HU210838B - Liquid fertilizer composition and method for the preparation of it - Google Patents

Description

A találmány folyékony műtrágyakészítményre, valamint annak előállítására vonatkozik. A találmány szerinti készítmény amino-alkanollal képzett poliborátot tartalmaz.

A kereskedelmi forgalomban számos bőrkészítmény kapható, azaz folyékony, vízzel hígítható koncentrátumok, amelyek általában 8-10 tömeg% bőrt tartalmaznak alifás aminnal, alifás poliaminnal, alifás alkohollal, alifás glikollal, alifás aminoalkohollal vagy a felsoroltak keverékével képzett poliborát-vegyületek alakjában. Ezeket a bórtartalmú koncentrátumokat a textiliparban lánggátló impregnálószerként, továbbá hűtőfolyadékokban antioxidánsként, tisztító és fertőtlenítő szerek adalékaként, fakonzerváló készítmények komponenseként, valamint mezőgazdasági műtrágya egyik alkotójaként használják.

A talajon keresztül ható műtrágya szerepét újabban egyre inkább a folyékony ún. levéltrágyák veszik át, mert a levéltrágyázásnál a hektáronként szükséges mennyiség alacsony, és a műtrágyával csak a már meglévő növényt kell kezelni. További előnyük, hogy a talajt és ezzel a környezetet lényegesen kevésbé szennyezik, mint a talajon keresztül a növénybe juttatott műtrágya.

Az ún. levéltrágya akkor gazdaságos, ha a különböző növényi tápanyagokat nagy koncentrációban, de olyan formában tartalmazza, hogy az egyes alkotók egymás hatását ne rontsák le. További követelmény, hogy a levéltrágya alacsony hőmérsékleteten is vízzel hígítható legyen, hogy még viszonylag nagy koncentrációban se károsítsa a növényeket, hogy egyéb hatóanyagokkal hatáscsökkenés nélkül keverhető legyen, valamint stabil homogén oldatot képezzen hidegbenmelegben egyaránt. Ilyen készítmények például ismertek a 4 332 609 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírásból, a 26 25 254 sz. NSZK-beli közrebocsátási iratból és a 326 247 sz. publikált európai szabadalmi bejelentésből.

A 4 332 609 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás szerinti folyékony műtrágyakészítmény alkanolamin, főleg monoetanolamin vagy alifás poliamin és bórsav felhasználásával készített poliborátot tartalmaz. A leírás szerint az alkanolaminnal képzett poliborátok előnyösebbek, mint az alifás poliaminnal képzettek, mert vízben jobban oldódnak. Az alkanolaminos poliborátok a mezőgazdaságban trágyázó szerként alkalmazhatók, bár oldhatóságuk még mindig hagy kívánnivalót maga után, és - ez súlyos hátrány nem eléggé alacsony az olvadáspontjuk, ami az alacsony hőmérsékleten történő tárolást és felhasználást gátolja.

A 326 247 sz. publikált európai szabadalmi bejelentés tanítása szerint bort vagy bórsavat keverne készítmény be, mégpedig monoetilaminnal vagy polihidroxi-vegyülettel és adott esetben vízzel készített folyékony elegy alakjában. Az így kapott bórtartalmú készítmény alkalmazási területeként egyebek között a műtrágyázást is említik.

A 26 25 254 sz. NSZK-beli közrebocsátási irat szerint nagy koncentrációjú, stabil poliborát-oldatok

838 B 2 állíthatók elő bórsav és alkanolamin vagy alifás poliamin reagáltatása útján. A kapott készítmény mezőgazdasági felhasználására a leírás nem tartalmaz utalást.

A 236 641 sz. csehszlovák szerzői tanúsítvány növekedésszabályozó készítményekre vonatkozik, amelyek alkanolaminok vagy alkilaminok és bórsav reagáltatásával kapott bórkomplex vegyületeket tartalmaznak. A fent már említett készítményekhez hasonlóan a készítmény olvadáspontja (-15 °C) nem eléggé alacsony.

A találmány feladata alkanolaminnal képzett poliborátot és adott esetben a kiszereléshez szokásos segédanyagokat tartalmazó, folyékony műtrágya készítmény kifejlesztése, amelynek fizikai tulajdonságai jobbak, főleg fagypontja alacsonyabb. A találmány továbbá a műtrágya előállítására is irányult.

Meglepő módon azt tapasztaltuk, hogy a fenti cél elérhető, és műtrágyaként igen kiválóan alkalmazható poliborátok készíthetők, ha az ismert poliborátok monoalkanolamin-részét részben vagy teljesen monoalkilés/vagy dialkil-amino-alkanollal helyettesítjük.

Ezt meglepőnek kell tekinteni főleg azért, mert a szakember azt tételezte volna fel, hogyha a monoetanolaminba hidrofób alkilcsoportokat építünk be, a keletkező poliborát vízoldhatósága rosszabb lesz. Ezt a feltételezést a 4 332 609 sz. amerikai egyesült államokbeli szabadalmi leírás is alátámasztja, ugyanis az ott leírt alifás poliaminok (amelyek monoetallolaminnál kevésbé lúdroflek) rosszabban is oldódnak vízben.

A találmány tehát adott esetben vízben oldott állapotban amino-alkanollal képzett poliborátot és adott esetben a kiszereléshez szokásos segédanyagokat tartalmazó folyékony műtrágya, amelyre jellemző, hogy 0,5-95 tömeg% poliborát-komplexet, amelynek aminoalkanol-komponense alkilcsoportonként 1 vagy 2 szénatomot tartalmazó 2-(alkilamino)-etanol vagy 2-(dialkil-amino)-etanol vagy e vegyületek elegye, amely adott esetben még monoetanolamint is tartalmaz, 95-0,5 tömeg% vizet mint oldószert és adott esetben 0-10 tömeg% segédanyagokat tartalmaz.

A segédanyag elsősorban nedvesítő, detergens lehet. Nem-ionos felületaktív anyagokat, előnyösen poliglikol- és zsírsav-származékokat, szorbitolt és más poliol-származékokat alkalmazunk. A készítmény segédanyagként továbbá színezéket is tartalmazhat.

A fenti műtrágyával kezelt növényekben meglepő módon magasabb bórtartalom halmozódik fel, mint a technika állása szerinti poliborát-műtrágyával kezelt növényekben. Ugyanakkor a találmány szerinti műtrágyakompozíciók a növényi sejtekben gyorsabban, hatékonyabban szívódnak fel, ezért ezek fiziológiailag nagyobb hatásúak, mint az ismert poliborátok. Végül, a (nono- illetve dialkil-amino)-etanolok fagypontja (olvadáspontja) sokkal alacsonyabb az eddig legalkalmasabbnak tekintett monoetanolamin fagypontjánál, és ennélfogva az előbbiek poliborátjainak fagypontja is alacsonyabb lesz.

Az alábbi I. táblázatban a találmány szerinti műtrágyakészítményekben szereplő egyik komponensként számításba jöhető monoalkil- és dialkil-aminoetanolok

HU 210 838 B dermedéspontját adjuk meg, ugyanakkor összehasonlításra a technika állása szerinti poliborátok amin-komponenseként alkalmazható etanolaminok dermedéspontját is.

A táblázatból látható, hogy a technika állása szerint eddig használt aminoalkanol-komponensek (utolsó 3 sor) dermedéspontja eléggé magas. Az alacsony dermedéspont előnye, hogy még alacsony tárolási hőmérséklet, esetén sem válnak ki kristályok. A kristályos üledéket ugyanis alkalmazás előtt fel kellene olvasztani, ami munka- és időráfordítást jelent.

I. Táblázat

Vegyület	Dermedéspont, °C
2-(metil-amino)-etanol	-3
2-(dimetil-amino)-etanol	-100 alatt
2-(etil-amino)-etanol	-90
2-(dietil-amino)-etanol	-100 alatt
monoetanolamin	10
dietanolamin	28
trietanolamin	21

A találmány szerinti műtrágyakompozíció további előnye, hogy más műtrágya hatóanyagokkal, például foszfátokkal, káliumműtrágyával, így kálium-kloriddal jobban összeférhető.

A találmány szerinti műtrágyakompozícióban lévő, (monoalkil-amino) és/vagy (dialkil-amino)-etanollal és adott esetben monoetanolaminnal képzett poliborátok stabil, folyékony vegyületek. A hőstabilitást úgy mérjük, hogy a poliborátot 1 órán belül +50 °C-ról -5 °C-ra hűtjük, amelyek során kristálykiválásnak nem szabad fellépnie. A találmány szerinti poliborátok esetén kiválás nem lépett fel.

Amennyiben a készítmény dialkil-aminoetanolt tartalmaz, az alkilcsoportok előnyösen azonosak. A találmány szerinti folyékony műtrágyakompozícióban alkalmazható poliborátok alkil-aminoetanol-komponense lehet például 2-(metil-amino)-etanol, 2-(dimetil-amino)etanol, 2-(etil-amino)-etanol, 2-(dietil-amino)-etanol.

Előnyös, ha a monoalkil-amino- és/vagy dialkilamino-etanolcsoportok és adott esetben jelen lévő monoetanol-csoportok összege és a bórsavmaradék között a mólarány 1:1 és 1:4 közötti, különösen előnyösen 1:2,5 és 1:3,5 közötti érték.

Előnyös továbbá, ha a poliborátban - ha az monoetanolamint is tartalmaz - a monoetanolamin és az alkil-aminoetanol(ok) közötti mólarány legfeljebb 3:1.

A találmány szerint műtrágyakészítmény a poliborát komponenst előnyösen 5-95 tömeg% mennyiségben tartalmazza. A készítményt alkalmazás előtt vízzel hígítjuk, általában 0,1-1 tömeg% poliborát-tartalomra.

A találmány szerinti készítményt általában 50-200 g, előnyösen 75 -150 g bornak megfelelő mennyiségben alkalmazzuk hektáronként. Különösen előnyös, ha a készítményt a kezelendő növényzet leveleire juttatjuk. A találmány szerinti műtrágyakészítmény a mezőgazdaságban, kertészetben és erdészetben alkalmazható.

A találmány továbbá a találmány szerinti műtrágyakészítmény előállítására is vonatkozik. Az eljárásra jellemző, hogy alkilcsoportonként 1 vagy 2 szénatomot tartalmazó monoalkil-amino- és/vagy dialkil-amonoetanolt és adott esetben monoetanolamint bórsavval vagy annak sójával vagy anhidridjével, adott esetben ionmentes vízben 10-95 °C-on reagáltatunk, a reakcióelegyet kívánt esetben vízzel hígítjuk és/vagy egy vagy több szokásos kiszerelési segédanyagot adagolunk.

A reagáltatást vizes közegben vagy enélkül végezzük. A reakcióhőmérséklet előnyösen 10-80 °C. Előnyösen addig reagáltatjuk a komponenseket míg tiszta oldatot nem kapunk.

A találmányt az alábbi példákkal közelebbről ismertetjük.

1. példa

Monoalkil-amino és dialkil-amino-etanol-poliborátok előállítása

a) Keverővei ellátott reaktorba bemérünk 24,6 tömegrész 2-(metil-amino)-etanolt, 18,2 tömegrész ionmentes vizet és 57,2 tömegrész bórsavat. A reakcióelegyet 75-80 °C-on addig keveqük, míg a bórsav teljesen oldatba nem ment. A keletkező reakcióhő elősegíti a bórsav oldódását. A reakcióelegy felmelegedése után az oldódás néhány perc alatt befejeződik. A kapott oldat bórtartalma 10 tömeg%, a bórsav : 2-(metil-amino)-etanol arány 3:1.

Azonos módon eljárva az alábbi kiindulási anyagokból készítünk monoalkilamino- és dialkilaminoetanol-poliborátot:

b) 57,2 tömegrész bórsav, 27,8 tömegrész 2-(dimetil-amino)-etanol és 15 tömegrész víz.

c) 57,2 tömegrész bórsav, 27,8 tömegrész 2-(etilamino)-etanol és 15 tömegrész víz.

d) 57,2 tömegrész bórsav, 36,45 tömegrész 2-(dietil-amino)-etanol és 6,35 tömegrész víz.

2. példa

Monoalkil-amino- és dialkil-amino-etanol/monoetanolamin-poliborátok előállítása

Különböző monoalkil-amino- és dialkil-amino-etanolokat monoetanolaminnal elegyítve különböző mennyiségű bórsavval reagáltatunk.

a) 9,5 tömegrész monoetanolamin

12,3 tömegrész 2-(etil-amino)-etanol

21,0 tömegrész ionmentes víz

57,2 tömegrész bórsav

Az 1. példa szerint járunk el.

b) 15,2 tömegrész monoetanolamin

5,6 tömegrész 2-(dimetil-amino)-etanol

20,0 tömegrész ionmentes víz

57,2 tömegrész bórsav

2,0 tömegrész alkilaril-poliglikoléter

Az előállítás az 1. példa szerint történik. A kapott vegyületekben a bórsav : szerves amin mólaránya 3:1, a bórtartalom 10 tömeg%.

Az alább Π. táblázatban a találmány szerinti folyékony műtrágya készítmények néhány fizikai tulajdonságát adjuk meg.

HU 210 838 Β //. táblázat: a találmány szerinti műtrágya készítmények fagypontja és viszkozitása

Készítmény	Fagypont, °C	Viszkozitás (mP)
la. példa	-22...-23	20 °C	0°C
lb. példa szerint	-28...-30	280	685
le. példa szerint	-26...-27	377	910
ld. példa szerint	-35...-36	265	594
2a. példa szerint	-21...-22	456	941
2b. példa szerint	-24...-26	508	1210
referencia anyag	-13...-15	540	1420

Referencia anyag: monoetanolamin-poliborát, bórtartalom 10 tömeg%

A táblázatból kitűnik, hogy a találmány szerinti műtrágyakészítmények fagypontja alacsonyabb, viszkozitásuk kisebb, mint az ismert, hasonló műtrágyáé.

A találmány szerinti műtrágya biológiai hatása

Borban szegény, de a többi tápelemet a szükséges mennyiségben tartalmazó homokos talajba salátát vetettünk. Kikelés után 10 nappal a növények levélzetét 0,25 tömeg%-os, illetve 0,5 tömeg%-os a találmány szerint előállított vizes poliborát-oldattal permeteztük, amikoris a felhasznált mennyiség 75, illetve 150 g bór/ha értéknek felelt meg. A kezelés után 3 nappal a salátaleveleket leszedtük, egymástól elkülönítve szárítottuk és bórtartalmukat meghatároztuk. Az eredményeket az alábbi ΙΠ. táblázatban közöljük.

///. táblázat: a levéltrágyázott növények bértartalma

Készítmény	A növények bórtartalma, tömeg-ppm
75 g bór/ha	150 g bór/ha
la. példa szerint	218	350
lb. példa szerint	230	389
le. példa szerint	220	330
2a. példa szerint	212	342
2b. példa szerint	208	310

Készítmény	A növények bórtartalma, tömeg-ppm
75 g bór/ha	150 g bór/ha
Referencia anyag I	190	250
Referencia anyag 11	150	220
kontroll (tiszta víz)	12	11

Referencia anyag I: monoetanolamin-poliborát

Referencia anyag Π: nátrium-tetraborát és nátriumpentaborát részlegesen dehidratált kombinációja (Solubor^R)

A táblázat azt mutatja, hogy a találmány szerinti készítményekkel kezelt növények bórtartalma sokkal magasabb, mint a referencia anyagokkal kezeiteké.

SZABADALMI IGÉNYPONTOK

Claims (3)

1. SZABADALMI IGÉNYPONTOK

   1. Amino-alkanollal képzett poliborátot és adott esetben a kiszereléshez szokásos segédanyagokat tartalmazó folyékony műtrágyakészítmény azzal jellemezve, hogy

   0,5-95 tömeg% poliborát-komplexet, amelynek aminoalkanol-komponense alkilcsoportonként 1 vagy 2 szénatomot tartalmazó 2-(alkil-amino)-etanol vagy 2-(dialkil-amino)-etanol vagy e vegyületek elegye, amely adott esetben még monoetanolamint is tartalmaz,

   95-0,5 tömeg% vizet mint oldószert és adott esetben 0-10 tömeg% segédanyagokat tartalmaz.
2. 2. Az 1. igénypont szerinti készítmény, azzal jellemezve, hogy a poliborát-komplexben a 2-(alkil-amino)etanolok és a monoetanolamin tömegaránya 1:1-1:4 közötti, előnyösen 1:2,5 -1:3,5 közötti.
3. 3. Eljárás az 1. vagy 2. igénypont szerinti folyékony műtrágya előállítására, azzal jellemezve, hogy egy vagy több, az alkilrészben 1 vagy 2 szénatomot tartalmazó (alkil-amino)- vagy (dialkil-amino)-etanolt és adott esetben monoetanolamint bórsavval vagy annak sójával vagy anhidridjével 10-95 °C-on, adott esetben ionmentes víz jelenlétében reagáltatunk, majd a reakcióelegyet vízzel hígítjuk és/vagy egy vagy több szokásos kiszerelési segédanyagot adagolunk.

   Kiadja az Országos Találmányi Hivatal, Budapest A kiadásért felel: Gyurcsekné Philipp Clarisse osztályvezető ARCANUM Databases - BUDAPEST