聚氨基甲酸酯囊封的制作方法
【技术领域】
[0001] 实施例涉及一种聚氨基甲酸酯囊封，其包括聚氨基甲酸酯膜和由所述聚氨基甲酸 酯膜封装的微粒材料。
【背景技术】
[0002] 聚氨基甲酸酯涂层膜在各种应用中用作高效涂层，例如包括其中需要囊封水溶性 材料的应用。这些水溶性材料包括例如肥料颗粒中的水溶性植物营养物和农药。在特定材 料（例如水溶性材料）的囊封中，需要控制吸收到聚氨基甲酸酯涂层膜中的外部水的量的 能力。举例来说，在努力控制水溶性材料从聚氨基甲酸酯囊封中的释放速率的过程中，需要 控制外部环境组分（如水）的渗透性的能力。
[0003] 聚氨基甲酸酯涂层膜用于囊封特定材料，且这些聚氨基甲酸酯涂层膜是异氰酸酯 和多元醇的反应产物。形成聚氨基甲酸酯涂层膜的所得聚氨基甲酸酯聚合物具有良好物理 特性；然而，其可能对外部环境组分（如水）敏感。考虑到由聚氨基甲酸酯涂层囊封的矿物 质肥料的水溶性（在营养物进料的合成树脂离子交换剂存在下）对聚氨基甲酸酯涂层的水 吸收容量的调节例如描述在美国专利第4, 469, 502号中。具体来说，美国专利第4, 469, 502 号提供当矿物质肥料的水溶性超出特定水平时，需要使用水吸收容量降低的聚氨基甲酸酯 涂层膜。然而，需要改进的用于调节聚氨基甲酸酯涂层膜的水吸收容量的方法。
[0004] 构筑具有聚氨基甲酸酯涂层的微粒肥料的方法中在抗磨损性、可生物降解性和延 长释放特性方面的改进例如描述在美国专利第6, 503, 288号中。然而，需要在所得聚氨基 甲酸酯涂层的防水特性方面的改进。举例来说，需要关于调节最终聚氨基甲酸酯涂层膜的 水吸收和水蒸气透过同时仍然提供结实的聚氨基甲酸酯涂层膜的改进。
【发明内容】
[0005] 实施例涉及一种聚氨基甲酸酯囊封，其包含：聚氨基甲酸酯膜，其为芳香族异氰酸 酯和多元醇的反应产物，所述多元醇包括以所述多元醇的总重量计量为至少35重量％的 环氧丁烷类聚醚多元醇；和微粒材料，其由所述聚氨基甲酸酯膜封装。
【具体实施方式】
[0006] 实施例涉及聚氨基甲酸酯涂层膜，其具有良好的防水特性以及机械强度。聚氨基 甲酸酯涂层膜还具有基于如拉伸强度和弹性模数的特性的机械强度。实施例涵盖一种聚氨 基甲酸酯涂层膜，其由包括使至少一种异氰酸酯与至少一种多元醇反应的方法形成。在混 合时，异氰酸酯和多元醇组分形成充当防水层的成品聚氨基甲酸酯膜。已发现，当用于形成 聚氨基甲酸酯涂层膜的多元醇具有以多元醇的总重量计至少35重量％的最少环氧丁烷类 多元醇含量时，所得聚氨基甲酸酯膜的防水特性（如疏水性）得以改进。因此，不必添加额 外组分来增加疏水性。另外，已发现，当多元醇包括至少环氧丁烷类多元醇时，水蒸气透过 率和水吸收（waterabsorption/uptake)百分比减小。
[0007] 示例性实施例涉及一种聚氨基甲酸酯涂层膜，其为至少一种芳香族异氰酸酯和至 少环氧丁烷类聚醚多元醇的反应产物。除环氧丁烷类聚醚多元醇之外，多元醇可以含有以 总多元醇重量计最多65重量％的至少一种其他环氧烷类多元醇（例如至少一种其他环氧 烷类聚醚多元醇）。用于形成聚氨基甲酸酯涂层膜的多元醇总体上通过使用环氧烷（如环 氧丁烷、环氧丙烷和环氧乙烷中的至少一者）和具有2到8个活性氢原子的引发剂制备。聚 氨基甲酸酯涂层膜的一个示例性用途是用于囊封如水溶性肥料的微粒材料，由此形成聚氨 基甲酸酯"囊封"，使得甚至当将微粒材料置放于富水环境中时，微粒材料周期性地从囊封 释放。
[0008] 多元醇（例如环氧丁烷类聚醚多元醇和任选地其他环氧烷类多元醇）由多元醇形 成方法制备。多元醇形成方法包括使至少一种引发剂与至少一种环氧烷反应。当形成环氧 丁烷类聚醚多元醇时，至少一种引发剂与环氧丁烷反应。举例来说，环氧丁烷可以用至少两 种引发剂共同引发以形成环氧丁烷类聚醚多元醇。当形成环氧烷类多元醇（例如环氧烷类 聚醚多元醇）时，至少一种引发剂与另一环氧烷（如环氧乙烷或环氧丙烷）反应。引发剂包 括至少一种能够与环氧烷反应以形成环氧烷类多元醇的官能团。举例来说，引发剂可以包 括2到8个活性氢原子以便与环氧烷反应。引发剂可以是线性、环状或芳香族多元醇。多 元醇形成方法可以包括分级地使用一个反应混合物或多个反应混合物以便形成用于制备 聚氨基甲酸酯涂层膜的最终多元醇。
[0009] 上述多元醇（例如聚醚多元醇）可以具有所需羟基性质和当量重量。多元醇可以 具有25到800的OH值，如25到600或50到570mgKOH/g。多元醇可以包括低当量重量环 氧丁烷类多元醇，例如多元醇可以具有在150与5000之间的平均分子量。此类多元醇还优 选地具有2到8的官能度。
[0010] 当多元醇通过环氧丁烷类聚醚多元醇和至少一种其他环氧烷类多元醇制备时，环 氧丁烷类聚醚多元醇的存在量以总共100重量％的多元醇计大于35重量％、大于45重 量％、大于55重量％、大于65重量％、大于75重量％、大于85重量％、大于95重量％和/ 或为100重量％。多元醇的组合可以通过将环氧丁烷类聚醚多元醇与至少一种其他环氧烷 类多元醇混合来形成。
[0011] 举例来说，以总共100重量％的用于形成聚氨基甲酸酯涂层膜的多元醇计，至少 两种不同聚醚多元醇的混合物可以包括35重量％到99. 9重量％的环氧丁烷类聚醚多元醇 和0. 1重量％到65重量％的其他环氧烷类多元醇（如至少一种环氧丙烷类聚醚多元醇）。 本文中包括并且本文中公开在环氧丁烷类聚醚多元醇的量的35重量％与99. 9重量％之 间以及在其他环氧烷类多元醇的量的〇. 1重量％到65重量％之间的所有个别值和子范围。 举例来说，相对于环氧丁烷类聚醚多元醇的量，下限可以是40、45、50、55、60、65、70、75、80、 85、90 或 95 重量％中的一者，且上限可以是 40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或99 重量％中的一者，其中下限小于上限。用于形成聚氨基甲酸酯涂层膜的多元醇可以包括与 其他环氧烷类多元醇相比更大重量百分比的环氧丁烷类聚醚多元醇。
[0012] 根据一个示例性实施例，聚氨基甲酸酯涂层的机械完整性可以通过使用环氧丁烷 类聚醚多元醇和至少一种官能度为6到8的其他环氧烷类多元醇（例如其他环氧烷类多 元醇是用至少一种蔗糖类引发剂形成的聚醚多元醇）的组合来增加。举例来说，其他环氧 烷类多元醇可以是蔗糖丙三醇引发的环氧丙烷类多元醇（例如V0RAN0L? 360,其是官能 度为约4. 6且羟基数为360的蔗糖/丙三醇引发的多元醇，可购自陶氏化学公司（TheDow ChemicalCompany))。当将环氧丁烷类聚醚多元醇和其他环氧烷类多元醇组合且与芳香族 异氰酸酯反应时，关于相对于用以多元醇的总重量计1〇〇重量％的环氧丁烷类多元醇制得 的聚氨基甲酸酯产品涂层膜，整个聚氨基甲酸酯涂层膜的弹性模数和/或拉伸强度可得以 进一步增加。
[0013] 当仅制备环氧丁烷类聚醚多元醇时，多元醇形成方法包括使每分子具有至少两个 羟基和/或胺氢的至少一种类型的引发剂与以多元醇形成方法中环氧烷的总量计量为100 重量％的环氧丁烷反应。当制备多元醇（例如聚醚多元醇）的混合物时，多元醇形成方法 包括使每分子至少两个羟基和/或胺氢的至少一种类型的引发剂、以多元醇形成方法中环 氧烷的总重量计35重量％到99. 9重量％环氧丁烷以及以多元醇形成方法中环氧烷的总重 量计0. 1重量％到65重量％环氧丙烷或环氧乙烧反应。本文中包括并且本文中公开在多 元醇形成方法中环氧丁烷的量的35重量％与99. 9重量％之间以及在环氧丙烷或环氧乙烷 的量的〇. 1重量％到65重量％之间的所有个别值和子范围。
[0014] 用于形成多元醇的示例性引发剂包括例如蔗糖、果糖、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、 二丙二醇、三丙二醇、聚乙二醇、聚丙烯、三羟甲基丙烷、乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、环 己二醇、季戊四醇、山梨糖醇、二醇、赤藻糖醇、丙三醇、新戊二醇、三羟甲基丙烷、甘油、乙二 醇、二乙二醇、三乙二醇、乙二胺、二亚乙基三胺、新戊二胺以及环己烷二甲醇。在