可润湿且不可浸出的泥炭藓、制备方法及使用方法
【专利摘要】本发明披露了一种泥炭藓组合物，其具有改善的持水能力、亲水性和/或抗浸出性能，并且其包含一种或多种多糖，所述多糖例如为瓜尔胶和/或瓜尔胶衍生物。本发明还披露了制备该泥炭藓组合物的方法以及使用该泥炭藓组合物的方法。
【专利说明】可润湿且不可浸出的泥炭藓、制备方法及使用方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求于2011年8月9日提交的美国临时申请N0.61/521,509的优先权，该临时申请以引用的方式并入本文。
【背景技术】
[0003]本发明涉及泥炭藓(peat moss)领域，更具体而言，本发明涉及提高泥炭藓的可润湿性。
[0004]根据本领域的现有技术，在泥炭藓行业中通常使用表面活性剂作为润湿剂。例如，在美国专利5，867，937中，Templeton描述了使用EO-PO聚合物和二氧化硅来削弱植物生长所用的无土混合物中的泥炭藓、树皮和岩棉的疏水性，以促进更容易、更快、且更均匀地浇灌该混合物而不会损伤植物。Hagen等人的美国专利6，455，149描述了水膨胀型泥炭丸粒，其包含泥炭藓、pH调节剂、润湿剂、以及任选的操作添加剂，并且其体密度(bulk density)优选为约300kg/m3至约600kg/m3。所述润湿剂可为非离子表面活性剂，例如为共聚的烷氧化物(alkane oxides),如环氧乙烧-环氧丙烷共聚物(E0-P0)。在泥炭藓领域之外,人们已使用和提出了多种多样的土壤添加剂来防止蒸发、促进种子发芽、以及减少排水，例如2011年4月26日提交的PCT/CN2011/073298描述了向目标土壤区域引入本体添加剂(bulkadditive)以及使该目标土壤区域的表层与表面添加剂接触，其中所述本体添加剂例如为瓜尔胶、未洗的或洗过的瓜尔豆胶、或者聚合物(例如聚丙烯酰胺和聚(甲基)丙烯酸)。
[0005]我们已经发现，使用表面活性剂(例如EO-PO共聚物与二氧化硅以及其他的烷氧化物共聚物)确实会改善泥炭藓的亲水性，但是它们不能充分改善泥炭藓抗浸出(leaching)的能力。
[0006]发明概述
[0007]本发明的一个目的是改善泥炭藓的持水能力、亲水性以及抗浸出能力。
[0008]该目的、以及通过以下说明将会变得明显的其他目的是通过本发明而实现的，本发明的一个方面包括一种组合物，该组合物包含泥炭藓以及一种或多种多糖。
[0009]在一些实施方案中，所述多糖为瓜尔胶和/或瓜尔胶衍生物(本文中统称为“瓜尔胶”)。
[0010]在另一个方面，本发明包括一种改善泥炭藓的持水能力、亲水性和/或抗浸出能力的方法，该方法包括添加一种或多种多糖的步骤。
[0011]本发明的再一个方面包括一种园艺方法，该方法包括在组合物中栽培需要水和养分的种子或植物，其中所述组合物包含含有所述养分的泥炭藓、以及包含一种或多种多糖。
[0012]附图简要说明
[0013]图1是示出水滴渗透测试的结果的图。
[0014]图2是第二幅示出水滴渗透测试的结果的图。
[0015]图3是根据本发明所得的样品以及对比样品的照片。
[0016]图4是示出30秒的最大持水量(g)的图。[0017]发明详述
[0018]术语“泥炭藓”一般是指密集地生长在沼泽地上的吸收性大的苔藓(泥炭藓(Sphagnaceae )科,泥炭藓(Sphagnum)属),在沼泽地中，其下部缓慢腐烂而形成泥炭沉积物。泥炭藓广泛应用于园艺，特别是用于包裹植物以及用于堆肥。天然泥炭藓包含对于植物生长和保藏有益的养分，但公知的是，天然泥炭藓为疏水性的，在干燥状态下难以被润湿。
[0019]根据本发明，将不同量的一种或多种多糖添加到泥炭藓中，所得的组合物具有上述改善的持水能力、亲水性和/或抗浸出能力。
[0020]合适的多糖包括瓜尔胶、未洗的瓜尔豆胶、洗过的瓜尔豆胶、阳离子瓜尔胶、羧甲基瓜尔胶(CM瓜尔胶)、羟乙基瓜尔胶(HE瓜尔胶)、羟丙基瓜尔胶(HP瓜尔胶)、羧甲基羟丙基瓜尔胶(CMHP瓜尔胶)、疏水改性的瓜尔胶(HM瓜尔胶)、疏水改性的羧甲基瓜尔胶(HMCM瓜尔胶)、疏水改性的羟乙基瓜尔胶(HMHE瓜尔胶)、疏水改性的羟丙基瓜尔胶(HMHP瓜尔胶)、阳离子疏水改性的羟丙基瓜尔胶(阳离子HMHP瓜尔胶)、疏水改性的羧甲基羟丙基瓜尔胶(HMCMHP瓜尔胶)、疏水改性的阳离子瓜尔胶(HM阳离子瓜尔胶)、瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵、羟丙基瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵、淀粉、玉米、小麦、水稻、马铃薯、木薯、糯玉米、高粱、糯高粱、西米、糊精、甲壳素、壳聚糖、藻酸盐组合物、黄原胶、角叉菜胶、肉桂胶、罗望子胶、阳离子纤维素、阳离子聚丙烯酰胺、阳离子淀粉、刺梧桐树胶、阿拉伯树胶、果胶、纤维素、羟基纤维素、羟烷基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羟丙基纤维素、任意前述物质的衍生物或任意前述物质的组合等。
[0021]其中，优选的多糖是阳离子瓜尔胶，包括合成的聚丙烯酰胺、诸如淀粉、纤维素等的多糖。阳离子羟丙基瓜尔胶是目前优选的瓜尔胶。在阳离子羟丙基瓜尔胶的一个优选实施方案中，阳离子取代度(DS)为约0.01至约3。在阳离子羟丙基瓜尔胶的另一个实施方案中，阳离子DS为约0.01至1.5。在阳离子羟丙基瓜尔胶的一个优选实施方案中，阳离子DS为约0.01至0.5。在一个实施方案中，轻丙基化(hydroxyproylation)程度、分子取代水平(MS)为约0.1至2，更典型的为约0.1至I`。
[0022]瓜尔胶的用量可不同，但是在优选的实施方案中，其用量(以重量计)介于100和
30,000份瓜尔胶/百万份(PPM)泥炭藓之间，更优选为介于约500和10，000PPM之间。
[0023]我们已发现，在泥炭藓中掺入多糖显著地降低了水滴渗透时间测试(WDPT)中的水润湿时间。经处理的泥炭藓所具有的这种有益的润湿效果即使在经过若干次洗涤过程后仍然得以保留。在泥炭藓中掺入多糖减少了泥炭藓的主要成分在洗涤过程中的损失。此外，经处理的泥炭藓具有增强的持水能力。
[0024]可通过各种各样的方法将瓜尔胶掺入泥炭藓中，例如，通过向泥炭藓基体喷射或混入受控浓度的瓜尔胶粉末、溶液、悬浮液、和/或预混物来将瓜尔胶掺入泥炭藓中，这包括一个或多个静态步骤或混合步骤。所得的泥炭藓可被干燥或者以被处理时的状态包装，然后输送到要应用泥炭藓的地方。也可以在应用位置处直接将瓜尔胶原位施加到泥炭藓基体上。
[0025]在诸如植物生长、栽培等应用中，泥炭藓-瓜尔胶组合物可作为基体，或者与其他组分混合以作为混合基体。
[0026]例子
[0027]采用以下实验规程和程序来进行实验，所述实验证明通过瓜尔胶添加物的处理，使得泥炭藓亲水化、抗浸出以及提高了持水能力(WHC):
[0028]A.材料:泥炭藓:标准褐色(Lambert Peat Moss公司? );瓜尔胶添加物(Rhodial，阳离子改性羟丙基瓜尔胶，Jaguar牌)；表面活性剂对照物:E0-P0_E0，二壬基酚乙氧基化物，去离子水(DI水)。
[0029]B.设备:托盘(44”X24”);塑料膜(Wrap Seal?);布氏漏斗(直径:5.5cm);两种滤网:网眼尺寸-2555um ;真空瓶(2L)和适配器；真空计:Ashcroft?低真空计，30〃H20至0及0至一7.5kPa ;实验室真空或真空泵(Interdynamics VCP?.-10空气调节用0.8CFM小型真空泵)；喷射瓶:VWR?可调式喷射瓶；标准实验室配置:刮刀，烧杯，烧瓶，小瓶，天平(Denver Instrument?, 0-4000克,精密度:0.01克),计时器；数码相机(可选)。
[0030]C.稈序:对于瓜尔胶添加物，称重2.80g并加入397.2mL DI水中。搅拌过夜。将备用液(stock solution)储存在冰箱中。使用前振荡。在一周内使用。对于表面活性剂对照物，通过将2.0克表面活性剂加入198mL DI水中来制备1%的备用液；用塑料膜覆盖托盘；称重100克泥炭藓，并将其均匀地铺在塑料膜上，形成厚度约为0.5cm的层；用喷射瓶将测试溶液或对照溶液(总体积为200mL)喷射在泥炭藓上；手动混合泥炭藓以确保均匀地润湿；对于以1%的比例处理的情况(其他剂量要相应地调节稀释比);对于瓜尔胶添加物，将142.9mL备用液稀释至总体积为200mL ;对于表面活性剂对照物，将IOOmL备用液稀释至总体积为200mL ;使所得的混合物在环境条件下干燥。
[0031]D.亲水 化测试(毛细管上升测试):将2.0克泥炭藓(处理过的泥炭藓和对照的泥炭藓)装入70mL的小瓶中；轻轻地叩击小瓶以确保紧密堆积；在刮刀的辅助下将30mL的DI水加入到各个小瓶中，以确保使水沿着小瓶的瓶壁向下流；开启计时器或者用相机拍摄图像/录像。记录泥炭藓被完全润湿所用的时间。将湿泥炭藓和液体存留以备下一项测试使用。
[0032]E.抗浸出泖丨试:将2层滤网装入布氏漏斗中(网眼尺寸较小的滤网放在网眼尺寸较大的滤网之下)。记录漏斗和滤网的重量。将6mL水加入到漏斗中，使得滤网被润湿。将处于30mL DI水中的2.0克完全被润湿的泥炭藓(得自上一步骤)转移到漏斗中。将滤液收集在配有适配器的真空瓶中。用64mL的DI水涮洗小瓶。水的总体积:100mL。对过滤系统施加低真空(800Pa)达3分钟。将滤液合并，并转移到250mL的小瓶中，以检查液体的颜色。将泥炭藓和漏斗存留以备下一项测试使用。
[0033]F.WHC测试:向上沭漏斗施加真空(3000Pa)汰3分钟。记录湿泥炭藓和漏斗的重量。扣掉漏斗和滤网的重量，计算得到保留在泥炭藓中的水含量。可供替代的是，将得自步骤I的湿泥炭藓转移到105°C的炉中干燥，直至达到恒重。相应地，通过测定泥炭藓干燥过程中的重量损失计算出WHC。
[0034]G.水滴渗诱时间(WDPT)测试:将测试物加入到皮氏培养皿中，振动或者轻轻地叩击培养皿以确保表面光滑。在表面上滴一滴30微升的水，同时开启计时器。当水滴完全进入测试物中的时候停止计时器。记录时间。重复步骤3和4，以总共对10个水滴进行测量。将时间平均值记为WDPT时间。
[0035]实施例1 -增强的润湿件[0036]经瓜尔胶处理的泥炭藓的性能测试:水滴渗透时间(WDPT)
【权利要求】
1.一种组合物，所述组合物包含泥炭藓以及一种或多种多糖。
2.根据权利要求1所述的组合物，其中所述多糖为瓜尔胶和/或瓜尔胶衍生物。
3.根据权利要求1所述的组合物，其中，在所述组合物中，相对于每一百万(PPM)重量份的泥炭藓，所述瓜尔胶和/或瓜尔胶衍生物占约100至30，000重量份。
4.根据权利要求1所述的组合物，其中，在所述组合物中，相对于每一百万(PPM)重量份的泥炭藓，所述瓜尔胶和/或瓜尔胶衍生物占约500至10，000重量份。
5.根据权利要求1所述的组合物，其中所述多糖选自由以下物质组成的组:瓜尔胶，未洗的瓜尔豆胶，洗过的瓜尔豆胶，羧甲基瓜尔胶(CM瓜尔胶)，羟乙基瓜尔胶(HE瓜尔胶)，羟丙基瓜尔胶(HP瓜尔胶)，羧甲基羟丙基瓜尔胶(CMHP瓜尔胶)，疏水改性的瓜尔胶(HM瓜尔胶)，疏水改性的羧甲基瓜尔胶(HMCM瓜尔胶)，疏水改性的羟乙基瓜尔胶(HMHE瓜尔胶)，疏水改性的羟丙基瓜尔胶(HMHP瓜尔胶)，阳离子疏水改性的羟丙基瓜尔胶(阳离子HMHP瓜尔胶)，疏水改性的羧甲基羟丙基瓜尔胶(HMCMHP瓜尔胶)，疏水改性的阳离子瓜尔胶(HM阳离子瓜尔胶)，瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵，羟丙基瓜尔胶羟丙基三甲基氯化铵，以及非瓜尔胶多糖如淀粉、玉米、小麦、水稻、马铃薯、木薯、糯玉米、高粱、糯高粱、西米、糊精、甲壳素、壳聚糖、藻酸盐组合物、黄原胶、角叉菜胶、肉桂胶、罗望子胶、阳离子纤维素、阳离子聚丙烯酰胺、阳离子淀粉、刺梧桐树胶、阿拉伯树胶、果胶、纤维素、羟基纤维素、羟烷基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基羟乙基纤维素、羟丙基纤维素，它们的衍生物和它们的组合。
6.根据权利要 求1所述的组合物，其中所述多糖选自由阳离子改性瓜尔胶、羟丙基瓜尔胶、烷基瓜尔胶和阳离子改性的羟丙基瓜尔胶组成的组。
7.一种改善泥炭藓的持水能力的方法，包括向所述泥炭藓中掺入一种或多种多糖。
8.一种改善泥炭藓的亲水性、增强抵抗养分和/或杀虫剂从泥炭藓中浸出的方法，包括向所述泥炭藓中掺入一种或多种多糖。
9.一种增强抵抗养分和/或杀虫剂从泥炭藓中浸出的方法，包括向所述泥炭藓中掺入一种或多种多糖。
10.一种改善泥炭藓的持水能力、亲水性、增强抵抗养分从泥炭藓中浸出和/或增强抵抗杀虫剂从泥炭藓中浸出的方法，包括向所述泥炭藓中掺入一种或多种瓜尔胶和/或瓜尔胶衍生物。
11.根据权利要求10所述的方法，包括向泥炭藓基体上或泥炭藓基体中喷射或混入受控浓度的瓜尔胶粉末、溶液、悬浮液、和/或预混物。
12.—种植物栽培方法，包括将植物种植在泥炭藓基体中，所述泥炭藓基体在泥炭藓中包含一种或多种瓜尔胶和/或瓜尔胶衍生物。
【文档编号】B32B5/16GK103781347SQ201280039128
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2012年8月6日 优先权日:2011年8月9日
【发明者】陈志云, 让-克里斯托夫·卡斯坦 申请人:罗地亚管理公司