КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ СЛЕЖИВАНИЯ ТВЕРДЫХ УДОБРЕНИЙ, ВКЛЮЧАЮЩИЕ СЛОЖНЫЕ ЭФИРЫ ЧЕТВЕРТИЧНЫХ АММОНИЕВЫХ СОЕДИНЕНИЙ
ANTI-CAKING COMPOSITION FOR SOLID FERTILIZERS, INCLUDING COMPLEX ETHERS OF QUATERNARY AMMONIUM COMPOUNDS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к композициям, включающим смесь сложных эфиров четвертичных аммониевых соединений и растворителя для предотвращения слеживания и образования корки для некоторых типов твердых удобрений.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Удобрения являются органическими или неорганическими материалами натурального или синтетического происхождения (кроме известковых материалов), которые при добавлении к почве обогащают эту почву веществами, которые образуют питательные вещества, необходимые для роста растений.
Удобрения могут быть жидкими или твердыми, альтернативно использующимися в зависимости от назначения. Жидкие удобрения обеспечивают быстрое и непосредственное питание растений, а твердые удобрения питают почвенные микроорганизмы и поэтому действуют, как медленно выделяющие питательные вещества.
Из твердых удобрений двумя чаще всего использующимися типами являются гранулированные простые удобрения и гранулированные сложные удобрения:
- Гранулированные простые удобрения включают первичные питательные макроэлементы, соединения калия, фосфора или азота, усваиваемые растениями. Некоторыми примерами являются хлорид калия (KCl), нитрат аммония (AN) и нитрат кальция (CN), моно- и дифосфаты аммония и удобрения на основе мочевины.
2
5
2
- Гранулированные сложные удобрения включают комбинации более одного первичного питательного макроэлемента. Их обычно обозначают, как NPK и их можно отличить друг от друга преимущественно по содержаниям находящихся в них азота, фосфора и калия, выраженным в процентах в пересчете на азот (N), фосфорный ангидрид (PO) и оксид калия (KO), которые содержат сложное удобрение.
Для обоих типов удобрений и обычно твердых удобрений основное затруднение при нанесении заключается в том, что довольно часто, если они не обработаны для исключения этого явления, при хранении наблюдается явление слеживания. Свежеприготовленное твердое удобрение обладает хорошей сыпучестью и однородностью, но содержащиеся в нем соли могут привести к агломерации частиц во время хранения и использования насыпью. Такая агломерация очень сильно зависит от температуры, влажности и давления. Если она не исключена, то агломерация удобрения приводит к образованию больших агломерированных комков удобрения. Чем крупнее комки, тем труднее смешать удобрение с почвой, что приводит к ухудшению эффективности удобрения. Агломерация может дополнительно вызвать образование корки на поверхности удобрения. Таким образом, слеживание и образование пыли удобрений является основным затруднением при их дозировании и внесении и также влияет на убытки.
Другим затруднением, наблюдающимся при операциях с гранулированными удобрениями (также называющимися крупнодисперсными удобрениями), является образование пыли во время изготовления, хранения и транспортировки частиц удобрения. Образование пыли в основном вызвано механическим истиранием, обусловленным перемещениями частиц удобрения. Другими процессами, которые способствуют образованию пыли, являются наличие некоторых непрерывных химических реакций, которые приводят к разрушению частиц, и процесса затвердевания после начального образования частицы. Кроме того, температура и влажность окружающей среды являются факторами, которые дополнительно определяют степень образования пыли.
Образование пыли действительно может быть главным затруднением. Пыль, образующаяся во время операций с частицами удобрения, может остаться суспендированной в воздухе в течение довольно длительного периода времени. Наличие пыли в воздухе может привести к затруднениям, связанным с безопасностью, здоровьем, экологическим и экономическим затруднениям.
Одной из самых обычных методик, использующихся для уменьшения затруднений, связанных со слеживанием, и затруднений, связанных с образованием пыли, является добавление к удобрению добавки для предотвращения слеживания и образования пыли. Указанную добавку можно ввести в удобрение сразу после изготовления или после периода затвердевания на складе. Удобрение обрабатывают жидкой композицией, включающей активное соединение для предотвращения слеживания, чтобы защитное покрытие, включающее указанную добавку, образовалось на поверхности частиц или гранул удобрения; при соприкосновении с твердым удобрением покрытие быстро затвердевает или приобретает достаточную вязкость и обеспечивает защиту от затруднений, связанных со слеживанием и с образованием пыли.
Кроме того, в промышленности удобрений, а также в любых других областях промышленности в настоящее время существует все увеличивающаяся потребность в не оказывающих отрицательного воздействия на окружающую среду и легче биологически поддающихся биологическому разложению продуктах, и это также относится к добавкам для удобрений для предотвращения слеживания. В связи с этим особый интерес представляет применение поверхностно-активных веществ, обладающих уменьшенной экологической токсичностью и меньшей склонностью к биологическому накоплению для предупреждения экологических проблем. Такая тенденция также отражается в изменениях нормативов в этой области. Например, в Европе применяется более строгое законодательство применительно к использованию добавок для удобрений для предотвращения слеживания с низким экологическим профилем для обеспечения того, чтобы они не приводили к опасности для окружающей среды.
Поэтому необходимы добавки, которые соответствуют требованиям экологических стандартов и которые приводят к хорошим результатам при предотвращении слеживания частиц твердого удобрения.
Одной из методик получения растворов не оказывающих отрицательного воздействия на окружающую среду продуктов для предотвращения слеживания, описанной в предшествующем уровне техники, является превращение некоторых отходов в ценные продукты, такие как покрытия для удобрений. В WO2006091076 описано применение остаточных потоков натурального происхождения, предпочтительно, потоков растительных отходов, таких как остатки кукурузы и пшеницы, в качестве добавки для удобрений с целью уменьшения склонности к слеживанию, поглощения влаги из гранул, образования пыли и/или прессуемости.
Другим подходом является применение биологически разлагающихся полимеров в качестве покрытий для удобрений. Например, в WO2009151316 описана композиция покрытия для удобрения, включающая полимер, полученный из последней фракции перегонки биодизельного топлива, где указанный полимер основан на ненасыщенных мономерах, содержащих жирные алкильные группы.
В EP1390322 описана другая методика, которая заключается в использовании в качестве добавки для предотвращения слеживания композиции покрытия, которая включает воск, масло (представляющее собой растительное, животное масло или жир морских животных), поверхностно-активное вещество, предпочтительно сульфонат, фосфат, глютинат, сульфат, этоксилированный амид и необязательно включает смолу и биологически разлагающийся полимер. Предпочтительно, если композиция содержит NP (азотно-фосфорное), NK (азотно-калиевое), NPK (азотно-фосфорно-калиевое), AN (нитрат аммония) или азотное удобрения, содержащее серу, мочевину или CAN (нитрат кальция-аммония) и 0,05-1,5 мас.% композиции покрытия.
Слеживание также можно предотвратить путем использования композиций биомассы. Например, в WO2009074679 описано использование твердых частиц биомассы и диспергирующего средства, которым является масло, жир или воск, в качестве композиции покрытия для удобрений. Указано, что это приводит к хорошей сыпучести удобрения и легкому поглощению остатков покрытия в окружающей среде.
В EP0711739 описана смесь (содержащая синтетические или натуральное масло и алканоламиновый эфир жирной кислоты) для получения не образующих пыль и не слеживающихся удобрений. Смесь обладает хорошей биологической разлагаемостью.
,
Кроме того, другая методика предотвращения слеживания и образования пыли раскрыта в WO2009004024 где описана композиция (включающая фосфат и жирный триалкиламин) для предотвращения слеживания удобрений в виде гранулированных твердых веществ. Эта композиции для предотвращения слеживания обладает низкой температурой плавления, поэтому для нанесения на удобрение необходимо меньше энергии, и это приводит к более легкому нанесению покрытия и улучшению состояния окружающей среды вследствие экономии энергии.
С учетом описанного выше уровня техники можно заключить, что предотвращение слеживания твердых удобрений является сложной задачей и одна далека от полного решения. Также можно заключить, что уже описаны различные методики, в которых используются экологически благоприятные продукты. Однако необходима композиции для предотвращения слеживания, пригодная для таких продуктов, как удобрения. Одновременно эти композиции для предотвращения слеживания должны быть достаточно дешевыми и обеспечивать решение различных технических задач, связанных с их использованием: они должны обладать хорошими характеристиками в качестве средства для предотвращения слеживания и образования пыли, стабильностью и подходящими реологическими характеристиками при изменении температуры.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Первым объектом настоящего изобретения является композиция, включающая компонент (a), который включает смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений формулы (I1), (I2), (I3) и компонент (b), который включает растворитель.
Другим объектом является композиция для предотвращения слеживания твердых удобрений, указанная композиция включает компонент (a), который включает смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений формулы (I1), (I2), (I3), и компонент (b), который включает растворитель.
Другим объектом настоящего изобретения является твердое удобрение, устойчивое к слеживанию, отличающееся тем, что на твердое вещество нанесено покрытие из композиции, предлагаемой в настоящем изобретении.
Применение композиции, предлагаемой в настоящем изобретении, для предотвращения слеживания твердых удобрений также является частью настоящего изобретения.
Другим объектом настоящего изобретения является способ получения защищенных твердых удобрений, основанный на нанесении композиции, предлагаемой в настоящем изобретении, на поверхность твердого удобрения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Главным объектом настоящего изобретения является композиция, включающая компонент (a), который включает смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений формулы (I1), (I2), (I3), в которой суммарная масса сложных ди- и триэфиров аммониевых соединений (I2) и (I3)) составляет от 70 до 100 мас.% в пересчете на полную массу кватернизованных соединений, содержащихся в компоненте (a), предпочтительно от 80 до 100 мас.% и более предпочтительно от 85 до 100 мас.%; и компонент (b), который включает растворитель, в которой растворитель выбран из группы, включающей минеральные масла, парафины и воска, полученные из растительных и животных жиров и масел.
В предпочтительном варианте осуществления указанная выше композиция является композицией для предотвращения слеживания твердых удобрений.
(a): Компонент a:
Настоящее изобретение включает компонент (a), который включает смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений (обычно известных под названиями моноэстеркват (моно-EQ), диэстеркват (ди-EQ), триэстеркват (три-EQ)) формулы (I1), (I2), (I3):
где в формулах I1, I2 и I3
2
3
R и R каждый независимо означает -H или -OH,
1
X означает гидроксиалкильную группу, содержащую от 1 до 4 атомов углерода, алкильную группу, содержащую от 1 до 4 атомов углерода, или алкильную группу, содержащую одну ароматическую группу;
1
1
R означает линейную или разветвленную алкильную группу, содержащую от 5 до 23 атомов углерода, или линейную алкенильную группу, содержащую от 5 до 23 атомов углерода и от 1 до 3 двойных связей. В формулах I1, I2 и I3 каждый R может независимо означать одинаковые или разные линейные или разветвленные алкильные цепи;
-
Aозначает анион;
2
2
a
4
2
b
4
L означает -(OCHCH)-(OCHRCH)- группу, в которой R означает алкильную группу, содержащую от 1 до 4 атомов углерода, a означает число, находящееся в диапазоне от 0 до 20, b означает число, находящееся в диапазоне от 0 до 6, и сумма a+b означает среднюю степень алкоксилирования, которая соответствует числу, равному от 0 до 26;
m, n, p каждый независимо означает число, находящееся в диапазоне от 1 до 4, q означает число, находящееся в диапазоне от 0 до 26; где в указанном компоненте (a) сумма выраженных в процентах массовых содержаний сложных ди- и триэфиров четвертичных аммониевых соединений ((I2) и (I3)) составляет от 70 до 100 мас.% в пересчете на полную массу кватернизованных соединений, содержащихся в компоненте (a), предпочтительно от 80 до 100 мас.% и более предпочтительно от 85 до 100 мас.%
Сумму выраженных в процентах массовых содержаний ди-EQ и три-EQ рассчитывают в пересчете на полную массу кватернизованных соединений, содержащихся в компоненте (a). Кватернизованные соединения компонента (a) представляют собой сложные моно-, ди-, триэфиры четвертичных аммониевых соединений, а также кватернизованный алканоламин.
Сложные эфиры четвертичных аммониевых соединений, предлагаемые в настоящем изобретении, могут быть этоксилированными и/или пропоксилированными, поскольку a и b могут быть больше 0. Порядок расположения этиленоксидных и пропиленоксидных групп не является критически важным для настоящего изобретения.
В случае, если q равно 2 или более, все группы L могут быть одинаковыми или разными. Кроме того, группы (L)q, находящиеся в разных ответвлениях в соединениях формулы (I1), (I2), (I3), могут независимо обладать разными значениями.
Сумма a+b предпочтительно означает среднюю степень алкоксилирования, которая соответствует числу, равному от 0 до 10, более предпочтительно от 0 до 6, наиболее предпочтительно 0.
1
1
Предпочтительно, если X означает алкильную группу; более предпочтительно, если X означает метильную группу.
-
Предпочтительно, если Aвыбран из группы, включающей галогенид, фосфат или алкилсульфат.
В настоящей заявке на патент, если указан числовой диапазон, то предполагается, что включены все отдельные числа, содержащиеся в указанном диапазоне. Например, диапазон от 0 до 10 включает все отдельные числа 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 и 10. Это относится к любому другому указанному диапазону.
Сумма выраженных в процентах массовых содержаний сложного диэфира четвертичного аммониевого соединения (ди-EQ), описывающегося формулой (I2), и сложного триэфира четвертичного аммониевого соединения (три-EQ), описывающегося формулой (I3), составляет от 70 до 100 мас.%, предпочтительно от 80 до 100 мас.% и более предпочтительно от 85 до 100 мас.% в пересчете на полную массу кватернизованных соединений, содержащихся в компоненте (a), определенном выше.
В случае, если выраженное в процентах массовое содержание три-EQ равно 0, сумма выраженных в процентах массовых содержаний ди-EQ и три-EQ соответствует выраженному в процентах массовому содержанию ди-EQ соединения.
Сумму выраженных в процентах массовых содержаний сложных эфиров четвертичных аммониевых соединений формулы (I2) и (I3) можно определить по стандартным методикам ЯМР, известным специалистам в данной области техники.
1
1
2
3
1
-
В особенно предпочтительном варианте осуществления компонент (a) включает смесь по меньшей мере одного сложного моноэфира четвертичного аммониевого соединения формулы (I1), по меньшей мере одного сложного диэфира четвертичного аммониевого соединения формулы (I2), и по меньшей мере одного сложного триэфира четвертичного аммониевого соединения формулы (I3), в которой m=n=p=2; R-C(O)- означает линейную ацильную группу, в которой R означает линейный алкил или линейный алкенил, содержащий от 11 до 21 атомов углерода, предпочтительно образованный из (гидрированной или негидрированной) жирной кислоты таллового масла; R и R каждый означает -OH, q равно 0 (т. е. соединение не является алкоксилированным); X означает метильную группу; и A выбран из группы, включающей галогенид, фосфат или алкилсульфат, предпочтительно алкилсульфат. Сумма выраженных в процентах массовых содержаний сложного диэфира четвертичного аммониевого соединения формулы (I2) и сложного триэфира четвертичного аммониевого соединения формулы (I3) составляет от 80 до 100 мас.% в пересчете на полную массу кватернизованных соединений, содержащихся в компоненте (a) и более предпочтительно от 85 до 100 мас.%. Такое соединение можно получить путем этерификации жирной кислоты таллового масла и триэтаноламина с последующим метилированием полученного таким образом сложного эфира амина.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения компонент (a) включает смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений, описывающихся формулой (I1), (I2), (I3), определенной выше, в которой
2
3
Rи R независимо означают -OH;
m, n и p каждый означает число 2.
Остальные переменные обладают значениями, указанными выше для формулы (I1), (I2), (I3).
В другом варианте осуществления настоящего изобретения компонент (a) включает смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений, описывающихся формулой (I1), (I2), (I3), определенной выше, в которой
2
3
R означает -H, R означает -OH,
m и p каждый означает число 2, и n означает число 1.
Остальные переменные обладают значениями, указанными выше для формулы (I1), (I2), (I3).
В другом варианте осуществления настоящего изобретения компонент (a) включает смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений, описывающихся формулой (I1), (I2), (I3), в которой
2
3
R и R означают -H,
m означает число 2 и n и p каждый означает число 1
1
В другом варианте осуществления настоящего изобретения R означает линейную или разветвленную алкильную группу, содержащую от 5 до 23 атомов углерода, или линейную алкенильную группу, содержащую от 5 до 23 атомов углерода и от 1 до 3 двойных связей; предпочтительно, если алкильная или алкенильная группа содержит от 11 до 21 атомов углерода.
При использовании в настоящем изобретении термин "алкил" означает линейную или разветвленную углеводородную цепь, содержащую от 5 до 23 атомов углерода.
При использовании в настоящем изобретении термин "алкенил" означает линейную углеводородную цепь, содержащую от 5 до 23 атомов углерода и от 1 до 3 ненасыщенных фрагментов.
Примерами линейных или разветвленных алкильных или линейных алкенильных групп являются алкилы или алкенилы, полученные из масел и жиров растений и животных, таких как пальмовое, кокосовое, подсолнечное, соевое, пальмолеиновое, оливковое, канолы, талловое масло или талловый жир, возможно, полностью или частично гидрированный и очищенный, или синтетических жирных кислот, таких как пальмитолеиновая кислота, олеиновая кислота, элаидиновая кислота, петроселиновая кислота, линолевая кислота, линоленовая кислота, стеариновая кислота, миристиновая кислота, гадолиновая кислота, бегеновая кислота и эруковая кислота или их смеси. Предпочтительно, если используют пальмовое масло, кокосовое масло, талловый жир и гидрированную жирную кислоту таллового масла, более предпочтительно, если используют талловый жир и гидрированную жирную кислоту таллового масла.
При использовании в настоящем изобретении термин "алкильная группа, содержащая одну ароматическую группу" означает алкильную группу, определенную выше, замещенную одной ароматической группой, в которой "ароматическая группа" означает арильную или гетероарильную группу.
"Арил" означает ароматические кольцевые системы, содержащие от 6 до 14 атомов углерода, более предпочтительно от 6 до 10, еще более предпочтительно 6 атомов углерода. Примерами арильных групп являются фенильный, нафтильный, инденильный, фенантрильный или антрацильный радикал, предпочтительно фенильный или нафтильный радикал. Указанный арильный радикал необязательно может содержать один или большее количество заместителей, таких как гидроксигруппа, меркаптогруппа, галоген, алкил, фенил, алкоксигруппа, галогеналкил, нитрогруппа, цианогруппа, диалкиламиногруппа, аминоалкил, ацил и алкоксикарбонил, определенных в настоящем изобретении.
"Алкоксигруппа" означает алкильную группу, определенную выше, связанную с атомом кислорода (R-O-).
Примерами атомов галогенов являются Br, Cl, I и F.
Термин "гетероарил" означает моноциклическое или полициклическое ароматическое кольцо, содеожащее атомы углерода, атомы водорода и один или большее количество гетероатомов, предпочтительно, от 1 до 3 гетероатомов, независимо выбранных из группы, включающей азот, кислород и серу. Гетероарильная группа содержит от 3 до 15 элементов и предпочтительно от 4 до 8 элементов. Иллюстративные примеры гетероарильных групп включают, но не ограничиваются только ими, пиридинил, пиридазинил, пиримидил, пиразил, триазинил, пирролил, пиразолил, имидазолил, (1,2,3)- и (1,2,4)-триазолил, пиразинил, пиримидинил, тетразолил, фурил, тиенил, изоксазолил, тиазолил, фенил, изоксазолил и оксазолил. Гетероарильная группа может быть незамещенной или содержать 1 или 2 подходящих заместителя, таких как гидроксигруппа, меркаптогруппа, галоген, алкил, фенил, алкоксигруппа, галогеналкил, нитрогруппа, цианогруппа, диалкиламиногруппа, аминоалкил, ацил и алкоксикарбонил, определенных в настоящем изобретении. Предпочтительно, если гетероарильная группа является моноциклическим кольцом, где кольцо содержит от 2 до 5 атомов углерода и от 1 до 3 гетероатомов.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения компонент (a) включает по меньшей мере смесь одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений формулы (I1), (I2), (I3), в которой
2
3
Rи R независимо означают -OH,
m, n и p каждый означает число 2.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения компонент (a) может дополнительно включать смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров аминов формулы (II1), (II2), (II3):
где в формуле II1, II2, II3
1
R означает линейную или разветвленную алкильную группу, содержащую от 5 до 23 атомов углерода, или линейную алкенильную группу, содержащую от 5 до 23 атомов углерода и от 1 до 3 двойных связей,
2
3
R и R каждый независимо означает -H или -OH,
2
2
a
4
2
b
4
L означает -(OCHCH)-(OCHRCH)- группу, в которой R означает алкильную группу, содержащую от 1 до 4 атомов углерода, a означает число, находящееся в диапазоне от 0 до 20, b означает число, находящееся в диапазоне от 0 до 6, и сумма a+b означает среднюю степень алкоксилирования, которая соответствует числу, равному от 0 до 26,
m, n, p каждый независимо означает число, находящееся в диапазоне от 1 до 4, и q означает число, находящееся в диапазоне от 0 до 26. В случае, если q равно 2 или более, все группы L могут быть одинаковыми или разными. Кроме того, группы (L)q, находящиеся в разных ответвлениях в соединениях формулы (II1), (II2), (II3) могут независимо обладать разными значениями.
Сложные эфиры аминов, предлагаемые в настоящем изобретении, могут быть этоксилированными и/или пропоксилированными, поскольку a и b могут быть больше 0. Порядок расположения этиленоксидных и пропиленоксидных групп не является критически важным настоящего изобретения.
Сумма a+b предпочтительно означает среднюю степень алкоксилирования, которая соответствует числу, равному от 0 до 10, более предпочтительно от 0 до 6, наиболее предпочтительно 0.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения в смеси по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров аминов формулы (II1), (II2), (II3), содержащихся в компоненте (a) композиции, предлагаемой в настоящем изобретении, входящие в него переменные обладают следующими значениями:
2
3
R и R независимо означают -OH,
m, n и p каждый означает число 2.
Остальные переменные обладают значениями, указанными выше для формул (II1), (II2), (II3).
В другом варианте осуществления настоящего изобретения в смеси по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров аминов формулы (II1), (II2), (II3), содержащихся в компоненте (a), входящие в него переменные обладают следующими значениями:
2
3
R означает -H, и R означает -OH,
m, p каждый означает число 2, и n означает число 1.
Остальные переменные обладают значениями, указанными выше для формул (II1), (II2), (II3).
В другом варианте осуществления настоящего изобретения в смеси по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров аминов формулы (II1), (II2), (II3), содержащихся в компоненте (a), входящие в него переменные обладают следующими значениями:
R2 и R3 означают -H,
m означает число 2 и n и p каждый означает число 1
1
1
В другом варианте осуществления настоящего изобретения R означает линейную или разветвленную алкильную или линейную или разветвленную алкенильную группу, содержащую от 11 до 21 атомов углерода, где в формулах II1, II2, II3 каждый R может независимо означать одинаковые или разные линейные или разветвленные алкильные цепи.
Примерами линейных или разветвленных алкильных или алкенильных групп являются продукты, полученные из масел и жиров растений и животных, такие как пальмовое, кокосовое, подсолнечное, соевое, пальмолеиновое, оливковое, канолы, талловое масло или талловый жир, возможно, полностью или частично гидрированный и очищенный, или синтетических жирных кислот, таких как пальмитолеиновая кислота, олеиновая кислота, элаидиновая кислота, петроселиновая кислота, линолевая кислота, линоленовая кислота, стеариновая кислота, миристиновая кислота, гадолиновая кислота, бегеновая кислота и эруковая кислота или их смеси. Предпочтительно, если используют пальмовое масло, кокосовое масло, талловый жир и гидрированную жирную кислоту таллового масла, более предпочтительно, если используют талловый жир и гидрированную жирную кислоту таллового масла.
ПОЛУЧЕНИЕ КОМПОНЕНТА (a)
Компонент (a) включает смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений, предлагаемых в настоящем изобретении. Эту смесь можно получить путем i) этерификации, введения в реакцию жирной кислоты (например, но не ограничиваясь только ими, олеиновая кислота, пальмовое масло, талловый жир, возможно, полностью или частично гидрированный) с алканоламином (например, но не ограничиваясь только ими, триэтаноламин, метилдиэтаноламин или диметилэтаноламин) с получением смеси, содержащей сложный эфир амина, и ii) с последующей кватернизацией смеси алкилирующим реагентом.
i) Условия этерификации:
Реакцией между жирной кислотой и алканоламином является реакция этерификации и ее можно провести известным образом, как описано, например, в документе ES-A-2021900. Предпочтительно, если реакцию этерификации проводят при температуре от 120°C и 220°C в течение 2-10 ч, предпочтительно при пониженном давлений, равном примерно от 5 до 200 мбар, и в присутствии одного из известных катализаторов, использующихся для этерификации, таких как гипофосфорная кислота или п-толуолсульфоновая кислота, и также в присутствии любого из обычных стабилизаторов и антиоксидантов, таких как токоферолы, BHT (бутилгидрокситолуол), BHA (бутилгидроксианизол) и т. п.
Отношение количества жирной кислоты к количеству амина составляет от 0,60 до 1 моля жирной кислоты на 1 моль гидроксигрупп алканоламина, предпочтительно от 0,80 до 1 моля жирной кислоты на 1 моль гидроксигрупп алканоламина.
1
1
2
3
1
-
В одном варианте осуществления настоящего изобретения компонент (a) включает смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений формулы (I1), (I2), (I3), в которой m=n=p; R-C(O)- означает линейную ацильную группу, в которой R означает алкильную или алкенильную группу, содержащую от 11 до 21 атомов углерода, предпочтительно образованную из (гидрированной или негидрированной) жирной кислоты таллового масла; R и R каждый означает -OH, q равно 0 (т. е. соединение не является этоксилированным); X означает метильную группу; и A выбран из группы, включающей галогенид, фосфат или алкилсульфат, предпочтительно алкилсульфат. Такое соединение можно получить путем этерификации жирной кислоты таллового масла и триэтаноламина, где отношение количества жирной кислоты таллового масла к количеству амина составляет 0,83 моля жирной кислоты таллового масла на 1 моль гидроксигрупп триэтаноламина, с последующим метилированием полученного таким образом сложного эфира амина.
1
1
2
3
1
-
В другом варианте осуществления настоящего изобретения компонент (a) включает смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений формулы (I1), (I2), (I3) в которой m=p, R-C(O)- означает линейную ацильную группу, в которой R означает линейный алкил или алкенил, содержащий от 11 до 21 атомов углерода, предпочтительно образованный из (гидрированной или негидрированной) жирной кислоты таллового масла; R означает -H, R означает -OH, q равно 0 (т. е. соединение не является этоксилированным); X означает метильную группу; и A выбран из группы, включающей галогенид, фосфат или алкилсульфат, предпочтительно алкилсульфат. Такое соединение можно получить путем этерификации жирной кислоты таллового масла и метилдиэтаноламина, где отношение количества жирной кислоты таллового масла к количеству амина составляет 1 моль жирной кислоты таллового масла на 1 моль гидроксигрупп метилдиэтаноламина, с последующим метилированием полученного таким образом сложного эфира амина.
Продукт, полученный по реакции этерификации, включает смесь моно-, ди- и триэфиров жирных кислот. Продукт также может содержать свободный алканоламин и свободную жирную кислоту. За протеканием реакции можно следить с помощью обычных методик, например, TLC (тонкослойная хроматография) или HPLC (высокоэффективная жидкостная хроматография). жирной кислоты.
ii) Кватернизация:
Кватернизацию продукта реакции этерификации алканоламина жирной кислотой проводят известным образом, как это описано, например, в WO-A-9101295. Предпочтительные алкилирующие реагенты включают, но не ограничиваются только ими, метилхлорид, диметилсульфат или их смеси.
Кватернизация может протекать в общей массе или в растворителе при температурах в диапазоне от 40°C до 100°C. Если используют растворитель, то исходные вещества и/или продукт должны быть растворимы в растворителе в степени, необходимой для протекания реакции (возможными растворителями могут быть те же растворители, которые используют в качестве компонента (b), определенного ниже).
Кватернизацию можно провести при температурах от 40°C до 100°C. Композиция, которая образуется после кватернизации, включает кватернизованные сложноэфирные соединения, содержащие одну (моноэстеркват), две (диоэстеркват) или три (триэстеркват) сложноэфирные группы. Продукт также может содержать кватернизованный алканоламин, сложный эфир амина и небольшие количества непрореагировавшей жирной кислоты.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения композиция, которая образуется после кватернизации, дополнительно включает смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров аминов.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения композиция, которая образуется после кватернизации, дополнительно включает смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров аминов, где смесь сложных эфиров аминов образуется в результате частичной кватернизации продукта реакции этерификации. Реакция кватернизации может составлять от 25% до 95% всей реакции.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения композиция, которая образуется после кватернизации, дополнительно включает смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров аминов, где смесь сложных эфиров аминов добавляют к смеси после проведения кватернизации.
Смесь сложных эфиров аминов, которую добавляют к смеси после стадии кватернизации, можно получить при ранее описанных условиях проведения реакции с получением смеси предшественников - сложных эфиров аминов для смеси сложных эфиров четвертичных аммониевых соединений формулы (I1), (I2), (I3).
В одном варианте осуществления настоящего изобретения смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений формулы (I1), (I2), (I3) получают из смеси сложных эфиров аминов, полученной этерификацией триэтаноламина и таллового жира или гидрированной жирной кислоты таллового масла, где степень кватернизации составляет от 25 до 95%.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений формулы (I1), (I2), (I3) получают из смеси сложных эфиров аминов, полученной этерификацией метилдиэтаноламина и таллового жира или гидрированной жирной кислоты таллового масла, где степень кватернизации составляет от 25 до 95%.
Получение компонента (a) можно провести путем выбора надлежащих соотношений реагентов или путем выбора надлежащих количеств ингредиентов, проводимого специалистом в данной области техники.
Соединение (b): Растворитель
Настоящее изобретение включает компонент (b), указанный компонент включает по меньшей мере растворитель, где растворитель выбран из группы, включающей минеральные масла, парафины и воска, полученные из нефти и животных жиров и масел, и где содержание растворителя равно 50 мас.% или более в пересчете на полную массу композиции.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения предпочтительными растворителями являются минеральные масла, особенно предпочтительными являются парафиновые масла или смеси парафиновых масел с макрокристаллическими парафинами и микрокристаллическими парафинами; и растительные и животные жиры и масла, такие как рапсовое масло, пальмовое масло или талловый жир.
МИНЕРАЛЬНЫЕ МАСЛА, ПАРАФИНЫ И ВОСКА, ПОЛУЧЕННЫЕ ИЗ НЕФТИ:
Подходящими минеральными маслами, парафинами и воска из нефти, предлагаемыми в настоящем изобретении, являются:
- ароматические масла, которые представляют собой смесь минеральных масел из нефти, обладающую большим содержанием компонентов, содержащих кольца ароматического типа,
- светлые минеральные масла, которые являются высокорафинированными производными нефти, обычно использующиеся в качестве носителей, инертных наполнителей и смазывающих веществ в разных областях промышленности,
- парафиновые масла, которые являются производными нефти, обогащенными парафиновыми компонентами и обладают низкой плотностью и различной вязкостью,
- микрокристаллические парафины, которые являются производными нефти, содержащими в основном линейные углеводородные цепи, обладающие молекулярной массой, равной от 250 до 500, и, хотя они являются твердыми при комнатной температуре, они обладают низкими температурами плавления, обычно равными от 40°C до 70°C,
- микрокристаллические парафины, которые являются производными нефти и являются преимущественно насыщенными углеводородами, в которых преобладают линейные цепи с короткими разветвлениями (изопарафины). Они обычно обладают средники молекулярными массами, равными от 500 до 800, и являются твердыми при комнатной температуре, обладающими температурами плавления, равными от 70°C до 100°C.
ЖИВОТНЫЕ ИЛИ РАСТИТЕЛЬНЫЕ ЖИРЫ И МАСЛА
18
24
18
24
6
24
Подходящими животными или растительными жирами и маслами, предлагаемыми в настоящем изобретении, являются эфиры линейных и/или разветвленных, насыщенных и/или ненасыщенных алканкарбоновых кислот с длиной цепи, равной от 1 до 30 атомов углерода и линейных и/или разветвленных, насыщенных и/или ненасыщенных спиртов с длиной цепи, равной от 1 до 30 атомов углерода, группы эфиров ароматических карбоновых кислот и линейных и/или разветвленных, насыщенных и/или ненасыщенных спиртов с длиной цепи, равной от 1 до 30 атомов углерода. Эти масла предпочтительно можно выбрать из группы, включающей изопропилмиристат, изопропилпальмитат, изопропилстеарат, изопропилолеат, н-бутилстеарат, н-гексиллаурат, н-децилолеат, изооктилстеарат, изононилстеарат, изононилизононаноат, 2-этилгексиллаурат, 2-этилгексилпальмитат, 2-этилгексилкокоат, 2-гексилдецилстеарат, 2-этилгексилизостеарат, 2-октилдодецилпальмитат, цетилпальмитат, олеилолеат, олеилэрукат, эруцилолеат, эруцилэрукат, а также синтетические, полусинтетические и натуральные смеси таких эфиров, такие как масло хохобы (натуральная смесь эфиров мононенасыщенных монокарбоновых кислот с C-C цепью и также с мононенасыщенными одноатомными спиртами и с длинной C-C цепью). Другими подходящими маслами типа эфиров насыщенных алканкарбоновых кислот и спиртов являются метиловые эфиры жирной кислоты, предпочтительно метиловые эфиры C-C жирной кислоты, полученные из животных и растительных жиров и масел, таких как хлопковое, сафлоровое, кокосовое, рапсовое, льняное, пальмовое, пальмоядровое, подсолнечное, олеиновое, оливковое, жмыховое оливковое, касторовое масло, талловый жир, соевое, талловое масло и т. п., возможно, полностью или частично гидрированное, а также очищенных или синтетических жирных кислот, таких как капроевая кислота, каприловая кислота, каприновая кислота, лауриновая кислота, миристиновая кислота, пальмитиновая кислота, пальмитолеиновая кислота, стеариновая кислота, изостеариновая кислота, 2-этилгексановая кислота, олеиновая кислота, рицинолеиновая кислота, элаидиновая кислота, петроселиновая кислота, линолевая кислота, линоленовая кислота, арахидиновая кислота, гадолиновая кислота, бегеновая кислота и эруковая кислота или их смеси.
Другими подходящими животными или растительными жирами и маслами, предлагаемыми в настоящем изобретении, являются триглицериды жирной кислоты, предпочтительно триглицериновые эфиры линейных и/или разветвленных, насыщенных и/или ненасыщенных алканкарбоновых кислот с длиной цепи, равной от 6 до 24 атомов углерода, предпочтительно от 10 до 18 атомов углерода. Жирные кислоты, образовавшие эфиры в разных положениях глицерина, могут быть различными, что приводит к большому количеству возможных комбинаций, включая позиционные комбинации. Положения различных жирных кислот в натуральных триглицеридах не является статистическим, напротив. они зависят от природы жира. Проще говоря, триглицеридами являются образованные с одной жирной кислотой.
Триглицериды жирной кислоты можно выбрать, например, из группы, включающей синтетические, полусинтетические и натуральные масла, такие как, например, животные жиры и масла, такие как коровий талловый жир, свиное сало, костяной жир, жиры и масла водных животных (рыбы, такой как сельдь, треска или сардина; китообразные; и т. п.); и растительные жиры и масла, такие как масло авокадо, миндальное масло, масло лесного ореха, масло бабассу, пальмовое масло, масло бораго, арахисовое масло, масло канолы, конопляное масло, масло осота огородный, сафлоровое масло, масло земляного миндаля, кокосовое масло, рапсовое масло, масло чернушки посевной, масло из зародышей пшеницы, подсолнечное масло, льняное масло, масло австралийского ореха, кукурузное масло, ореховое масло, оливковое масло и его побочные продукты, такие как жмыховое оливковое масло, пальмовое масло и его фракции, такие как пальмолеиновое и пальмстеариновое, масло примулы вечерней, масло шиповника, касторовое масло, рисовое масло, масло из косточек абрикоса, хлопковое масло, тыквенное масло, пальмоядровое масло и его фракции, такие как пальмоядровоолеиновое и пальмоядровостеариновое, масло из виноградных косточек, кунжутное масло, соевое масло, масло какао, масло ши и т. п.
С экологической точки зрения предпочтительными в качестве растворителя являются животные и растительные жиры и масла, поскольку при их использовании исключается применение производных нефти. Однако для специалиста в данной области техники очевидно, что, альтернативно, животные и растительные жиры и масла также можно объединять с минеральными маслами, парафинами и восками из нефти, так что полученный растворитель обладает подходящими с экологической точки зрения характеристиками (биологической разлагаемостью, отсутствием экотоксичности и т. п.).
Композиция, предлагаемая в настоящем изобретении, может содержать дополнительные компоненты.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения композиция включает:
- (a) смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений формулы (I1), (I2), (I3) в которой в указанном компоненте (a) сумма выраженных в процентах массовых содержаний сложных ди- и триэфиров четвертичных аммониевых соединений ((I2) и (I3)) составляет от 70 до 100 мас.% в пересчете на полную массу кватернизованных соединений, содержащихся в компоненте (a), предпочтительно от 80 до 100 мас.% и более предпочтительно от 85 до 100 мас.%; и где компонент (a) дополнительно включает по меньшей мере смесь одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров аминов формулы (II1), (II2), (II3).
- (b) по меньшей мере растворитель, где растворитель выбран из группы, включающей минеральные масла, парафины и воска, полученные из растительных и животных жиров и масел, где содержание растворителя равно 50 мас.% или более в пересчете на полную массу композиции;
Предпочтительно, если определенные выше композиции предназначены для предотвращения слеживания твердых удобрений.
КОМПОЗИЦИИ ДЛЯ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ СЛЕЖИВАНИЯ, ПРЕДЛАГАЕМЫЕ В НАСТОЯЩЕМ ИЗОБРЕТЕНИИ
Как отмечено выше, композиция, предлагаемая в настоящем изобретении, включает
- компонент (a), включающий смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений формулы (I1), (I2), (I3); где в указанном компоненте сумма выраженных в процентах массовых содержаний сложных ди- и триэфиров четвертичных аммониевых соединений ((I2) и (I3)) составляет от 70 до 100 мас.% в пересчете на полную массу кватернизованных соединений, содержащихся в компоненте (a), предпочтительно от 80 до 100 мас.% в пересчете на полную массу компонента (a);
- компонент (b), включающий по меньшей мере растворитель, где растворитель выбран из группы, включающей минеральные масла, парафины и воска, полученные из растительных и животных жиров и масел, где содержание растворителя равно 50 мас.% или более в пересчете на полную массу композиции.
В одном варианте осуществления настоящего изобретения компонент (a) дополнительно включает смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров аминов формулы (II1), (II2), (II3), которые образовались вследствие частичной кватернизации с получением смеси сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений формулы (I1), (I2), (I3).
В другом варианте осуществления настоящего изобретения компонент (a) дополнительно включает смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров аминов формулы (II1), (II2), (II3), которые добавляли к смеси после проведения кватернизации и получали смесь сложных моно-, ди- или триэфиров аминов формулы (I1), (I2), (I3).
В другом варианте осуществления настоящего изобретения композиция включает
- компонент (a), включающий по меньшей мере смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений формулы (I1), (I2), (I3); где в указанном компоненте сумма выраженных в процентах массовых содержаний сложных ди- и триэфиров четвертичных аммониевых соединений ((I2) и (I3)) составляет от 70 до 100 мас.% в пересчете на полную массу кватернизованных соединений, содержащихся в компоненте (a), предпочтительно от 80 до 100 мас.% в пересчете на полную массу компонента (a);
- компонент (b), включающий по меньшей мере растворитель, где растворитель выбран из группы, включающей минеральные масла, парафины и воска, полученные из нефти и растительных жиров и масел, где содержание растворителя равно 50 мас.% или более в пересчете на полную массу композиции;
где содержание воды в композиции равно 1 мас.% или менее, предпочтительно 0,5 мас.% или менее.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения композиция включает
- компонент (a), включающий по меньшей мере смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений формулы (I1), (I2), (I3); где в указанном компоненте сумма выраженных в процентах массовых содержаний сложных ди- и триэфиров четвертичных аммониевых соединений ((I2) и (I3)) составляет от 70 до 100 мас.% в пересчете на полную массу кватернизованных соединений, содержащихся в компоненте (a), предпочтительно от 80 до 100 мас.% в пересчете на полную массу компонента (a); и где компонент (a) дополнительно включает смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров аминов формулы (II1), (II2), (II3)
- компонент (b), включающий по меньшей мере растворитель, где растворитель выбран из группы, включающей минеральные масла, парафины и воска, полученные из растительных и животных жиров и масел, где содержание растворителя равно 50 мас.% или более в пересчете на полную массу композиции;
где содержание воды в композиции равно 1 мас.% или менее, предпочтительно 0,5 мас.% или менее.
В предпочтительном варианте осуществления композиция, предлагаемая в настоящем изобретении, включает
- компонент (a), включающий по меньшей мере смесь сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений формулы (I1), (I2), (I3); где в указанном компоненте (a) сумма выраженных в процентах массовых содержаний сложных ди- и триэфиров четвертичных аммониевых соединений ((I2) и (I3)) составляет от 70 до 100 мас.% в пересчете на полную массу кватернизованных соединений, содержащихся в компоненте (a), предпочтительно от 80 до 100 мас.% в пересчете на полную массу компонента (a) и более предпочтительно от 85 до 100 мас.%;
- компонент (b), включающий по меньшей мере растворитель, где растворитель выбран из группы, включающей минеральные масла, парафины и воска, полученные из растительных и животных жиров и масел, и где содержание растворителя равно 50 мас.% или более в пересчете на полную массу композиции.
В другом предпочтительном варианте осуществления композиция, предлагаемая в настоящем изобретении, включает
- компонент (a), включающий по меньшей мере смесь сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений формулы (I1), (I2), (I3); где в указанном компоненте (a) сумма выраженных в процентах массовых содержаний сложных ди- и триэфиров четвертичных аммониевых соединений ((I2) и (I3)) составляет от 70 до 100 мас.% в пересчете на полную массу кватернизованных соединений, содержащихся в компоненте (a), предпочтительно от 80 до 100 мас.% в пересчете на полную массу компонента (a) и более предпочтительно от 85 до 100 мас.%; и где компонент (a) дополнительно включает смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров аминов формулы (II1), (II2), (II3)
- компонент (b), включающий по меньшей мере растворитель, где растворитель выбран из группы, включающей минеральные масла, парафины и воска, полученные из растительных и животных жиров и масел, и где содержание растворителя равно 50 мас.% или более в пересчете на полную массу композиции
1
1
2
3
1
-
В особенно предпочтительном варианте осуществления компонент (a) включает смесь по меньшей мере одного сложного моноэфира четвертичного аммониевого соединения формулы (I1), по меньшей мере одного сложного диэфира четвертичного аммониевого соединения формулы (I2), и по меньшей мере одного сложного триэфира четвертичного аммониевого соединения формулы (I3), в которой m=n=p=2; R-C(O)- означает линейную ацильную группу, в которой R означает линейный алкил или алкенил, содержащий от 11 до 21 атомов углерода, предпочтительно образованный из (гидрированной или негидрированной) жирной кислоты таллового масла; R и R каждый означает -OH, q равно 0 (т. е. соединение не является алкоксилированным); X, означает метильную группу; и A выбран из группы, включающей галогенид, фосфат или алкилсульфат, предпочтительно алкилсульфат. Такое соединение можно получить путем этерификации жирной кислоты таллового масла и триэтаноламина, где отношение количества жирной кислоты таллового масла к количеству амина составляет 0,83 моля жирной кислоты таллового масла на 1 моль гидроксигрупп триэтаноламина с последующим метилированием полученного таким образом сложного эфира амина, где степень кватернизации составляет от 25 до 95%. Эту смесь, предпочтительно объединенную с растворителем, выбранным из группы, включающей растительные и животные жиры и масла, также можно объединить с минеральными маслами, парафинами и восками, полученными из нефти.
Композиции, предлагаемые в настоящем изобретении, для предотвращения слеживания и образования корки в твердых удобрениях, предпочтительно содержат отдельные компоненты в следующих количествах, выраженных в виде массовой концентрации в процентах в пересчете на полную массу композиции:
- от 5% до 35% смеси по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений компонента (a)
- от 50% до 95% компонента (b).
Предпочтительно, если смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений компонента (a) содержится в количестве, выраженном в виде массовой концентрации в процентах, равном от 10% до 30%, более предпочтительно от 15% до 25%.
Предпочтительно, если компонент (b) содержится в количестве, выраженном в виде массовой концентрации в процентах, равном от 55% до 90%, более предпочтительно от 65% до 85%.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения компонент (b) включает минеральные масла, парафины, воска из нефти, или их смеси.
В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения композиция включает компонент (b), включающий животные и растительные жиры и масла.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения композиция включает в указанных количествах, выраженных в виде массовой концентрации в процентах в пересчете на полную массу композиции:
- от 5% до 35% смеси по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений компонента (a), и до 25% смеси по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров аминов формулы (II1), (II2), (II3) компонента (a);
- от 50% до 95% компонента b).
Предпочтительно, если смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений компонента (a) содержится в количестве, выраженном в виде массовой концентрации в процентах, равном от 10% до 30%, более предпочтительно от 15% до 25%.
Предпочтительно, если смесь по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров аминов формулы (II1), (II2), (II3) содержится в количестве, выраженном в виде массовой концентрации в процентах, равном до 15%, более предпочтительно до 10%.
Предпочтительно, если компонент (b) содержится в количестве, выраженном в виде массовой концентрации в процентах, равном от 55% до 90%, более предпочтительно от 65% до 85%.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения композиция содержит в указанных количествах, выраженных в виде массовой концентрации в процентах в пересчете на полную массу композиции:
- от 5% до 35% смеси по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров четвертичных аммониевых соединений компонента (a), и до 25% смеси по меньшей мере одного или большего количества сложных моно-, ди- или триэфиров аминов формулы (II1), (II2), (II3) компонента (a)
- от 50% до 95% компонента b)
где содержание воды в композиции равно 1 мас.% или менее, предпочтительно 0,5 мас.% или менее.
В другом предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения в композиции, предлагаемой в настоящем изобретении, включающей компоненты (a) и (b), компонент (b) включает минеральные масла, парафины и/или воска из нефти.
В другом варианте осуществления настоящего изобретения предпочтительной композицией является такая, которая включает компонент (b), который включает животные и растительные жиры и масла.
Композиции, предлагаемые в настоящем изобретении, можно получить по обычным методикам смешивания разных компонентов, хорошо известным специалисту в данной области техники. Например, разные компоненты можно смешать друг с другом в расплавленном состоянии и после гомогенизации смеси упаковать и, возможно, охладить.
Композиции, являющиеся объектом настоящего изобретения, применительно к твердым удобрениям обладают широкой областью применения, поскольку они эффективны и для гранулированных простых, и для гранулированных сложных удобрений. Они являются подходящими для гранулированных простых и гранулированных сложных удобрений типа N, NP, NK и NPK и являются особенно предпочтительными для гранулированных сложных удобрений типа NPK и AN.
Применение композиций, являющихся объектом настоящего изобретения, в твердых удобрениях дает указанные удобрения с эффективной устойчивостью к слеживанию, вследствие чего удобрения обладают превосходными характеристиками, относящимися к их разрушению, даже после их транспортировки и определенного периода хранения. Указанное применение также является частью настоящего изобретения.
Другим объектом настоящего изобретения является способ нанесения композиций для предотвращения слеживания. Эти способы хорошо известны специалисту в данной области техники и заключаются, например, но не ограничиваясь только этим, в нанесении композиций, предлагаемых в настоящем изобретении, в расплавленном состоянии по методикам опрыскивания на поверхность твердого удобрения, как только такое удобрение было изготовлено.
Количество добавки, наносимой на поверхность удобрения, в каждом случае зависит от влажности, длительности хранения и температуры, которые предположительно будут наблюдаться при хранении удобрения, хотя хорошие результаты можно получить, когда указанные композиции наносят на удобрение в количествах, равных от 500 до 5000 част./млн в пересчете на массу удобрения, предпочтительно от 700 до 3000 част./млн.
Композиции удобрений, в которых на твердых удобрениях образовано покрытие путем нанесения на его поверхность композиции, предлагаемой в настоящем изобретении, также являются частью настоящего изобретения. Композицию, предлагаемую в настоящем изобретении, можно наносить на удобрения обоих типов, гранулированные простые удобрения и гранулированные сложные удобрения, и она являются особенно предпочтительной для гранулированных сложных удобрений типа NPK и типа нитрата аммония.
Приведенные ниже примеры приведены для предоставления специалисту в данной области техники достаточно ясного и полного разъяснения настоящего изобретения, но их не следует рассматривать в качестве ограничивающего существенные аспекты его объекта, представленного в предшествующей части настоящего описания.
ПРИМЕРЫ
Первая часть раздела примеров относится к получению композиций, предлагаемых в настоящем изобретении.
Вторая часть раздела примеров относится к способности предотвращать слеживание для композиций, предлагаемых в настоящем изобретении.
ПРИМЕР 1
Получение компонента a (a1 - a5)
Получение компонента a1
453,6 г Талловой кислоты в инертной атмосфере вводили в реактор и при перемешивании добавляли 124,6 г триэтаноламина. Смесь нагревали в течение не менее 4 ч при 160-180°C для удаления воды, образовавшейся при реакции. За протеканием реакции следили с помощью анализа кислотного числа, которое определяло остаточную кислотность, до обеспечения этерификации не менее от 90 до 95% жирных кислот.
Получали 548,0 г продукта и к смеси при перемешивании при температуре, равной 40-90°C, добавляли 99,9 г диметилсульфата. После 3 ч гидролиза получали 648,0 г продукта.
(
Состав продукта определяли с помощью 1H ядерного магнитного резонанса 1H-ЯМР) при 500 МГц с использованием пиридина в качестве растворителя и тетраметилсилана в качестве стандарта. Массовые концентрации в процентах ди- и триэстеркватов, определенные в образцах, нормированы на 100%.
Сумма выраженных в процентах массовых содержаний сложных диэфиров и триэфиров четвертичных аммониевых соединений составляет 87,6%.
Получение компонентов a2 - a5
Все остальные компоненты (a2 - a5), использованные для получения композиций для предотвращения слеживания, указанные в таблице 1, получали аналогично получению a1. Если для кватернизации необходим растворитель для улучшения перерабатываемости, этерифицированный продукт разбавляют таким же растворителем, как использованный для соединения (b) композиции для предотвращения слеживания, в степени, необходимой для обеспечения протекания реакции.
В таблице 1 приведены суммы выраженных в процентах массовых содержаний и количества молей жирной кислоты в пересчете на 1 моль гидроксигрупп алканоламина для всех полученных четвертичных аммониевых соединений a1 - a5:
ТАБЛИЦА 1
Компонент (a)
Жирная кислота
Алканоламин
Сумма массовых содержаний в % ди-EQ+три-EQ
Отношение количество молей COOH: количество молей OH алканоламина
a1
Талловый жир
Триэтаноламин
87,6
0,66:1
a2
Талловый жир
Триэтаноламин
97,2
0,83:1
a3
Гидрированный талловый жир
Триэтаноламин
88,7
0,66:1
a4
Гидрированный талловый жир
Триэтаноламин
97,5
0,83:1
a5
Талловый жир
Метилдиэтаноламин
99,4
1:1
ПРИМЕРЫ 2-9
Получение композиций для предотвращения слеживания A, B, C, D, E, F, G, H
Композиции A, B, C, D, E, F, G и H, предлагаемые в настоящем изобретении, описаны в таблице 2. Количества указанных компонентов представлены в масовых частях каждого компонента, добавленного к каждой композиции, и их получали в соответствии со следующей общей методикой:
Растворитель загружают в сосуд, снабженный перемешивающим устройством, при температуре, необходимой для хорошей сыпучести конечного продукта, максимально 90°C. Продолжают перемешивание и добавляют соответствующий компонент a (a1, a2, a3, a4, a5), поддерживая такую же температуру. Смесь перемешивают в течение 30 мин при такой же температуре. Затем проводят выгрузку и упаковку.
ТАБЛИЦА 2
Композиции для предотвращения слеживания
Компоненты
A
B
C
D
E
F
G
H
a1
20,0
---
---
---
20,0
---
---
---
a2
---
20,0
---
20,0
---
---
---
---
a3
---
---
---
---
---
20,0
---
20,0
a4
---
---
---
---
---
---
20,0
---
a5
---
---
20,0
---
---
---
---
---
Рафинированное пальмовое масло (LIPSA)
80,0
80,0
---
---
---
80,0
80,0
---
Парафиновое технологическое масло SN-100
---
---
---
80,0
80,0
---
---
80,0
Неочищенное рапсовое масло (Gustav Heess)
---
---
80,0
---
---
---
---
---
ПРИМЕР 10
Методика исследования способности предотвращать слеживание: Тест ускоренного слеживания
Порцию удобрения на основе мочевины ((18,5,7) NPK сложное гранулированное), обрабатывали композициями E и H, описанными в таблице 2, (гранулированный тип) путем разбрызгивания указанных композиций на удобрение в ротационном смесителе в дозе, равной 1000 част./млн в пересчете на массу удобрения (1 кг/мт).
2
Соответствующие типичные образцы, обработанные композициями для предотвращения слеживания, предлагаемыми в настоящем изобретении, и необработанное удобрение использовали для теста ускоренного слеживания. Тест состоял из следующих стадий: Сначала 90 г удобрения помещали в цилиндрические перфорированные металлические пробирки высотой 60 мм и диаметром 45 мм, которые можно открыть сбоку для экстракции образцов, для каждого образца удобрения использовали 2 пробирки. После помещения образцов в пробирки в них создавали давление, равное 1,26 кг/см в динамометре INSTRON, модель 1011. Исследуемые пробирки держали при указанном выше давлении при относительной влажности (ОВ), равной 80%, и при температуре, равной 20°C, в течение 7 ч в климатической камере HERAEUS, модель HC 2057. Затем климатические условия за 3 дня изменяли с переходом к ОВ 20% и 40°C.
В заключение пробирки выдерживали при температуре и влажности окружающей среды.
Первой изучаемой характеристикой являлась агломерация удобрения. Средняя степень агломерации в процентах является мерой распространения агломерации в образце. Второй мерой является устойчивость к разрушению. Последнюю определяют с помощью указанного выше динамометра со скоростью 10 мм/мин. Полученный результат представляют в виде средней устойчивости к разрушению в килограммах.
Результаты приведены в таблице 3.
ТАБЛИЦА 3
Результаты тестов слеживания
Добавка (доза: 1 кг/мт)
Средняя степень агломерации, %, до разрушения
Средняя устойчивость к разрушению (кг)
E
100
3,3
H
100
4,1
Необработанный контрольный образец
100
26,0
ПРИМЕР 11
Методика исследования способности предотвращать слеживание: Тест ускоренного слеживания
2
5
2
Другие композиции, предлагаемые в настоящем изобретении, исследовали по методике, описанной в примере 10, в данном случае с использованием гранулированного удобрения NPK со следующим составом: 13,6% N; 4,1% PO(растворим в воде); 20,2% KO (растворим в воде) в дозе 2000 част./млн в пересчете на массу удобрения (2 кг/мт).
Пробирки выдерживали при давлении, указанном в примере 10, при относительной влажности (ОВ), равной 80%, и при температуре, равной 20°C, в течение 15 ч в климатической камере HERAEUS, модель HC 2057. Затем климатические условия за 3 дня изменяли с переходом к ОВ 20% и 40°C.
Исследовали некоторые композиции, описанные в примерах 1-9.
Полученный результат представляют в виде средней степени агломерации в процентах и, если агломерация завершилась, то также приводили среднюю устойчивость к разрушению в килограммах.
Полученные результаты приведены в таблице 4.
ТАБЛИЦА 4
Результаты тестов слеживания
Добавка (доза: 2 кг/т)
Степень агломерации, %, до разрушения
Средняя устойчивость к разрушению (кг)
A
100,0
6,3
B
64,1
1,2
C
100,0
5,4
D
81,3
0,0
F
100,0
7,3
G
100,0
4,9
Необработанный контрольный образец
100,0
17,3
На основании полученных результатов, как в примере 10, сделано заключение о том, что некоторые композиции, предлагаемые в настоящем изобретении, приводят к хорошим результатам в качестве агентов, препятствующих слеживанию. Композиции B и D являются особенно предпочтительными для этого удобрения.
ПРИМЕР 12
Методика исследования способности предотвращать слеживание: Тест ускоренного слеживания
Другие композиции, предлагаемые в настоящем изобретении, исследовали по методике, описанной в примере 10, в данном случае с использованием гранулированного нитрата аммония, содержащего 33,5% азота, выпускающегося на предприятии фирмы Tertre (Belgium), ранее фирмы KEMIRA GROWHOW, в дозе 2000 част./млн в пересчете на массу удобрения (2 кг/мт).
Пробирки выдерживали при давлении, указанном в примере 2, при относительной влажности (ОВ), равной 80%, и при температуре, равной 20°C, в течение 15 ч в климатической камере HERAEUS, модель HC 2057. Затем климатические условия за 3 дня изменяли с переходом к ОВ 20% и 40°C.
Исследовали некоторые композиции, уже описанные в примерах 1-9.
Полученный результат представляют в виде средней степени агломерации в процентах и, если агломерация завершилась, то также приводили среднюю устойчивость к разрушению в килограммах.
Полученные результаты приведены в таблице 5.
ТАБЛИЦА 5
Результаты тестов слеживания
Добавка (доза: 2 кг/т)
Степень агломерации, %, до разрушения
Средняя устойчивость к разрушению (кг)
F
100,0
27,9
G
100,0
17,0
Необработанный контрольный образец
100,0
220,0
На основании полученных результатов можно заключить, что композиции, предлагаемые в настоящем изобретении, можно использовать в качестве агентов, препятствующих слеживанию, для твердых удобрений, с обеспечением их хороших рабочих характеристик.
Изменения, которые не влияют, на основные характеристики описанных композиций, не изменяют и не модифицируют их, включены в объем настоящего изобретения.