JP2017202970A - 肥料被覆材用ポリウレタン樹脂形成性組成物 - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の目的は、上記問題を解決し、肥料に優れた徐放性を与える肥料被覆材用ポリウレタン樹脂形成性組成物を提供することにある。
(1)被覆性に優れるため、肥料に徐放性を付与する。
(2)広い温度範囲(5〜40℃)での被覆であっても、徐放性を維持できる。
(3)肥料の合着物が少ない。
本発明におけるポリオール成分(A)は、ひまし油ポリオール(A1)、ポリアミンのアルキレンオキサイド(炭素数2〜3)付加物(A2)、アルカノールアミンのアルキレンオキサイド(炭素数2〜3)付加物(A3)、ポリエステルポリオール(A4)、ポリエーテルポリオール(A5)、およびこれら2種以上の混合物が挙げられる。
(A1)としては、Mn(数平均分子量)が300〜4,000のもの、例えば、ひまし油、部分脱水ひまし油、ポリエーテルポリオールとひまし油とのエステル交換反応により得られるひまし油脂肪酸エステル、ポリエーテルポリオールとひまし油脂肪酸のエステル化反応により得られるひまし油脂肪酸エステル、ひまし油への炭素数2〜8、好ましくは炭素数2〜3のアルキレンオキサイド(以下において、AOを略記することがある)(例えばエチレンオキサイド、プロピレンオキサイド、ブチレンオキサイド、スチレンオキサイドおよびこれら2種以上の混合物)付加により得られるひまし油AO付加体等が挙げられる。
(A2)を構成するポリアミン(a)としては、下記の(a1)〜(a4)、およびこれらの2種またはそれ以上の混合物が挙げられる。
(A2)としては、上記ポリアミン(a)に、エチレンオキサイド(EO)および/またはプロピレンオキサイド(PO)等のアルキレンオキサイドを付加したものが挙げられる。
炭素数[以下において、Cと略記することがある]2以上かつMn500以下のもの、例えばC2〜10のアルキレンジアミン(エチレンジアミン、プロピレンジアミン等)、ポリアルキレン(C2〜10)ポリ(3価〜6価またはそれ以上)アミン[ジエチレントリアミン、トリエチレンテトラミン、テトラエチレンペンタミン等]、並びに、それらのアルキル(C1〜4)またはヒドロキシアルキル(C2〜4)置換体、例えばジアルキル(C1〜3)アミノプロピルアミン、トリメチルヘキサメチレンジアミン、アミノエチルエタノールアミン;
C4〜15のもの、例えば1,3−ジアミノシクロヘキサン、イソホロンジアミン;
C4〜15のもの、例えばピペラジン、N−アミノエチルピペラジン、1,4−ジアミノエチルピペラジン;
C8〜15のもの、例えばキシリレンジアミン、テトラクロル−p−キシリレンジアミン、ジアミノジフェニルメタン。
(A3)を構成するアルカノールアミン(b)は、C4〜12のもの、例えばジエタノールアミン、トリエタノールアミンが挙げられる。
(A3)としては、上記アルカノールアミン(b)に、エチレンオキサイド(EO)および/またはプロピレンオキサイド(PO)等のアルキレンオキサイドを付加したものが挙げられる。
(A4)としては、前記(A1)〜(A3)以外で、Mnが150〜4,000のもの、例えば、ポリオール[前記(A2)および/または後述の多価アルコール]とC2〜20の多価カルボン酸から形成される線状または分岐状ポリエステルポリオール;ポリラクトンポリオール[例えば後述の低分子ポリオール(A4)の1種または2種以上の混合物と開始剤として、これに(置換)カプロラクトン(C6〜10、例えば、ε−カプロラクトン、α−メチル−ε−カプロラクトン、ε−メチル−ε−カプロラクトン)を触媒(有機金属化合物、金属キレート化合物、脂肪酸金属アシル化合物等)の存在下に付加重合させたポリオール(例えばポリカプロラクトンポリオール)];末端にカルボキシル基および/またはOH基を有するポリエステルにAOを付加重合させて得られるポリエーテルエステルポリオール;ポリカーボネートポリオール等。
(A5)としては、前記(A1)〜(A4)以外のもの、例えば脂肪族ポリエーテルポリオール、芳香族含有ポリエーテルポリオールが挙げられる。
脂肪族ポリエーテルポリオールとしては、ポリオキシエチレン[ポリエチレングリコール等]、ポリオキシプロピレン[ポリプロピレングリコール等]、ポリオキシエチレン/プロピレン(付加形式はブロックおよび/またはランダムのいずれでもよい)およびポリテトラメチレンエーテルグリコール等。
芳香環含有ポリエーテルポリオールとしては、ビスフェノール型ポリエーテル、[例えばビスフェノールAのエチレンオキサイド(以下EOと略記)2〜20モル付加物、ビスフェノールAのプロピレンオキサイド(以下POと略記)2〜20モル付加物]、およびレゾルシンのEOおよび/またはPO2〜20モル付加物等。
脂肪族の2価アルコールとしては、エチレングリコール(EG)、プロピレングリコール(PG)、1,4−ブタンジオール(1,4−BD)、ネオペンチルグリコール(NPG)、1,6−ヘキサンジーオール(1,6−HD)、3価アルコールとしては、グリセリン(以下GRと略記)、トリメチロールプロパン(以下TMPと略記)、ヘキサントリオール、4価アルコールとしては、ペンタエリスリトール、6価アルコールとして、ソルビトール、8価アルコールとしてスクロース等;脂環含有2価アルコールとしては、1,4−シクロヘキサンジオール、シクロヘキサンジメタノール、水添ビスフェノールA等;芳香環含有多価(2〜4価)アルコールとしては、キシリレングリコール、ビス(ヒドロキシエチル)ベンゼン、ビスフェノールA等。
〜4である。
そして、ポリオール成分(A)のアミン価(単位:KOHmg/g)は、好ましくは10〜200、さらに好ましくは30〜150である。
本発明におけるポリイソシアネート成分(B)は、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(B1)と2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(B2)とを構成単位とする。つまり、該(B)は、該(B1)と該(B2)とを構成単位として含有する。
該(B1)と該(B2)との重量比[(B1)/(B2)]は20/80〜80/20であり、好ましくは50/50〜75/25、さらに好ましくは55/45〜65/35である。該重量比[(B1)/(B2)]が80/20を超えると高温(40℃)被覆での徐放性に劣り、20/80未満では低温(5℃)被覆での徐放性に劣る。
該(B)のうち、徐放性の観点から、好ましいのは(U)を含有するもの、さらに好ましいのは(U)である。
なお、該(U)には、必要により、前記(B1)〜(B3)を追加してもよい。
脂肪族ポリイソシアネート(B32)は、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート(HDI)等。
脂環式ポリイソシアネート(B33)は、例えば、イソホロンジイソシアネート(IPDI)、ジシクロヘキシルメタン−4,4’−ジイソシアネート(水添MDI)、メチルシクロヘキシレンジイソシアネート(水添TDI)等。
芳香脂肪族ポリイソシアネート(B34)は、例えば、m−および/またはp−キシリレンジイソシアネート(XDI)、α,α,α’,α’−テトラメチルキシリレンジイソシアネート(TMXDI)等。
本発明の肥料被覆材用ポリウレタン樹脂形成性組成物(P)は、前記ポリオール成分(A)と前記ポリイソシアネート成分(B)とを含有する。
上記ポリウレタン樹脂形成性組成物(P)において、ポリオール成分(A)とポリイソシアネート成分(B)との当量比[(A)/(B)](OH/NCO)は、徐放性の観点から、好ましくは0.5〜2.0、さらに好ましくは0.7〜1.5である。該当量比は、(A)の水酸基量と、(B)のイソシアネート基量とから算出できる。
本発明の肥料被覆材用ポリウレタン樹脂(X)は、前記肥料被覆材用ポリウレタン樹脂形成性組成物(P)の硬化物である。
また、本発明の肥料(Y)は、前記肥料被覆材用ポリウレタン樹脂形成性組成物(P)の硬化物で被覆した肥料である。
肥料(Y)は、例えば、公知の肥料(Y0)に、前記組成物(P)を、公知のコーティング装置によりコーティング、硬化して得られる。
公知の肥料(Y0)としては、粒状のものが好ましく、尿素、塩安、硫安、硝安、塩化カリウム、硫酸カリウム、硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、燐酸カリウム、燐酸アンモニウム、燐酸石灰、有機肥料等が挙げられる。
コーティング、硬化条件は、好ましくは5〜100℃、さらに好ましくは5〜40℃である。また、上記(Y)において、組成物(P)と肥料(Y0)との重量比[(P)/(Y0)]は、目的とする徐放性により異なるが、好ましくは3/97〜30/70、さらに好ましくは5/95〜25/75、とくに好ましくは10/90〜20/80である。
本発明の肥料被覆材用ポリウレタン樹脂形成性組成物(P)が、肥料に徐放性を付与、とりわけ、広い温度範囲(5〜40℃)での被覆であっても、徐放性を維持できるのは、被覆性に優れるためと推定できる。
<ポリオール(A)>
(A1−1):ひまし油
[分子量940、水酸基価161]
(A1−2):部分脱水ひまし油
[分子量920、水酸基価120]
(A2−1):エチレンジアミンのプロピレンオキサイド付加物
[分子量300、水酸基価750]
(A3−1):ジエタノールアミンのプロピレンオキサイド付加物
[分子量290、水酸基価580]
(B1−1):4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート
(B2−1):2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート
<製造例1>
窒素導入管、排ガス流出管、撹拌装置および冷却管を備えた反応容器に、(B1−1)24部、(B2−1)16部、(A1−1)12部を仕込み、気相部分に0.5ml/minの流量で窒素を通気し、撹拌下、60℃で4時間反応させて、(U−1)を得た。なお、(U−1)のイソシアネート基含有量は23.1%であった。
窒素導入管、排ガス流出管、撹拌装置および冷却管を備えた反応容器に、(B1−1)26部、(B2−1)14部、(A1−1)12部を仕込み、気相部分に0.5ml/minの流量で窒素を通気し、撹拌下、60℃で4時間反応させて、(U−2)を得た。なお、(U−2)のイソシアネート基含有量は23.1%であった。
窒素導入管、排ガス流出管、撹拌装置および冷却管を備えた反応容器に、(B1−1)22部、(B2−1)18部、(A1−1)12部を仕込み、気相部分に0.5ml/minの流量で窒素を通気し、撹拌下、60℃で4時間反応させて、(U−3)を得た。なお、(U−3)のイソシアネート基含有量は23.1%であった。
製造例1において、(B1−1)24部、(B2−1)16部、(A1−1)12部を、(B1−1)19部、(B2−1)19部、(A1−1)11部に代えたこと以外は製造例1と同様にして、イソシアネート基含有量23.2%の(U−4)を得た。
製造例1において、(B1−1)24部、(B2−1)16部、(A1−1)12部を、(B1−1)33.6部、(B2−1)8.4部、(A1−1)10部に代えたこと以外は製造例1と同様にして、イソシアネート基含有量23.2%の(U−5)を得た。
製造例1において、(B1−1)24部、(B2−1)16部、(A1−1)12部を、(B1−1)10部、(B2−1)32部、(A1−1)13部に代えたこと以外は製造例1と同様にして、イソシアネート基含有量22.8%の(U−6)を得た。
製造例1において、(B1−1)24部、(B2−1)16部、(A1−1)12部を、(B1−1)35部、(B2−1)12部、(A1−1)14部に代えたこと以外は製造例1と同様にして、イソシアネート基含有量22.7%の(U−7)を得た。
製造例1において、(B1−1)24部、(B2−1)16部、(A1−1)12部を、(B1−1)6部、(B2−1)4部、(A1−1)11部に代えたこと以外は製造例1と同様にして、イソシアネート基含有量7.6%の(U−8)を得た。
製造例1において、(B1−1)24部、(B2−1)16部、(A1−1)12部を、(B1−1)26部、(B2−1)17部、(A1−2)16部に代えたこと以外は製造例1と同様にして、イソシアネート基含有量20.7%の(U−9)を得た。
製造例1において、(B1−1)24部、(B2−1)16部、(A1−1)12部を、(B1−1)28部、(B2−1)19部、(A1−1)12部に代えたこと以外は製造例1と同様にして、イソシアネート基含有量23.8%の(U−10)を得た。
製造例1において、(B1−1)24部、(B2−1)16部、(A1−1)12部を、(B1−1)21部、(B2−1)14部、(A1−2)16部に代えたこと以外は製造例1と同様にして、イソシアネート基含有量18.4%の(U−11)を得た。
製造例1において、(B1−1)24部、(B2−1)16部、(A1−1)12部を、(B1−1)26部、(B2−1)17部、(A1−1)15部に代えたこと以外は製造例1と同様にして、イソシアネート基含有量22.5%の(U−12)を得た。
製造例1において、(B1−1)24部、(B2−1)16部、(A1−1)12部を、(B1−1)40部、(A1−1)12部に代えたこと以外は製造例1と同様にして、イソシアネート基含有量22.8%の(比U−1)を得た。
製造例1において、(B1−1)24部、(B2−1)16部、(A1−1)12部を、(B1−1)38部、(B2−1)2部、(A1−1)12部に代えたこと以外は製造例1と同様にして、イソシアネート基含有量22.8%の(比U−2)を得た。
表1に示す配合組成(部)にしたがって、容器に仕込んで撹拌してポリオール成分(A)を作成した。
次に、表1にしたがって、容器に仕込んで撹拌してポリイソシアネート成分(B)を作成した。
各ポリオール成分(A)と各ポリイソシアネート成分(B)とをスタティックミキサーで混合して、各肥料被覆材用ポリウレタン樹脂形成性組成物(P)を得た後、以下の手順にしたがって、各肥料(Y)を得た。
各肥料(Y)を後述の<評価方法>にしたがって評価した。結果を表1に示す。
(1)5℃の場合
噴流層による流動コーティング装置に、市販の硫安肥料[重量平均粒子径5.0mm](Y0−1)1000gを仕込み、5℃に温調した。5℃に温調しながら、装置内で浮遊している該(Y0−1)に、各肥料被覆材用ポリウレタン樹脂形成性組成物(P)60gをスプレー噴霧した後、さらに2時間硬化させて、各肥料(Y)を得た。
(2)40℃の場合
上記(1)において、5℃に温調を、40℃に温調に代えた以外は、上記(1)と同様にして各肥料(Y)を得た。
(1)重量平均粒子径(単位:mm)
得られた各肥料(Y)について、画像を解析して、重量平均粒子径を求めた。
(2)徐放性(単位:%)
200gのイオン交換水を容器に仕込み、次に得られた各肥料(Y)を10g仕込んだ。各々別々に25℃で、2週間、4週間放置し、水相の導電率から、硫安の溶出率(%)を求めた。
(3)目視評価
得られた各肥料(Y)について、以下の評価基準で、目視で肥料の合着物の有無を評価した。
<評価基準>
◎:合着物がほとんどない
○:合着物が少ない
△:合着物が多い
×:合着物が著しい
Claims (6)
- ポリオール成分(A)とポリイソシアネート成分(B)とを含有するポリウレタン樹脂形成性組成物であって、該(B)が、4,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(B1)と2,4’−ジフェニルメタンジイソシアネート(B2)とを構成単位として含み、該(B1)と(B2)との重量比[(B1)/(B2)]が20/80〜80/20である肥料被覆材用ポリウレタン樹脂形成性組成物(P)。
- ポリイソシアネート成分(B)が、(B1)と、(B2)と、ひまし油ポリオール(A1)とを構成単量体として含むイソシアネート末端ウレタンプレポリマー(U)を含有する請求項1記載のポリウレタン樹脂形成性組成物。
- ポリオール成分(A)が、ひまし油ポリオール(A1)と、ポリアミンのアルキレンオキサイド(炭素数2〜3)付加物(A2)および/またはアルカノールアミンのアルキレンオキサイド(炭素数2〜3)付加物(A3)とを含有する請求項1または2記載のポリウレタン樹脂形成性組成物。
- ポリオール成分(A)とポリイソシアネート成分(B)との当量比[(A)/(B)]が、0.5〜2.0である請求項1〜3のいずれか記載のポリウレタン樹脂形成性組成物。
- 請求項1〜4のいずれか記載のポリウレタン樹脂形成性組成物(P)の硬化物である肥料被覆材用ポリウレタン樹脂(X)。
- 請求項1〜4のいずれか記載の肥料被覆材用ポリウレタン樹脂形成性組成物(P)の硬化物で被覆した肥料(Y)。
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