抑尘聚集体的制作方法
【专利摘要】一种抑尘聚集体，其包含核颗粒和抑尘剂。所述抑尘剂包含聚碳化二亚胺且位于所述核颗粒周围以抑制该核颗粒起尘。一种形成抑尘聚集体的方法，其包括使异氰酸酯在催化剂存在下反应以形成聚碳化二亚胺并用所述聚碳化二亚胺包封核颗粒以形成抑尘剂的步骤。一种用于制备抑尘聚集体的体系，其包含核颗粒、异氰酸酯和催化剂。
【专利说明】抑尘聚集体
[0001]本发明的背景
[0002]1.本发明的领域
[0003]一般而言，本发明涉及一种抑尘聚集体。更具体地，本发明涉及一种抑尘聚集体，其包含位于核颗粒周围以抑制所述核颗粒起尘的抑尘剂。
[0004]2.相关技术的描述
[0005]包含粒状材料的肥料在生产、处理、储存和施用过程中倾向于产生粉尘。当所述粒状材料破碎成更小的颗粒时，产生粉尘。特别地，包含磷酸铵、磷酸钙、硝酸铵、硝酸钾、氯化钾、硫酸钾等的肥料倾向于产生可观水平的不期望的粉尘。
[0006]出于许多原因，在肥料的生产、处理、储存和施用过程中产生粉尘是有问题的。通常，产生的粉尘最终被浪费，即无法达成其预期的应用目的。然而，产生的粉尘通常进入空气和周围环境中，这可导致健康和环境忧虑。在为了减少这样的浪费和减轻这样的忧虑所作的努力中，通常将抑尘剂施加至肥料以减少粉尘的产生。
[0007]抑尘剂通常为液体如油,但可为固体如腊。抑尘剂的特别实例为石油残洛、氢化矿物油和蜡。通常将抑尘剂喷雾施加至肥料。将抑尘剂喷雾施加至肥料通常与在转鼓或滚筒中搅拌结合进行。搅拌促进了抑尘剂在肥料，即粒状材料表面上的覆盖。
[0008]迄今为止，肥料的处理集中在抑尘剂(诸如矿物油和蜡)。这样的抑尘剂带来缺点。液体抑尘剂如矿物油可随 时间的推移挥发和/或迁移至肥料中并丧失其功效。固体抑尘剂(如蜡)可能难以处理、需要特殊的施加设备、导致结块或团聚，且一旦施加可能抑制肥料的溶解/释放。
[0009]因此，需要开发改进的抑尘剂。
[0010]发明概述和优点
[0011]抑尘聚集体包含核颗粒和抑尘剂。所述抑尘剂包含聚碳化二亚胺且位于所述核颗粒的周围以抑制该核颗粒的起尘。形成抑尘聚集体的方法包括使异氰酸酯在催化剂存在下反应以形成聚碳化二亚胺以及用所述聚碳化二亚胺包封核颗粒以形成抑尘剂的步骤。用于制备所述抑尘聚集体的体系包括核颗粒、异氰酸酯和催化剂。
[0012]聚碳化二亚胺保护核颗粒并使由核颗粒产生粉尘最小化。聚碳化二亚胺为固体、不随时间的推移挥发和/或迁移至肥料中且不丧失其作为抑尘剂的功效。此外，由其形成聚碳化二亚胺的异氰酸酯促使所述核颗粒被聚碳化二亚胺均一且最低程度地包封，并形成耐久的且为核颗粒提供机械完整性以减少由其形成的粉尘的聚碳化二亚胺。尽管聚碳化二亚胺用于保护核颗粒并防止产生粉尘，聚碳化二亚胺允许水快速渗透且不显著抑制核颗粒的溶解/释放。
[0013]优选实施方案的详述
[0014]本发明提供了一种抑尘聚集体。所述抑尘聚集体包括核颗粒和抑尘剂。所述抑尘聚集体通常不含液态抑尘剂。所述核颗粒通常包含肥料，所述肥料可包含钙、镁、氮、磷酸盐、钾、硫及其组合。所述肥料可选自氮肥、磷肥、钾肥、含硫肥料及其组合，例如混合肥料。合适的肥料包括但不限于无水氨、尿素、硝酸铵、尿素-硝铵、硝酸钾、硝酸铵钙、磷酸钙、磷酸、磷酸二氢铵、聚磷酸铵、硫磷酸铵、钾碱、硝酸铵、硝酸钾、氯化钾、硫酸钾、硫酸铵和硫酸及其组合。肥料的典型非限制性实例包括尿素和磷酸二氢铵。
[0015]所述核颗粒也可包含除肥料之外的组分。该类其他组分包括但不限于除草剂、杀虫剂、杀真菌剂和用于农业应用的其他组分。然而，所述抑尘聚集体不限于用于农业应用中，且本发明的核颗粒不限于上文刚刚所述的肥料或其他组分。
[0016]尽管所述核颗粒的形状并不重要，但优选具有球状的核颗粒。因此，所述核颗粒通常为圆形的或大致为球状。尽管所述核颗粒可为任何尺寸，但所述核颗粒通常具有170号筛至5/16英寸，更通常为35-31/2号筛，最通常为18-5号筛的粒度，根据标准分级技术使用美国筛号测定。即，所述核颗粒通常具有0.1-7_，更通常为0.5-5_，最通常为1-4_的粒度。与具有其他颗粒形状和尺寸的核颗粒相比，呈圆形或大致球状且具有该粒度的核颗粒通常允许使用更少的抑尘剂，且通常允许所述抑尘剂以提高的均匀性和完整性位于核颗粒上。
[0017]所述抑尘剂包含聚碳化二亚胺且位于核颗粒的周围以抑制该核颗粒起尘。聚碳化二亚胺可部分或完全位于核颗粒周围。有利地，所述抑尘剂形成位于核颗粒周围的耐久层，其为所述核颗粒提供机械完整性以减少由其形成的粉尘。
[0018]本文所用的术语“位于……的周围”涵盖所述抑尘剂位于核颗粒的周围，还涵盖所述抑尘剂部分和完全覆盖核颗粒。所述抑尘剂以足以抑制核颗粒起尘的程度位于核颗粒周围。因此，任何给定的包封颗粒试样通常包含具有位于其上的抑尘剂的核颗粒，且所述抑尘剂通常位于各核颗粒的足够大的表面积周围，从而使得由所述颗粒形成的粉尘最小化，同时也使抑尘剂对核颗粒释放的影响最小化。
[0019]参照上文，所述抑尘剂包含聚碳化二亚胺。所述抑尘剂通常由异氰酸酯在催化剂存在下的反应形成。即，所述抑尘剂通常包含作为异氰酸酯在催化剂存在下的反应产物的聚碳化二亚胺。所述抑尘剂可为一种异氰酸酯的反应产物。或者，所述抑尘剂可为至少两种不同异氰酸酯的反应`产物，从而使得上文所述的异氰酸酯定义为第一异氰酸酯和不同于第一异氰酸酯的第二异氰酸酯。显然，包含聚碳化二亚胺的抑尘剂可为超过两种异氰酸酯的反应产物。在一个实施方案中，所述异氰酸酯包括具有约31.5重量％NC0含量的聚合物型二苯甲烷二异氰酸酯和/或具有约33.5重量％NC0含量的4，4’ - 二苯甲烷二异氰酸酯。
[0020]所述异氰酸酯可包括本领域技术人员所已知的任何类型的异氰酸酯。所述异氰酸酯可为具有两个或更多个官能团，例如两个或更多个NCO官能团的多异氰酸酯。用于本发明目的的合适异氰酸酯包括但不限于脂族和芳族异氰酸酯。在各实施方案中，所述异氰酸酯选自二苯甲烷二异氰酸酯(MDI)、聚合物型二苯甲烷二异氰酸酯(pMDI)、甲苯二异氰酸酯(TDi)、六亚甲基二异氰酸酯(HDi)、异佛尔酮二异氰酸酯(iroi)及其组合。
[0021]所述二异氰酸酯可包括异氰酸酯预聚物。所述异氰酸酯预聚物通常为异氰酸酯与多元醇和/或多元胺的反应产物。所述预聚物中所用的异氰酸酯可为上文所述的任何异氰酸酯。用于形成所述预聚物的多元醇通常选自乙二醇、二甘醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、甘油、三羟甲基丙烷、三乙醇胺、季戊四醇、山梨糖醇、生物多元醇及其组合。用于形成所述预聚物的多元胺通常选自乙二胺、甲苯二胺、二氨基二苯甲烷和聚亚甲基聚亚苯基多胺、氨基醇及其组合。合适的氨基醇实例包括乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺及其组合。
[0022]可用于制备抑尘剂的具体异氰酸酯包括但不限于甲苯二异氰酸酯、4，4’ - 二苯甲烷二异氰酸酯、间亚苯基二异氰酸酯、1，5-萘二异氰酸酯、4-氯-1、3-亚苯基二异氰酸酯、四亚甲基二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯、1，4-二环己基二异氰酸酯、1，4-环己基二异氰酸酯、2，4，6-甲苯三异氰酸酯、1，3-二异丙基亚苯基-2，4-二异氰酸酯、1-甲基_3，5-二乙基亚苯基-2，4- 二异氰酸酯、1，3, 5- 二乙基亚苯基-2，4- 二异氰酸酯、1，3, 5- 二异丙基亚苯基-2，4- 二异氰酸酯、3，3’ - 二乙基联苯基-4，4’ - 二异氰酸酯、3，5，3’，5’ -四乙基二苯甲烷-4，4’ - 二异氰酸酯、3，5，3’，5’ -四异丙基二苯甲烷_4，4’ - 二异氰酸酯、1-乙基-4-乙氧基苯基-2，5- 二异氰酸酯、1，3, 5- 二乙基苯-2，4, 6- 二异氰酸酯、1-乙基-3，5- 二异丙基苯-2，4，6-三异氰酸酯和1，3，5-三异丙基苯-2，4，6-三异氰酸酯。其他合适的抑尘剂也可由芳族二异氰酸酯或具有I个或2个芳基、烷基、芳烷基或烷氧基取代基的异氰酸酯制备，其中至少一个这些取代基具有至少2个碳原子。合适异氰酸酯的具
体实例包括,LUPRANATE? L5120、LUPRANATE? mmio3、lupranate? M、
LUPRANATE? ME、LUPRANATE? Ml、LUPRANATE? 120 和 LUPRANATEM70，全部由 BASF Corporation, Florham Park，NJ 商购获得。
[0023]例如，用于形成所述抑尘剂的异氰酸酯可包括LUPRANATE? M20、LUPRANATE? M及其组合。LUPRANATE? M20具有约31.5重量％的NCO含
量，且LUPRANATE? M具有约33.5重量％的Nco含量。在其中第一异氰酸酯进一步
定义为聚合异氰酸酯且第二异氰酸酯进一步定义为单体异氰酸酯的实施方案中，所述聚合异氰酸酯如LUPRANATE M20通常以约20-约100重量％，更通常为约40-约80重量％，最通
常为约60-约70重量％的量反应，且所述单体异氰酸酯如LUPRANATE? M通常以约20-约80重量％，更通常为约25-约60重量％，最通常为约30-约40重量％的量反应，二者均基于所述聚合和单体异氰酸酯的总组合重量。该实施方案的聚合异氰酸酯和单体异氰酸酯通常以4:1至1: 4，更通常为2.5:1-1:1，甚至更通常为2.0:1的重量比反应，从而形成所述抑尘剂。
[0024]所述异氰酸酯通常包括芳族异氰酸酯。更通常地，所述异氰酸酯包括但不限于单体和聚合亚甲基二苯基二异氰酸酯、单体和聚合甲苯二异氰酸酯及其混合物。最通常地，所
述异氰酸酯为商购自 BASF Corporation, Florham Park, NJ 的LUPRANATE? M20。
[0025]参照上文，所述抑尘剂通常包含作为异氰酸酯在催化剂存在下的反应产物的聚碳化二亚胺。通常将一种或多种异氰酸酯在催化剂存在下加热以形成所述抑尘剂。所述催化剂可为本领域技术人员所已知的任何类型的催化剂。所述催化剂通常选自含磷化合物、叔酰胺、碱性金属化合物、羧酸金属盐、非碱性有机-金属化合物及其组合。例如，可将一种或多种异氰酸酯在含磷化合物存在下加热以形成抑尘剂。所述含磷化合物的合适非限制性实例包括磷酸盐，如磷酸三乙酯(TEP)，其由下述结构表示:
[0026]
【权利要求】
1.一种抑尘聚集体，其包括: A.核颗粒；和 B.位于所述核颗粒周围且包含聚碳化二亚胺的抑尘剂。
2.如权利要求1所述的抑尘聚集体，其中所述聚碳化二亚胺包含异氰酸酯在催化剂存在下的反应产物。
3.如权利要求2所述的抑尘聚集体，其中所述抑尘剂以基于100重量份所述核颗粒计0.1至7.5重量份的量存在。
4.如权利要求2或3所述的抑尘聚集体，其具有大于20%的粉尘降低梯度。
5.如前述权利要求中任一项所述的抑尘聚集体，其在38°C下于水中陈化I天后具有等于或小于30的溶解率梯度。
6.如权利要求2-5中任一项所述的抑尘聚集体，其中所述异氰酸酯包括聚合物型二苯甲烷二异氰酸酯且具有约31.5重量％的NCO含量。
7.如权利要求2-6中任一项所述的抑尘聚集体，其中所述异氰酸酯包括4，4’- 二苯甲烷二异氰酸酯且具有约33.5重量％的NCO含量。
8.如权利要求2-7中任一项所述的抑尘聚集体，其中所述异氰酸酯进一步定义为包含聚合物型二苯甲烷二异氰酸酯且NCO含量为约31.5重量％的第一异氰酸酯，和包含4，4’ - 二苯甲烷二异氰酸酯且NCO含量为约33.5重量％的第二异氰酸酯，且所述包含聚碳化二亚胺的抑尘剂包含所述第一和第二异氰酸酯在所述催化剂存在下的反应产物。
9.如权利要求8所述的抑尘聚集体，其中所述第一异氰酸酯和所述第二异氰酸酯以4:1至1:4的重量比反应以形成所述聚碳化二亚胺。
10.如权利要求2-9中任一项所述的抑尘聚集体，其中所述催化剂为含磷化合物。
11.如前述权利要求中任一项所述的抑尘聚集体，其中所述核颗粒包含磷酸二氢铵和/或尿素。
12.—种形成包含核颗粒和位于所述核颗粒周围的抑尘剂的抑尘聚集体的方法，所述方法包括如下步骤: A.使异氰酸酯在催化剂存在下反应以形成聚碳化二亚胺；和 B.用所述聚碳化二亚胺包封所述核颗粒以形成所述抑尘剂。
13.如权利要求12所述的方法，其中所述抑尘剂以基于100重量份核颗粒计0.1至7.5重量份的量存在。
14.如权利要求12或13所述的方法，其中所述抑尘聚集体具有大于20%的粉尘降低梯度。
15.如权利要求12-14中任一项所述的方法，其中所述抑尘聚集体在38°C下于水中陈化I天后具有等于或小于30的溶解率梯度。
16.如权利要求12-15中任一项所述的方法，其中所述异氰酸酯包含具有约31.5重量％NC0含量的聚合物型二苯甲烷二异氰酸酯和具有约33.5重量％NC0含量的4，4’ - 二苯甲烷二异氰酸酯。
17.如权利要求12-16中任一项所述的方法，进一步包括在用所述聚碳化二亚胺包封所述核颗粒以形成抑尘剂的步骤之前将所述核颗粒加热至高于约120° F的温度的步骤。
18.如权利要求12-17中任一项所述的方法，进一步包括在用所述聚碳化二亚胺包封所述核颗粒以形成抑尘剂的步骤之前将所述核颗粒加热至高于约150° F的温度的步骤。
19.如权利要求12-18中任一项所述的方法，进一步包括在使所述异氰酸酯在催化剂存在下反应以形成聚碳化二亚胺的步骤之前将至少一种异氰酸酯和催化剂加热至高于约120° F的温度的步骤。
20.如权利要求12-19中任一项所述的方法，其中所述使异氰酸酯在催化剂存在下反应以形成聚碳化二亚胺的步骤进一步定义为将所述异氰酸酯在催化剂存在下加热至高于约120° F的反应温度。
21.如权利要求12-20中任一项所述的方法，其中所述使异氰酸酯在催化剂存在下反应以形成聚碳化二亚胺的步骤与所述用聚碳化二亚胺包封核颗粒以形成抑尘剂的步骤同时进行。
22.如权利要求12-21中任一项所述的方法，其中所述使异氰酸酯在催化剂存在下反应以形成聚碳化二亚胺以及用所述聚碳化二亚胺包封核颗粒以形成抑尘剂的步骤进行约40分钟或更短的时间。
23.如权利要求12-22中任一项所述的方法，进一步包括将至少一种异氰酸酯和催化剂喷雾施加至所述核颗粒上的步骤。
24.如权利要求12-23中任一项所述的方法，其中所述核颗粒包含磷酸二氢铵和/或尿素。
25.一种用于制备抑尘聚集体的体系，所述抑尘聚集体包括核颗粒和包含聚碳化二亚胺且位于所述核颗粒周围的抑尘剂，所述聚碳化二亚胺包含异氰酸酯在催化剂存在下的反应产物，其中所述抑尘剂以基于100重量份核颗粒计0.1至7.5重量份的量存在，所述体系包含: A.所述异氰酸酯； B.所述催化剂，其用于使所述异氰酸酯发生化学反应以制备使粉尘最小化且同时对所述核颗粒的溶解具有最小影响的聚碳化二亚胺；和 C.所述核颗粒。
26.如权利要求25所述的体系，其用于制备具有大于20%的粉尘降低梯度的抑尘聚集体。
27.如权利要求25或26所述的体系，其用于制备在38°C下于水中陈化I天后具有等于或小于30的溶解率梯度的抑尘聚集体。
28.如权利要求25-27中任一项所述的体系，其中所述异氰酸酯包含具有约31.5重量％NCO含量的聚合物型二苯甲烷二异氰酸酯。
29.如权利要求25-28中任一项所述的体系，其中所述催化剂为含磷化合物。`
30.如权利要求25-29中任一项所述的体系，其中所述核颗粒包含肥料。
【文档编号】C05G3/00GK103608317SQ201280028831
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2012年5月4日 优先权日:2011年5月5日
【发明者】R·耐夫, A·戈沙诺维奇, D·C·门特, R·库马 申请人:巴斯夫欧洲公司