caída se ha descrito anteriormente en el Ejemplo 2. El porcentaje de datos de liberación (Antes de la caída y Después de la caída) se presentan a continuación en la Tabla 3.
Tabla 3. Porcentae de liberación
Figure imgf000013_0003
Este experimento se usó para determinar las condiciones preferidas para el recubrimiento en los ejemplos 2 y 3. Para el ensayo antes de la caída, se obtuvieron mejores liberaciones a 80 °C durante 10 min/capa o a 70 °C con 15 min/capa. Aunque se puede usar cualquiera de estas dos condiciones, se prefiere la de 80 °C con una duración de 10 minutos. Esta conclusión permanecería inalterada si se basara en los datos del ensayo después de la caída.
EJEMPLO 5
La Tabla 4, a continuación, resume los datos que representan los datos de liberación medidos a 40 °C para tres muestras diferentes. Las muestras se diferenciaban entre sí por el % en peso de monoglicéridos en la mezcla. A mayores contenidos de monoglicéridos, fue posible crear un producto de liberación controlada superior, mientras que con un contenido de monoglicéridos inferior al 45 % en peso, el rendimiento de la liberación era deficiente. Por lo tanto, con el fin de crear un producto de liberación controlada razonable usando una mezcla de glicéridos no reticulados, el contenido de monoglicéridos debe ser de al menos 45 % en peso.
Tabla 4
Figure imgf000014_0002
EJEMPLO 6
En este ejemplo, la mezcla de glicéridos de aceite de canola se reticuló con varias cargas de azufre que varían de cero a 20 % en peso en incrementos de 5 % en peso. La reacción de reticulación se llevó a cabo a 165 °C durante una hora. Se midieron las viscosidades de estas muestras y se normalizaron con respecto a la viscosidad de la muestra no reticulada. Los datos se representan en un gráfico en la FIG. 4. A medida que aumenta la viscosidad, la expansión del poliol en los gránulos de fertilizante fue cada vez más difícil. Esto podría afectar negativamente a la calidad de la membrana de poliuretano creada durante la reacción con el isocianato. Los problemas de mayor viscosidad y expansión pueden mitigarse con el uso de ingredientes adicionales en la formulación, tales como diluyentes o plastificantes. Para los propósitos de la presente invención, el intervalo preferido para la viscosidad normalizada (80 °C viscosidad Brookfield del poliol reticulado/80 °C viscosidad Brookfield del poliol no reticulado) parece ser inferior a 50.
EJEMPLO 7
En este ejemplo, se utilizó una mezcla de glicéridos derivados de aceite de canola que contenía un 52 % de monoglicéridos en una reacción de reticulación para crear un poliol. La mezcla de glicéridos está disponible en el mercado como BFP-L100 de Caravan Ingredients, Lenexa, KS. La reacción de reticulación se llevó a cabo usando 10 % de azufre a una temperatura de 160 °C durante una hora. El poliol resultante se usó para fabricar 2 muestras diferentes de urea de liberación controlada; la primera con un peso del recubrimiento del 2 % y la segunda con un peso del recubrimiento del 10 %. El experimento de recubrimiento se realizó a 70 °C usando una duración de capa de 10 min. No se usó cera en ninguna de estas dos muestras. El rendimiento de liberación de las dos muestras de fertilizante con recubrimiento se compara con una muestra de urea sin recubrimiento (peso de recubrimiento del 0 %) en la Tabla 5 a continuación.
Tabla 5
Figure imgf000014_0001
Los datos en la Tabla 5 demuestran que ambas muestras (2% y 10%) producen una liberación controlada de nutrientes. En general, un producto con una característica de liberación controlada que dure más de 21 días puede considerarse un fertilizante de liberación controlada aceptable.

Claims (8)

REIVINDICACIONES
1. Una composición de fertilizante de liberación controlada que comprende un nutriente vegetal en partículas recubierto con un recubrimiento de poliuretano de un isocianato y al menos un poliol que comprende una mezcla de glicéridos reticulados, en donde el al menos un poliol comprende un producto de reacción catalítica de glicerol y triglicéridos y/o diglicéridos.
2. El fertilizante de liberación controlada de la reivindicación 1, en donde el recubrimiento comprende una cera.
3. El fertilizante de liberación controlada de la reivindicación 2, en donde la cera comprende cera de olefina, cera de silicona, cera oxidada, cera natural, aceite natural, grasa, y aceite, grasa o cera de olefina parcial y/o totalmente hidrogenados.
4. El fertilizante de liberación controlada de la reivindicación 1, en donde el poliol está reticulado con restos reticulantes de un azufre, oxígeno y/o peróxido.
5. Un proceso para la producción de un fertilizante de liberación controlada que comprende las etapas de: poner en contacto un compuesto que contiene hidroxilo con un triglicérido y/o un diglicérido en presencia de un catalizador para proporcionar una mezcla de monoglicéridos y diglicéridos de una cualquiera de las Fórmulas 1-4: HO-CH2-CH(OH)-CH2-X (Fórmula 1)
HO-CH2-CH(X)-CH2-OH (Fórmula 2)
en donde X es -O-CO-CyHz , en donde y varía de 15-21 y z varía de 29-41,
HO-CH2-CH(X)-CH2-Y (Fórmula 3)
X-CH2-CH(OH)-CH2-Y (Fórmula 4)
en donde X e Y son iguales o diferentes y donde X o Y son -O-CO-CnHm y en donde n varía de 15-21 y m varía de 29-41, X-CH2-CH(OH)-CH2;
poner en contacto la mezcla de monoglicéridos y diglicéridos con un resto reticulante que comprende azufre, oxígeno, y/o un peróxido de hasta aproximadamente el 25 % en peso, basado en el peso de la mezcla de monoglicéridos y diglicéridos, para proporcionar un poliol reticulado;
poner en contacto un nutriente vegetal en partículas con una mezcla que comprende el poliol reticulado, un isocianato y cera para proporcionar un nutriente vegetal en partículas recubierto; y
curar el nutriente vegetal en partículas recubierto para proporcionar el fertilizante de liberación controlada.
6. El proceso de la reivindicación 5, en donde y es 15-17 y z es 29-33.
7. La composición de fertilizante de liberación controlada de la reivindicación 1, en donde el producto de reacción catalítica de glicerol y triglicéridos y/o diglicéridos comprende una mezcla de monoglicéridos y/o diglicéridos que comprende al menos un monoglicérido de las Fórmulas 1 o 2:
HO-CH2-CH(OH)-CH2-X (Fórmula 1)
HO-CH2-CH(X)-CH2-OH (Fórmula 2)
en donde X es -O-CO-CyHz , y en donde y varía de 15-21 y z varía de 29-41; y/o comprende al menos un diglicérido de las Fórmulas 3 o 4:
HO-CH2-CH(X)-CH2-Y (Fórmula 3)
X-CH2-CH(OH)-CH2-Y (Fórmula 4)
en donde X e Y son iguales o diferentes, en donde X o Y son -O-CO-CnHm y en donde n varía de 15-21 y m varía de 29-41, en donde los monoglicéridos y/o los diglicéridos están reticulados.
8. El fertilizante de liberación controlada de la reivindicación 7, en donde y es 15-17 y z es 29-33.
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