有效增加土壤中的水分保留的保湿剂组合物和鉴定其的有关方法

有效增加土壤中的水分保留的保湿剂组合物和鉴定其的有关方法
【专利说明】有效增加土壤中的水分保留的保湿剂组合物和鉴定其的有 关方法
[0001] 发明背景 1.发明领域
[0002] 本发明一般地涉及增加土壤中水分保留的方法，和更特别地涉及鉴定有效增加土 壤水分保留率的保湿剂组合物的方法。
[0003] 2.有关技术的描述
[0004] 水蒸发控制是许多应用、特别是农业、园林和建筑业的重要考虑方面。作为一例， 农业和园林业中的顶喷雾灌溉方法一般具有低劣的效率，其可归因于水的蒸发损失。从而， 希望使得蒸发最小化以增加灌溉水和"自然来源"水比如雨水和露水的可获得性，其由植 物比如农作物、禾本科草和装饰性植物吸收。在建筑业中，空气传播的灰尘常常是令人讨厌 的并且能够导致健康问题或机械损害。水常常在建筑场所或土路上用于灰尘控制。然而， 在干燥浸湿表面时环境灰尘可以变为问题，原因是希望使水蒸发最小化以延长灰尘控制处 理有效的时间间隔。
[0005] 过去已开发了减缓水蒸发的方法，特别是用于园林应用。例如，已应用草坪种子组 合物，其包括吸收性纤维材料和禾本科草种子的组合，其中吸收性纤维材料发挥减缓水蒸 发以促进禾本科草种子生长的作用。然而，这种组合的施用能够是繁复的，所述组合物的润 湿施用被难可栗性妨碍，所述难可栗性是由于吸收性纤维材料的存在。
[0006] 已预先开发了吸收性聚合物。例如，超吸收性聚合物（本领域常常称为SAPs)对 于各种施用是熟知的并且具有吸收其重量许多倍的水的能力。SAPs可以以各种化学形式商 购，包括取代的和未经取代的天然和合成聚合物，比如淀粉的水解产物丙烯腈接枝聚合物， 羧甲纤维素，交联聚丙烯酸类，磺化聚苯乙烯，水解的聚丙烯酰胺，聚乙烯醇，聚乙烯基吡咯 烷酮，聚丙烯腈等。SAPs已知用于各种应用比如卫生物品或液体吸收功能是主要关注点的 其它应用。然而，一旦吸收液体，许多SAPs则不容易释放液体，从而许多SAPs可以并不理 想地用于水化应用，其中希望的是液体的缓慢蒸发并且仍提供液体进入周围环境的释放。
[0007] 异氰酸酯和聚酯一元醇的保湿剂组合物也在本领域中用作润滑剂、表面活性剂和 增稠剂，其用于包括其它含乌拉坦的化合物的树脂系统当中。额外地，聚酯一元醇已用于异 氰酸酯预聚物中，其中一元醇用来与异氰酸酯预聚物中剩余的异氰酸酯基团封端多异氰酸 酯，以防止进一步反应。
[0008] 鉴于前述内容，仍有机会提供增加土壤中保留的水分的方法，用于确定在施用浓 度的范围内增加水分保留的新组合物。
[0009] 发明概要和优势
[0010] 本发明通过向土壤施用有效量的有效保湿剂组合物提供增加土壤中的水分保留 的方法。有效保湿剂组合物鉴定如下：以最小保湿剂浓度水平、以大于最小保湿剂浓度水平 的第一保湿剂浓度水平、和以大于第一保湿剂浓度水平的最大保湿剂浓度水平向土壤施用 保湿剂组合物，并且确定在各施用的保湿剂浓度水平的平均水分含量。方法还包括产生平 均斜率曲线：将各施用的保湿剂浓度水平的土壤平均水分含量作图。方法还包括确定保湿 剂组合物是增加土壤中的水分保留的有效保湿剂组合物，其条件是所产生的平均斜率曲线 沿从最小保湿剂浓度水平至最大保湿剂浓度水平的平均斜率曲线的全部长度提供增加的 平均水分含量，并且所产生的平均斜率曲线具有〇. 05或更小的P值。
[0011] 在有关的实施方式中，该方法能够扩展至鉴定特定保湿剂组合物，其能够在相似 土壤的较大子集或在相似土壤的全部类别中有效。例如，在某些实施方式中，通过上述方法 开发的多元醇组合物已被发现在全世界存在的绝大多数土壤类型中有效地增加水分保留 水平，所述土壤类型的代表是美国各地存在4种代表性的土壤类型。
[0012] 本发明也提供用于施用至一种或多种土壤的有效保湿剂组合物并且经处理的土 壤包括有效保湿剂组合物。
[0013] 本发明方法提供统计学上可靠且可重复的方法，用于鉴定保湿剂组合物，其能够 有效增加特别土壤或紧密相关类别的土壤中的水分保留。
【附图说明】
[0014] 本发明的其它优势会并容易地认识到，通过参考下述详述并与附图一起考虑则能 被更好地理解。
[0015] 图1和2说明拟合模型分析图，其按照本发明方法用两个Mettler湿度天平，作图 1种保湿剂组合物（样品A)在4种代表性土壤类型中的水分含量。
[0016] 图3和4说明拟合模型分析图，其按照本发明方法用两个Mettler湿度天平，作图 1种保湿剂组合物（样品B)在4种代表性土壤类型中的水分含量。
[0017] 图5和6说明拟合模型分析图，其按照本发明方法用两个Mettler湿度天平，作图 1种保湿剂组合物（样品C)在4种代表性土壤类型中的水分含量。
[0018] 图7和8说明拟合模型分析图，其按照本发明方法用两个Mettler湿度天平，作图 1种保湿剂组合物（样品D)在4种代表性土壤类型中的水分含量。
[0019] 图9和10说明拟合模型分析图，其按照本发明方法用两个Mettler湿度天平，作 图1种保湿剂组合物（样品E)在4种代表性土壤类型中的水分含量。
[0020] 图11和12说明拟合模型分析图，其按照本发明方法用两个Mettler湿度天平，作 图1种保湿剂组合物（样品F)在4种代表性土壤类型中的水分含量。
[0021] 图13和14说明拟合模型分析图，其按照本发明方法用两个Mettler湿度天平，作 图1种保湿剂组合物（样品G)在4种代表性土壤类型中的水分含量。
[0022] 图15和16说明拟合模型分析图，其按照本发明方法用两个Mettler湿度天平，作 图1种保湿剂组合物（样品H)在4种代表性土壤类型中的水分含量。
[0023] 图17和18说明拟合模型分析图，其按照本发明方法用两个Mettler湿度天平，作 图1种保湿剂组合物（样品I)在4种代表性土壤类型中的水分含量。
[0024] 图19和20说明拟合模型分析图，其按照本发明方法用两个Mettler湿度天平，作 图1种保湿剂组合物（样品J)在4种代表性土壤类型中的水分含量。
[0025] 发明详述
[0026] 提供用于增加土壤中水分保留的方法。更特别地，本发明提供鉴定在以有效量施 用至土壤时有效增加土壤的水分保留率的保湿剂组合物的方法。也提供所述方法获得的有 效保湿剂组合物，用于特别的土壤或土壤类别上。
[0027] 保湿剂组合物（常常呈含极性液体组分的溶液形式）一般施用至土壤以形成经处 理的土壤并且在用溶液处理土壤之后减缓蒸发率或极性液体组分从溶液损失。甚至在蒸发 或极性液体组分从溶液损失之后，保湿剂组合物还可以保留在土壤上。由此，土壤上剩余的 保湿剂组合物能够保留随后施用至经处理的土壤上或在施用保湿剂组合物之前已存在于 土壤上的极性液体。保湿剂组合物理想地用于希望减缓蒸发或极性液体从土壤损失的应用 比如农业、植物和建筑业中，进一步详细描述如下。
[0028] 〃极性液体组分〃是指任意极性化合物或所述化合物的组合，其在约21°C的环境 温度是液体并且存在于溶液当中（除本文提及的不同组分比如保湿剂组合物，其特别定义 为不同于极性液体组分的）。从而，极性液体组分可以含有一种或多种极性液体化合物，包 括但不限于水；醇比如甲醇、乙醇、丙醇和丁醇；酸比如乙酸和甲酸；及其组合。对于绝大多 数应用，极性液体组分一般基本上仅包括水。换言之，在该实施方式中，极性液体组分一般 仅包括水，但是杂质或可以符合极性液体化合物定义但不欲包含入溶液中的其它化合物也 可以在溶液中以痕量的量存在（也即，其合并量小于或等于1%重量，按极性液体组分总重 量计）。除了水之外或作为水的备择，极性液体组分还可以包括防冻剂化合物比如丙二醇 和/或乙二醇。应认识到，本发明可用于其中希望保留任何极性液体组分的任何应用（希 望减缓蒸发或极性液体组分损失），从而某些应用可以得益于溶液中作为极性液体组分存 在的极性液体化合物的组合，或者可以得益于除水外的极性液体的存在。
[0029] 出于本发明意图，术语〃极性液体〃或〃极性液体组分〃在其涉及土壤时可以另 选地称为"水分〃。从而，例如术语"水分含量"在涉及土壤时是指土壤的极性液体含量或 极性液体组分含量。类似地，术语〃保留水分〃在涉及土壤时是指土壤保留极性液体或极 性液体组分的能力。再换言之，在本文中术语〃水分〃可与术语〃极性液体〃互换使用。
[0030] 待用保湿剂组合物处理的土壤是指用于多种意图的各种类型的土壤。例如，在一 种实施方式中，保湿剂组合物可以施用至土壤，其意图包括但不限于减少灰尘，水化和抑制 液体和/或半固体组合物固化（例如提供延长的水化）。在全部实施方式中，在临施用保湿 剂组合物至土壤上之前，土壤可以是未受干扰的。更特别地，土壤在临施用保湿剂组合物之 前可以处理于地面上或在铸造（found)状态中。
[0031] 如上文所述，本发明一般地涉及确定特别的保湿剂组合物是否是〃有效保湿剂组 合物"的方法，其在施用的保湿剂水平浓度范围内增加特别土壤或相似类别的土壤的水分 保留。然后，方法可以拓展用于确定特别类型的保湿剂组合物是否适用于一种或一类特别 的土壤中。
[0032] 通常，本发明方法牵涉确定特别的土壤，评价其水分含量和测试土壤样品（也即， 土壤样品）以