专利名称：稳定的可生物降解的泡沫的制作方法
技术领域：
本发明涉及可喷涂于表面上的泡沫组合物。具体地说，本发明涉及到一种含有纤维素的稳定的和可生物降解的泡沫，它在农业、采矿、灭火等方面有巨大的用途。
适用于喷涂到表面上的泡沫已广为人知，它们之中的一些包括使用纤维素剂作为发泡手段的。这些现有技术中的一个问题是，在某些情况下它们是不可以生物降解的，而且在所有情况下它们不能稳定几小时以上。
例如，美国专利US2875555描述了一种使用一种由纤维素和皂草苷表面活性剂的稀水溶液所生成的泡沫而使植物防冻的方法。此外，美国专利US2514310，3963507，4594167和4442018都是关于泡沫的制造和应用的。然而，尽管有这些参考资料和其它已出版的情报，但对于如何配制和/或使用一种在农业和工业中具有实用价值的稳定的和可生物降解的泡沫，仍是不知道的。
一种可生物降解的泡沫，它按重量计含a)分子量大于5000的羧甲基纤维素钠0.1-25%;
b)固态表面活性剂0.2-30%;c)该纤维素的交联剂0.05-25%;和d)水25-99%，这种泡沫的膨胀率为5-200。
一种应用泡沫的方法，它包括如下步骤1)制备一种羧甲基纤维素钠、表面活性剂和水的溶液;2)制备一种交联剂溶液;3)在与空气混合之前，在一个泡沫发生装置中，将这些溶液混合;和4)喷出一种膨胀率为5-200的泡沫。
对于该泡沫组合物及其制造方法，以使用一种铝交联剂，和一种带有分子量超过5000的羧基纤维素钠的非离的或阴离子的表面活性剂或润湿剂为好。将表面活性剂加至纤维素溶液中。
本发明的泡沫可用于防止表面硬化，种子发芽，温室隔离，防冻，杀虫剂、肥料和除莠剂的施播，以及地域标记等的农业目的上。工业上的应用包括灭火，土地填築的顶层，污水处理厂和化学品流失中的蒸汽隔离层，以及隧道挖掘时的土壤载体。
泡沫组合物的宽广操作范围允许加入0.1-25%的纤维素粘合剂;0.05-30%的表面活性剂或润湿剂;0.05-20%的纤维素粘合剂之交联剂;和25-99%的水。因为在计算时不考虑进入泡沫中的空气量，故只有固体和液体构成该泡沫的重量测定基础。一般说来，要获得稳定程度相同的泡沫，高分子量纤维素聚合物比低分子量纤维素聚合物需要较少的交联剂。与使用月桂基硫酸钠或一种取代的脂肪酸相比，需要较大量的天然表面活性剂如皂草苷，而只需要少得多的一种极活泼的碳氟化合物表面活性剂。需要不同量的水，这取决于总的泡沫配方和所需泡沫的最终稳定性。能够稳定达七天的优选泡沫配方其膨胀率为5-20，它含有下列成分分子量为700，000的纤维素，0.4-0.6%;表面活性剂或润湿剂，0.5-1.0%;交联剂，0.1-0.20%;水，97-99%;防腐剂，0.05-0.15%。
在实施本发明方法时，它能够适应特殊应用的要求。在农业中使用时，需要一个可携设备，而对于一种制造性应用，则能够使用固定装置。无论何种情况，可携的或固定的装置必须能够做下述事情分开贮存该纤维素/表面活性溶液和交联剂溶液，混合此纤维素/表面活性剂溶液和交联剂溶液，排出一种改善了稳定性的已交联泡沫。以在该纤维素/表面活性剂溶液中加入一种防腐剂为好。
尽管所配制的用于农业的泡沫是既稳定的又可生物降解的，但在这种可生物降解性并不重要的工业应用中，可以仅简单地应用稳定性更高的。这样，在该泡沫与燃料(如煤或油)合并使用时，或在象灭火、采矿、钻进、有毒废物气味和蒸汽的抑制或控制等这些应用中，可以在泡沫中或在其制造过程中，使用非生物可降解组分。
泡沫在农业方面已被使用的方法之一是与耕地，播种，以及例如肥料、除莠剂、杀虫剂的组合物喷涂相联系的地域标记物。例如，当一个地域被撒上活性液体，则此已喷撒的地域被用泡沫进行标记，这样，在拖拉机调头后，操作者可以利用地上的泡沫标记物，喷撒相邻地带。
若使用只能保留几天可见的泡沫，则只要不发生由于天气或机械故障所引起的耽搁，并且农田足够小，可以在短时间内完成工作，就可以依靠现有技术中的土地标记物，然而，常常是某日开始的田野工作要在几天后才可完成。这是根据实际情况，需要一种稳定的和可生物降解泡沫的众多领域中的一个。
业已发现，可以用先前未知的物料和手段制备一种可稳定数日的可生物降解泡沫。将一种分子量大于5000的纤维素剂与水及表面活性剂在一种溶液中使用，然后恰好在将该泡沫膨胀至其应用大小比例以前，将一种交联剂溶液与其混合，可得到一种新的和有用的泡沫。的确令人惊奇地发现，一种分子量大于5000的羧甲基纤维素钠获得了这样一种进步，而以前试图通过将分子量提高到1000-4000的范围以改善发泡效率时都没有显示出优点。这就是说，在所有这些较低分子量纤维素剂的试验中，从来没有任何迹象显示可以得到超过数小时的稳定性，此外，不管以前公开过什么，加入交联剂的方法比使用任何特殊的交联剂，更重要得多，这一点也是未预料到的。
该泡沫的稳定性可通过改变任一下列因素而改变之，以获得所希望的稳定性1)减少纤维素聚合物和/或交联剂的浓度;2)改变溶液A对溶液B的比例;3)改变纤维素聚合物的分子量，例如，分子量越低，则泡沫越不稳定;4)改变膨胀率。
如果该纤维素聚合物在制备后的短时间内即使用，则在配方中不必要加入防腐剂。
适用于本发明的纤维素剂包括按特性粘度法测得的分子量为5，000-1，000000的羧甲基纤维素钠。这些纤维素剂可通过使碱性纤维素与氯乙酸钠反应而制得。羧甲基纤维素(CMC)是一种在泡沫制备中有用的产品，它可以从AqualonCompany获得。可能的类似纤维素的其它提供者包括Miles，LouisianaChemicals&CarboseCorporation。
可以在表面活性剂/润湿剂的宽广范围内制备纤维素溶液，既可使用象皂草苷那样的天然产品，也可以使用合成产品，如果希望使用最少量的表面活性剂，则可以使用一种碳氟化合物。以使用一种阴离子剂(如月桂基硫酸钠)或一种可以从Rohm & Haas获得的非离子型(TritonR×100)为好。
铝化合物如醋酸铝给出了至今试验过的最好的泡沫，一种优先选用的化合物是NiacetCorporation以Niaproof名称供应的醋酸铝。
发泡装置可由市场购得，也可以用可改装的市场供应的设备以实施本发明。该装置或设备必须有一个混合室，在其中，随着注入而使交联剂溶液与纤维素溶液相混合，可生成泡沫。这样的设备是可以从DeterCompany，Inc.，(BoxS，Burgin，Kentucky40310)购到的4000型微泡沫发生器。在美国专利US4，400，220中可以找到使用这种设备的方法。从该公司购到的其它发生器(即型号为2000，4000和6000系列)也可制造类似的泡沫。
在本申请中所用的与泡沫有关的术语“膨胀率”的意思是单位体积液体的重量同一体积泡沫的重量术语“可生物降解的”应被理解为，该泡沫用于农业用途后，泡沫将被一种自然环境转化为付产物和残渣，这些付产物和残渣不影响起初施了泡沫的土地的进一步农业用途。
本发明对工业和农业都可用，这种泡沫既稳定又可生物降解。
下面的实施例用以说明本发明的实施。
实施例1通过使一种羧甲基纤维素钠(分子量约为700，000)和对羟基苯甲酸甲酯的溶液，与月桂基硫酸钠溶液混合，以制取水溶液“A”，其最终固体含量为0.55%重量的羧甲基纤维素钠，0.90%重量的表面活性剂，和0.14%的对羟基苯甲酸甲酯防腐剂。
通过将一种10%重量NiaproofR(可从Niacet Corporation购得的醋酸铝)水溶液稀释至0.8%而制得一种交联剂溶液“B”。
将一台4000型微泡沫发生器调至每分钟送出3-4立方英尺其稠度与剃须膏相同的泡沫。将该装置先用水冲洗，以除去多余的组合物。
关闭液体控制阀和泡沫喷咀，而打开空气压缩机。当气压计表明空气压力达到25PSI时，打开液体控制阀，这样就将放在联接着一根塑料管的池中的羧甲基纤维素/表面活性剂/防腐剂“A”溶液吸向一个泡沫混合室。一旦该泡沫呈现出剃须膏的外观，就打开入口，吸入交联剂溶液“B”，以与“A”溶液混合。将交联剂阀调至可送出8020(AB)重量比的物料。
一台拖拉机在蕃茄种子上拖动该泡沫发生装置，将2-4英寸厚的泡沫覆盖在种子上。
七天后观察，发现保护覆盖层仍然保留在该播种的面积上。
作为对比实验，蕃茄种子不经处理即播种，只浇水，或者采用一种市售的喷撒设备以帮助种子发芽。
表1包含本发明的泡沫在促进种子发芽和提高果实产量方面的效率的对比结果。
表1作物生长果实产量处理方法10天后15天后20天后(吨，英亩)平均果实大小(重量，盎司)不干246310214.34.74仅用水25538513.14.80市售设备25719413.14.66本发明5212614915.64.83从该表可以看出，经过10天以后，用泡沫覆盖的种子具有很高的发芽率(植物生长)，比对比物超过100%。本发明的泡沫，不仅使得发芽较快，还能使发芽更均匀。这意味着作物不仅可以较早收获，而且可以在较窄的时间内收获，这就使得农民有更多的时间去种植下一茬作物。用这种泡沫覆盖的作物每亩的果实产量和果实平均重量在上表中占着最高位置，即这种蕃茄比用其它方法处理过的个头大。
可以观察到，这种泡沫在播撒七天后仍然可看见，泡沫的残留物在十四天后还存在。还可以观察到，在该泡沫下的土壤水份比用其它处理的高出30%，并且土壤没有任何结硬皮现象。
权利要求
1.一种含有按重量计下述成份的可生物降解的泡沫a)0.1-25%的分子量大于5000的羧甲基纤维素钠b)0.2-30%的固态表面活性剂c)0.05-25%的用作该纤维素的交联剂和d)25-99%的水该泡沫的膨胀率为5-200。
2.如权利要求1所述的泡沫，所述的交联剂是一种铝化合物。
3.如权利要求2所述的泡沫，所述铝化合物为醋酸铝。
4.如权利要求1所述的泡沫，它还含有一种防腐剂。
5.如权利要求4所述的泡沫，所述防腐剂是对羟基苯甲酸甲酯。
6.一种泡沫的应用方法，它包括如下步骤1)制备一种羧甲基纤维素钠、表面活性剂和水的溶液;2)制备一种交联剂溶液;3)在与空气混合前，在一个泡沫发生装置中，将上述溶液混合;和4)将一种膨胀率为5-200的泡沫喷出。
7.如权利要求6所述的方法，所述膨胀率为5-20。
8.如权利要求7所述的方法，其中在步骤(1)中，在加入表面活性剂前，先将羧甲基纤维素钠溶在水中。
9.一种含有按重量计下述成份的用于农业目的的泡沫，分子量为700，000的纤维素0.4-0.6%;表面活性剂或润湿剂0.5-1.0%;交联剂0.1-0.20%;水97-99%;防腐剂0.05-0.15%。
10.如权利要求9所述的泡沫，所述的交联剂是醋酸铝。
11.如权利要求10所述的泡沫，所述的防腐剂是对羟基苯甲酸甲酯。
全文摘要
将一种膨胀率为5-200的稳定的可生物降解泡沫，在刚好与空气混合之前，与水溶液“A”羧甲基纤维素钠/表面活性剂，及“B”醋酸铝交联剂混合。可将对羟基苯甲酸甲酯防腐剂加至“A”溶液中。
文档编号C08J9/30GK1046437SQ9010247
公开日1990年10月31日 申请日期1990年4月3日 优先权日1989年4月3日
发明者布鲁斯·爱德华·班雅伊, 阿曼德·约瑟夫·迪斯马拉伊斯, 贾斯哈旺特·贾曼纳达斯·莫迪 申请人:阿奎龙公司