Увлажняющие агенты
Изобретение относится к концентрированной водной композиции для приготовления увлажняющих агентов. Концентрированная водная композиция для приготовления увлажняющих агентов включает: a. от 10 до 30% по весу (вес.%) деполимеризованной карбоксиметилцеллюлозы (деполимеризованной КМЦ), имеющей средневесовую молекулярную массу в диапазоне от 10000 до 80000 дальтон (Да); b. от 15 до 50% по весу компатибилизатора, выбранного из группы, состоящей из глицерина и ксилолсульфоната натрия; а также c. от 0,5 до 20% по весу поверхностно-активного вещества; и d. воду и необязательные добавки в количестве до общей суммы содержания компонентов в 100%. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 6 табл.
[0001] Настоящее изобретение относится к концентрированным водным композициям для приготовления увлажняющих агентов для почв, содержащих деполимеризованную карбоксиметилцеллюлозу, компатибилизатор и, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество.
[0002] Настоящее изобретение также относится к водным растворам, полученным из композиций, а также к способу для увлажнения почвы.
[0003] Растения требуют определенного количества влаги, чтобы прорасти, вырасти и остаться жизнеспособными. В условиях дефицита воды и/или высокого испарения/выделения сквозь поры почва быстро теряет воду из-за высоких температур, низкой влажности, сильного ветра и выделения сквозь поры растений. Влага в почве притягивается к открытым поверхностям почвы под действием капиллярных сил и теряется путем испарения в воздух. В то же время, влага, извлекаемая из почвы в корневые растительные волокна путем осмоса, просачивается через стебли растений и системы листьев, и та часть, которая не преобразуется в процессе фотосинтеза, затем теряется за счет испарения из пор на поверхности листьев. В таких условиях объемное содержание воды в почве может значительно уменьшаться.
[0004] Кроме того, вода для орошения, примененная на грубых, песчаных почвах, может перемещаться мимо корневой системы растений зоны из-за проскока, определяемого как быстрое движение воды вниз через большие пространства пор, а также из-за отсутствия удержания, вызванного недостатком органического вещества, способного поглощать доступную воду.
[0005] Кроме того, водоотталкивающие свойства почв представляют значительные гидрологические и агрономические проблемы. Так как они характеризуются изменениями в химии поверхности, которая препятствует или полностью замедляет гидратацию, они демонстрируют замедленную инфильтрацию воды в почву (что приводит к поверхностному стоку, эрозии и выщелачиванию) и сильное воздействие на регулярный рост, и поддержание газонной травы, и разнообразие сельскохозяйственных культур.
[0006] Там, где есть заметное изменение в наземных температурах между днем и ночью, существует значительное засасывание воздуха в пористые почвы в ночное время цикла охлаждения (сжатия) и выдыхание воздуха и влаги в дневное время. Это еще больше усугубляет общую потерю влаги испарением.
[0007] Влагу обычно добавляют в почву при поливе с использованием ручных или автоматических средств, таких как спринклерные и капельные системы орошения. Такие системы, тем не менее, должны быть подключены к дорогостоящим и сложным ирригационным трубопроводам и средствам управления, которые имеют резко ограниченное применение и имеют высокое энергопотребление.
[0008] Еще в одном способе для поддержания влажности грунта, используются губкоподобные материалы, которые предварительно смешивают с почвой, окружающей корни растений, а затем пропитывают водой во время орошения водой в результате естественного или искусственного полива. Эти материалы, как правило, не подвергаются биологическому разложению и загрязняют почвы, в которые они помещены.
[0009] Многие способы используют увлажняющие агенты в качестве почвенных добавок для увеличения объемного содержания воды. Увлажняющий агенты, как правило, представляют собой композиции (со)полимеров природного, полусинтетического или синтетического происхождения.
[0010] Эти полимерные композиции смешивают в водном растворе или суспензии и наносят на поверхность почвы. Нанесение может быть выполнено различными способами, в том числе (но не ограничиваясь этим) распылением, поливом, мульчированием, вспашкой или иными способами внесения в верхние слои почвы.
[0011] Одним из полимеров, пригодных в качестве увлажняющих агентов, является карбоксиметилцеллюлоза (CMC). Карбоксиметилцеллюлоза способна поглощать и удерживать воду при подаче воды для орошения и высвобождать ее в течение интервалов между орошением или в сухие периоды.
[0012] Например, WO 2007/146055 описывает субстрат, который выпускает впитанную воду, газ и питательные вещества при взаимодействии с биологическими организмами, содержащий смесь соли соединения карбоксиметилцеллюлозы, имеющей средний молекулярный вес в диапазоне от 90000 до 700000, гидратированные соли металла, воду, микроудобрения, выбранные из группы, состоящей из цинка и солей цинка, по меньшей мере, одной добавки роста растений, выбранной из группы, состоящей из гормонов роста растений и регуляторов роста растений, по крайней мере, одного консерванта, поверхностно-активного вещества, и компонента уксусной кислоты, выбранного из группы, состоящей из уксусной кислоты или соли уксусной кислоты.
[0013] Патент США 4865640 заявляет субстрат, который постепенно высвобождает впитанную воду и газ при взаимодействии с биологическим организмом, по существу, содержащий смесь: а) целлюлозного соединения в пределах от 13% по весу, имеющего средний молекулярный вес в диапазоне между 90000 и 700000, представленного формулой: R-O-СООМ, где «M» представляет собой металл, замещающий водород в карбоксильной группе целлюлозного соединения, а "R" является целлюлозной цепью; b) гидратированной соли металла в пределах от 0,1-0,3% по весу; и с) воды в пределах от 97-99% по весу.
[0014] Иногда, когда процесс полива должен быть оптимизирован для условий выращивания, в присутствии увлажняющего агента также могут иметь место локализованные сухие пятна ("LDS"). Это может быть вызвано избытком дерна, уплотненной почвой, плохим покрытием орошения, степенью крутого наклона (поверхностным стоком воды), высокой засоленностью почвы, неправильным использованием химических реагентов, насекомыми, болезнями и водоотталкивающей почвой. LDS характеризуется нерегулярными, изолированными, гидрофобными участками, проблемными для насаждения газона или сельскохозяйственной культуры.
[0015] Число локализованных сухих пятен, вызванных неравномерным распределением воды, может быть сведено к минимуму путем добавления поверхностно-активных веществ к увлажняющим агентам. Фактически поверхностно-активные вещества, действующие в качестве увлажняющего агента, позволяют воде распространяться по горизонтали и проникать на полезную глубину через маленькие каналы и капилляры почвы, без отталкивания или без распределения, главным образом, на поверхности или в определенной области.
[0016] Это решение описано в заявке WO 02/15687, которая относится к обработке почвы композициями, содержащими:
активный ингредиент, выбранный из группы, состоящей из водорастворимого или диспергируемого полимера, поверхностно-активного вещества и комбинации ингредиентов I и II; и B) балансирующие носители и другие вспомогательные ингредиенты.
[0017] Растворимый в воде или диспергируемый полимер может представлять собой полисахарид, и среди полисахаридов упоминается карбоксиметилцеллюлоза. В примерах, используются три CMC с молекулярным весом в интервале от 90000 до 700000 дальтон. Никакого особого эффекта от характеристик молекулярного веса не описывается.
[0018] Как правило, увлажняющие агенты, такие как КМЦ, наносятся непосредственно на почву в виде водных растворов, которые готовят на месте применения. Важно, чтобы все компоненты увлажняющих агентов были правильно дозированы и хорошо растворимы, чтобы гарантировать, что не имеет места ни недостаточная дозировка, ни передозировка.
[0019] Однако, карбоксиметилцеллюлоза может представлять трудности при использовании в полевых условиях; а при ее использовании в твердой форме требуется много времени, чтобы ее растворить, к тому же при перемешивании с большом усилием сдвига.
[0020] Хорошим решением этой проблемы будет приготовление концентрированной водной композиции карбоксиметилцеллюлозы и поверхностно-активных веществ, которые могут быть легко дозируемы и гомогенизированы.
[0021] К сожалению, трудно объединить достаточное количество карбоксиметилцеллюлозы и поверхностно-активных веществ в концентратах и/или для получения стабильных композиций во всех случаях. Кроме того, типы поверхностно-активных веществ будут ограничены только теми, которые совместимыми с карбоксиметилцеллюлозой.
[0022] Соответственно, все еще существует потребность в концентрированной водной композиции карбоксиметилцеллюлозы и поверхностно-активного вещества, которая может быть легко разбавлена и нанесена, имеет повышенную эффективность на любом виде почвы и может повысить эффективность использования воды растениями и травами.
[0023] Было обнаружено, что концентрированная водная композиция деполимеризованной карбоксиметилцеллюлозы (деполимеризованной КМЦ) и поверхностно-активных веществ может быть получена с помощью компатибилизатора. Такие концентраты могут содержать большое количество карбоксиметилцеллюлозы и поверхностно-активных веществ и являются стабильными, текучими и могут быть легко разведены в месте применения или смешивания, чтобы подготовить готовый к использованию увлажняющий агент.
[0024] Увлажняющий агент может быть применен на почве и уменьшает потери влаги от прямого испарения или от перенаправления и стекания, улучшает долю влажной почвы, доступной для растений, а также, в определенных условиях, предотвращает или даже обращает испарительные потери от дневного/ночного движения в и из пористых почв. В то же время, наличие поверхностно-активного вещества позволяет воде правильно увлажнять почву.
[0025] Насколько заявителю известно, никто не описал особую комбинацию деполимеризованного КМЦ, поверхностно-активного вещества и компатибилизатора по настоящему изобретению.
[0026] В соответствии с настоящим изобретением выражение "деполимеризованная КМЦ" определяет карбоксиметилцеллюлозу, чья средневесовая молекулярная масса была снижена между 10000 и 80000 дальтон посредством химической, ферментативной или физической обработки или комбинации этих методов обработки.
[0027] В соответствии с изобретением, средневесовая молекулярная масса КМЦ определяется с помощью гель-проникающей хроматографии (GPC), калиброванной по пуллулан стандартам.
[0028] Выражение "степень замещения" (DS), означает среднее число карбоксиметильных групп для каждого гидрогликозидного фрагмента целлюлозы.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0029] Таким образом, целью настоящего изобретения является концентрированная водная композиции для приготовления увлажняющих агентов, включающая:
a. от 10 до 30% по весу (вес.%) деполимеризованной карбоксиметилцеллюлозы (деполимеризованной КМЦ), имеющей среднюю молекулярную массу в диапазоне от 10000 до 80000 дальтон (Да);
b. от 15 до 50% по весу, компатибилизатора, выбранного из глицерина и ксилол сульфоната натрия;
c. по меньшей мере, от 0,5 до 20% по весу поверхностно-активного вещества.
[0030] В другом аспекте настоящее изобретение относится к способу для увлажнения почвы, включающему I) получение водного раствора, готового для применения, содержащего от 0,1 до 3,5% по весу, более предпочтительно от 0,5 до 2% по весу, концентрированной водной композиции, и II) нанесение водного раствора на почву.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
[0031] В соответствии с предпочтительным аспектом настоящего изобретения концентрированная водная композиция содержит:
a. от 12 до 25 вес.% деполимеризованной КМЦ;
b. от 25 до 45 вес.% компатибилизатора;
c. по меньшей мере, от 0,5 до 10% по весу поверхностно-активного вещества.
[0032] В особенно предпочтительном варианте способа осуществления настоящего изобретения водная концентрированная композиция содержит:
a. от 12 до 25 вес.% деполимеризованной КМЦ;
b. от 32 до 45 вес.% от компатибилизатора.
c. по меньшей мере, от 0,5 до 5% по весу поверхностно-активного вещества.
[0033] В соответствии с изобретением, предпочтительная деполимеризованная КМЦ имеет средневзвешенную молекулярную массу от 15000 до 50000 Да, более предпочтительно от 20000 до 40000 Да.
[0034] Предпочтительно, деполимеризованная КМЦ имеет степень замещения (DS) в диапазоне от 0,4 до 1,6, более предпочтительно от 0,6 до 1,2.
[0035] Вязкость по Брукфильду деполимеризованной КМЦ, измеренная при 20 оборотах в минуту и температуре 20°С в водном растворе при 25 вес.% концентрации составляла, как правило, ниже 6500 мПа•с, предпочтительно ниже 4000 мПа•с.
[0036] Как правило, деполимеризованная КМЦ по настоящему изобретению насыщалась солью, ионами щелочных металлов, таких как натрий или калий, или аммонием, или ионами четвертичного аммония. Предпочтительно, деполимеризованная карбоксиметилцеллюлоза по настоящему изобретению насыщалась солью, ионами калия или натрия, более предпочтительно ионами калия.
Известны многие способы, полезные для деполимеризации карбоксиметилцеллюлозы; мы приводим в качестве примера те, о которых сообщалось в: EP 382577, где описаны производные ферментативно-гидролизованной целлюлозы; GB 2281073, где описана процедура получения растворов низкой вязкости карбоксиметилцеллюлозы путем растворения твердых смесей карбоксиметилцеллюлозы и ферментов; ЕР 465992, в котором описана процедура деполимеризации простых эфиров целлюлозы с пероксидом водорода в воде; EP 708113, где описывается получение путем облучения эфиров целлюлоза с низкой молекулярной массой;
WO/2005/012540, в котором описана методика ферментной деполимеризации карбоксиметилцеллюлозы средней вязкости в виде дисперсного порошка в водно-спиртовой гетерогенной среде.
[0037] Практически все эти способы являются применимыми для приготовления деполимеризованной КМЦ, подходящей для композиции по настоящему изобретению. Деполимеризованная КМЦ, полученная путем ферментативного процесса деполимеризации, является предпочтительным выбором.
[0038] Методы деполимеризации могут быть применены как к очищенной карбоксиметилцеллюлозе, так и к карбоксиметилцеллюлозе технической чистоты.
[0039] Предпочтительно, деполимеризованную КМЦ получают из карбоксиметилцеллюлозы технической чистоты, имеющей содержание активного вещества от 55 до 75 мас.% по сухому веществу. КМЦ технической чистоты не промывается после реакции этерификации, и, как правило, содержит в виде сухого вещества от 25 до 45 вес.% побочных продуктов карбоксиметилирования. Эти побочные продукты, в основном, зависят от образования соли КМЦ, солей хлорида и гликолята, таких как хлорид натрия и гликолята натрия.
[0040] Предпочтительно, в концентрированной водной композиции для приготовления увлажняющих агентов по настоящему изобретению компатибилизатором служит глицерин.
[0041] Анионные, катионные, неионные и амфотерные поверхностно-активные вещества и их смеси могут быть использованы в качестве поверхностно-активного вещества с). Предпочтительно, поверхностно-активные вещества являются анионными поверхностно-активными веществами.
[0042] Подходящими поверхностно-активными веществами являются, например, неионные эмульгаторы и диспергирующие вещества, такие как полиалиоксилированные, предпочтительно полиэтоксилированные, насыщенные и ненасыщенные алифатические спирты, содержащие от 8 до 24 атомов углерода в алкильном радикале, которые получаются из соответствующих жирных кислот или из нефтехимических продуктов, и имеющие от 1 до 100, предпочтительно от 4 до 40, групп этиленоксида (ЕО); полиалкоксилированные, предпочтительно полиэтоксилированные, арилалкилфенолы, такие как, например, тристирилфенол, имеющие среднюю степень этоксилирования от 8 до 80, предпочтительно от 16 до 40; полиалкоксилированные, предпочтительно полиэтоксилированные, алкилфенолы, имеющие один или несколько алкильных радикалов, таких как, например, нонилфенол или три-втор-бутилфенол, и степень этоксилирования от 2 до 40, предпочтительно от 4 до 20; полиалкоксилированные, предпочтительно полиэтоксилированные, жирные гидрокси кислоты или глицериды жирных гидрокси кислот, такие как, например, касторовое масло, имеющее степень этоксилирования в интервале от 10 до 80; сорбит или сложные эфиры сорбита с жирными кислотами или полиалкоксилированные, предпочтительно полиэтоксилированные, сорбит или сложные эфиры сорбита; полиалиоксилированные, предпочтительно полиэтоксилированные, амины; ди- и три-блок сополимеры, например, из алкиленоксидов, например, из окисиэтилена и окиси пропилена, имеющие средневзвешенную молярную массу от 200 до 8000 г/моль, предпочтительно от 1000 до 4000 г/моль; алкилполигликозиды или полиалкоксилированные, предпочтительно полиэтоксилированные, алкилполигликозиды.
[0043] Предпочтительными неионными поверхностно-активными веществами являются полиэтоксилированные спирты, предпочтительно из возобновляемых ресурсов, такие, как этоксилированный (4-8 ЕО) C12-C14 натуральный спирт; полиэтоксилированные триглицериды жирных гидрокси кислот и блок-сополимеры полиэтиленоксида/полипропиленоксида.
[0044] Кроме того, подходящими являются анионные поверхностно-активные вещества, например:
полиалкоксилированные, предпочтительно полиэтоксилированные, поверхностно-активные вещества, которые являются ионно-модифицированными, например, путем превращения концевой свободной гидроксильной груаппы алкиленоксидного блока в сульфат или фосфат сложного эфира;
соли щелочных металлов и щелочноземельных металлов алкиларилсульфоновых кислот, имеющих прямую цепь или разветвленную алкильную цепь;
соли щелочных металлов и щелочноземельных металлов парафиновых сульфокислот и хлорированных парафин-сульфоновых кислот;
полиэлектролиты, такие как лигносульфонаты, конденсаты нафталинсульфоната и формальдегида, полистиролсульфонат или сульфированные ненасыщенные или ароматические полимеры;
анионные эфиры алкилполигликозидов, такие как алкилполиглюкозидсульфосукцинат или цитрат; сульфосукцинаты, этерифицированные один или два раза с линейными или разветвленными алифатическими, циклоалифатическими и/или ароматическими спиртами или сульфосукцинаты, этерифицированные один или два раза с (поли)алкиленоксидными аддуктами спиртов.
[0045] Предпочтительные анионные поверхностно-активные вещества представляют собой, например, соли алкилсульфоянтарных кислот, такие как диоктилсульфосукцинат натрия и анионные эфиры алкилполигликозидов, в частности, цитрат алкилполиглюкозида.
[0046] Примеры катионных и амфолитных поверхностно-активных веществ представляют собой четвертичные аммониевые соли, алкиловые аминокислоты и бетаин или имидазолина амфотенсиды.
[0047] Необязательно, концентрированная водная композиция также включает в себя замедлители сноса, влагоудерживающие агенты, ингибиторы коррозии, микробные ингибиторы, регуляторы рН, антипенные агенты или их смеси.
[0048] Концентрированная водная композиция по настоящему изобретению может быть получена путем простого смешивания различных компонентов и других опциональных добавок с водой. Так как деполимеризованная КМЦ обычно предоставляется в виде концентрированного жидкого раствора или дисперсии (20-45% по весу), как правило, добавляются компатибилизатор, по меньшей мере, одно поверхностно-активное вещество и другие добавки, возможно, с водой, к раствору или дисперсии деполимеризованной КМЦ.
[0049] Концентрированные композиции по настоящему изобретению, имеют вязкость по Брукфильду® от 100 до 800 мПа•с, предпочтительно от 200 до 500 мПа•с.
[0050] Эти концентрированные водные композиции могут быть разбавлены водой непосредственно перед употреблением, чтобы обеспечить водные растворы, которые могут быть применены непосредственно на почве.
[0051] Предпочтительно, чтобы водные растворы по настоящему изобретению включали в себя от 1 до 2% по весу описанной выше концентрированной водной композиции.
[0052] Раскрытые в настоящем изобретении водные растворы могут состоять из деполимеризованной КМЦ, компатибилизатора, и, по меньшей мере, одного поверхностно-активного вещества; в целях удобства, они могут также содержать агрохимически-активные ингредиенты, такие как инсектициды, гербициды, стабилизаторы, адъюванты, регуляторы рН, антипенные агенты, питательные вещества для растений, включая удобрения и тяжелые металлы, и тому подобное. Предпочтительными агрохимически-активными ингредиентами являются питательные вещества для растений.
[0053] Водные растворы согласно настоящему изобретению могут содержать приблизительно от 0,01 приблизительно до 8 вес.%, предпочтительно, примерно от 1 примерно до 4 вес.%, агрохимически-активных ингредиентов.
[0054] Примеры подходящих удобрений включают источники азота, фосфора, калия и их смеси. Не ограничивающие примеры доступных источников азота включают в себя мочевину, нитрат аммония, нитрат калия, а также их смеси. Примеры доступного фосфора включают в себя фосфат аммония, гидрофосфат диаммония, дигидромонофосфат аммония, фосфат натрия, гидрофосфат натрия и их смеси. Доступные источники калия включают в себя любую подходящую водорастворимую соль калия.
[0055] Неограничивающие примеры источников тяжелых металлов включают хелатированное железо (хелатированное с EDTA), марганец и цинк.
[0056] Описанные водные растворы по настоящему изобретению могут быть применены, например, опрыскиванием от 60 до 500 л/га, предпочтительно от 150 до 300 л/га, или путем разбрызгивания или капания между 0,4 и 120 л/час через эмиттер.
[0057] Они могут быть применены к любому виду почвы, но они особенно подходят для: песчаной почвы, суглинистой почвы, песочного суглинка, песчаной глины, песчаной, как это определено в "Soil Survey Manual" Департамента Соединенных Штатов по сельскому хозяйству. Управление правительственной печати США, Вашингтон, округ Колумбия 20402. (Глава 3).
[0058] Так как предпочтительные компоненты водного раствора являются биоразлагаемыми, то они могут быть периодически применены повторно. Следующие экспериментальные данные показывают стабильность и эффективность концентрированных водных композиций по настоящему изобретению.
ПРИМЕРЫ
Способы определения характеристик
[0059] Вязкость растворов КМЦ по Брукфильду измеряли с помощью вискозиметра DV-Е Brookfield® при 20°C и при 20 оборотах в минуту.
[0060] Степень замещения (DS) карбоксиметилцеллюлозы была измерена по стандартной методике ASTM D1439-03 (степень этерификации).
[0061] Содержание биологически активного вещества в карбоксиметилцеллюлозе определяли в соответствии со стандартным методом испытаний ASTM D 1439-03 (чистота).
[0062] Содержание побочных продуктов реакции карбоксиметилцеллюлозы рассчитывали по разности между сухим весом и содержанием активного вещества.
[0063] Для определения средней молекулярной массы (Mw) была использована гель-проникающая хроматография (GPC) с помощью следующего метода.
[0064] Образцы деполимеризованной КМЦ готовили путем растворения при концентрации 0,3% вес./объем образца в 0,10 М ацетате аммония ("раствор мобильной фазы").
[0065] Пуллуланы с молекулярной массой в пределах от 5900 до 788000 дальтон, использовали в качестве стандартов молекулярной массы.
[0066] Двести микролитров каждого раствора, отфильтрованных на 0,45 мкм мембранном фильтре вводили в HPLC, снабженный испарительным детектором рассеяния света.
[0067] Следующие колонки использовались при температуре 60°C: SupelcoProgel - TSK G3000 PWXL, G5000 PWXL, G6000 PWXL и защитные колонки Progel-TSK PWXL. HPLC была установлена при скорости потока 0,8 мл/мин в течение 50 мин.
ПОЛУЧЕНИЕ ДЕПОЛИМЕРИЗОВАННОЙ КМЦ
[0068] Четыре различные КМЦ были деполимеризованы (см. их характеристики в таблице 1) в соответствии со следующим способом.
[0069] 20 кг карбоксиметилцеллюлозы были диспергированы в 130 литровом реакторе при перемешивании с 80 кг смеси воды/изопропанола (содержащей 41 вес.% изопропанола).
Таблица 1
| Характеристики | КМЦ натрия | КМЦ натрия | КМЦ калия | КМЦ калия |
| Степень | Очищенная | Техническая | Очищенная | Техническая |
| DS | 0,65 | 0,65 | 0,75 | 0,75 |
| Активное вещество (% вес/вес) |
98 | 65 | 98 | 65 |
| 4% раствор. BRK Вязкость (мПа•с) |
38,5 | 4110 | 484 | 1380 |
| Mw (Да) | 188000 | 1460000 | 704000 | 704000 |
[0070] Значение рН доводили до 6,4 при помощи 0,16 кг 50 вес.% NaOH и 9,1 кг 80 вес.% уксусной кислоты, и полученную смесь нагревали до 40°С. Затем было добавлено от 100 до 300 г Indiage® Super L (препарата целлюлозы, поступающего в продажу от Genencor International, имеющего ферментативную активность 2850 GTU/г).
[0071] Суспензию перемешивали в течение соответствующего периода времени (от 30 до 180 минут); спирт затем был удален с помощью перегонки под вакуумом при 40-45°С до тех пор, пока его остаточная концентрация не достигала примерно 0,5 вес.% (определено с помощью газовой хроматографии); NaOH добавили для повышения рН до 11,5, и смесь перемешали при 67°С в течение 60 минут.
[0072] Смесь охладили до 50°C; добавили 0,6 кг 30 вес.% водного раствора перекиси водорода, а затем нагревали до 65°С и перемешивали в течение 30 минут.
Добавили 300 г Terminox 50 Ultra (каталаза от фирмы Novozymes, DK), и полученную смесь перемешали в течение 10 минут. Раствор охладили до температуры 30°C, и добавили 75 г Carbosan CD40 (биоцида от Lamberti SpA).
[0073] Были получены водные растворы деполимеризованной карбоксиметилцеллюлозы (смотри таблицу 2).
Таблица 2
| Характеристики | КМЦ1 1 | КМЦ2 2 | КМЦ3 3 | КМЦ4 4 | КМЦ5 3 |
| Счетчик ионов | К | К | Na | Na | Na |
| DS | 0,8 | 0,8 | 0,65 | 0,65 | 0,65 |
| Активное вещество (% вес/вес) | 22 | 37 | 37 | 22 | 24 |
| Побочные продукты (% вес/вес) | 15 | 1 | 1 | 15 | 1 |
| BRK вязкость (мПа•с) | 4360 | 5900 | 3500 | 4890 | 2420 |
| Mw (Да) | 34000 | 38500 | 29500 | 35000 | 76000 |
1 из КМЦ калия технической чистоты
2 из очищенной КМЦ калия
3 из очищенной КМЦ натрия
4 из КМЦ натрия технической чистоты
Примеры 1-20
[0074] Концентрированные водные композиции в соответствии с настоящим изобретением были получены путем смешивания различных количеств КМЦ1-КМЦ5, компатибилизаторов и цитрата коко-алкилполиглюкозида (APG-цитрата, имеющегося в продаже от Lamberti SpA под названием Eucarol AGE EC) или диоктилсульфосукцината натрия, как описано в таблице 3, таблице 4 и таблице 5.
[0075] В таблице 3, таблице 4 и таблице 5 также приведены данные о внешнем виде композиций, их вязкости по Брукфильду и их устойчивости к обработке при 54°C в течение двух недель.
Таблица 3
| Ингредиенты (% вес/вес) | Пр.1* | Пр.2 | Пр.3 | Пр.4* | Пр.5 | Пр.6 | Пр.7 | Пр.8 |
| КМЦ1 | 13,2 | 13,2 | 13,2 | 13,2 | 13,2 | 13,2 | 13,2 | 13,2 |
| Цитрат APG | 0,6 | 0,6 | 0,6 | 0,6 | 7,0 | |||
| Натрия диоктилсульфосукцинат | 7,0 | 1,4 | 1,4 | |||||
| Глицерин | 38 | 30 | 38 | |||||
| Ксилол сульфонат натрия | 15,2 | 6 | 15,2 | |||||
| Пропиленгликоль | 38 | |||||||
| Вода | Вплоть до 100% | Вплоть до 100% | Вплоть до 100% | Вплоть до 100% | До 100% | До 100% | Вплоть до 100% | До 100% |
| Внешний вид | Мутная жидкость |
Мутная жидкость |
Мутная жидкость |
Мутная жидкость |
Мутная жидкость |
Мутная жидкость |
Мутная жидкость | Мутная жидкость |
| BRK вязкость (мПа•с) | 250 | 450 | 400 | 250 | 520 | 450 | 415 | 455 |
| Стабильность 15 дней при 54°C | PS | ОК | ОК | PS | ОК | ОК | ОК | ОК |
'Сравнительная степень; OK=нет разделения фаз; PS=разделение фаз
Таблица 4
| Ингредиенты (% вес/вес) | Пр.9 | Пр.10 | Пр.11* | Пр.12 | Пр.13 | Пр.14 | Пр.15 | Пр.16* |
| КМЦ1 | 13,2 | 13,2 | 13,2 | |||||
| КМЦ2 | 13,2 | 13,2 | ||||||
| КМЦ3 | 22,2 | 22,2 | 22,2 | |||||
| Цитрат APG | 0,6 | 0,6 | 0,6 | 0,6 | ||||
| Натрий Диоктил Сульфосукцинат |
1,4 | 1,4 | ||||||
| Алкоголь Алкоксилат |
2,0 | 2,0 | ||||||
| Глицерин | 38 | 38 | 38 | |||||
| Натрий Ксилол Сульфонат |
15,2 | 15,2 | 15,2 | |||||
| Пропилен Гликоль |
38 | |||||||
| Дипропилен Гликоль | 38 | |||||||
| Вода | До 100% | До 100% | Вплоть до 100% | До 100% | До 100% | Вплоть до 100% | Вплоть до 100% | Вплоть до 100% |
| Внешний вид | Мутная жидкость |
Мутная жидкость |
Мутная жидкость |
Мутная жидкость |
Мутная жидкость |
Мутная жидкость |
Мутная жидкость | Мутная жидкость |
| BRK Вязкость (мПа•с) |
430 | 450 | ND | 580 | 450 | 480 | 430 | 220 |
| Стабильность 15 дней при 54°C | ОК | ОК | PS | ОК | ОК | ОК | ОК | PS |
Таблица 5
| Ингредиенты (% вес./вес.) | Пр.17 | Пр.18 | Пр.19 | Пр.20 | Пр.21* | Пр.22* | Пр.23* |
| КМЦ3 | 22,2 | 22,2 | |||||
| КМЦ4 | 22,2 | ||||||
| КМЦ5 | 14,4 | ||||||
| Очищенная КМЦ натрия | 9,0 | 9,0 | 9,0 | ||||
| Цитрат APG | 0,6 | 0,6 | 0,6 | 0,6 | 0,6 | ||
| Натрия диоктил сульфосукцинат | 17,5 | 17,5 | |||||
| Глицерин | 15 | 38 | 38 | 38 | |||
| Ксилол сульфонат натрия Сульфонат |
6 | 15,2 | |||||
| ПропиленГликоль | 38 | ||||||
| Вода | Вплоть до 100% | До 100% | Вплоть до 100% | До 100% | До 100% | Вплоть до 100% | Вплоть до 100% |
| Внешний вид | Мутная жидкость | Мутная жидкость | Мутная жидкость | Мутная жидкость | Мутная жидкость | Мутная жидкость | PS |
| BRK Вязкость |
400 | 420 | 550 | 550 | 1350 | 1270 | ND |
| Стабильность 15 дней при 54°C | ОК | ОК | ОК | ОК | ОК | ОК | PS |
'Сравнительная степень; OK=нет разделения фаз, ND - не определено; PS=разделение фаз
[0076] Концентрированные водные композиции, приготовленные в соответствии с изобретением являются более стабильными и/или имеют значительно более низкую вязкость, чем сравнительные композиции.
ПРОБНЫЕ ИСПЫТАНИЯ
[0077] Водные растворы готовили разбавлением концентрированных композиций из примеров 2-3, 5-8, 12-15, 17-19 и 21-22 обычной воды в соответствии с CIPAC D. Столбцы почвы (диаметром 5 см), заполненные 400 г песчаной почвы были тщательно подготовлены путем уплотнения почвы, чтобы обеспечить объемную плотность около 1,7 кг/дм3 и выше.
Состав песчаной почвы, используемой в испытании, состоял по весу из 90,75% песка, 3,75% ила, и 5,5% глины.
[0078] Датчик влажности Waterscout от Spectrum Technologies был помещен в центре колонны и зарыт на глубине 6 см, где весь датчик был покрыт почвой. Объемное содержание воды (VWC%) регистрировали с помощью Watchdog 1400 Microstation. Капельное орошение было достигнуто дозированием 36 мл водного раствора в течение периода времени в шесть часов с использованием 798 MPT Titrino от Metrohm. Датчик воды регистрировал VWC% каждые тридцать минут в течение 48 часов для того, чтобы следить за смачиванием почвы и удержанием воды. Таблица 6 сообщает о концентрации концентрированных композиций и VWC% через 24 и 48 часов.
Таблица 6
| Ингредиент | % Концентрации | VWC% 24 ч | VWC% 48 ч |
| Вода | - | 2,9 | 2,4 |
| Пример 2 | 1,5 | 4,5 | 3,5 |
| Пример 3 | 1,5 | 4,4 | 3,7 |
| Пример 5 | 1,5 | 5,1 | 3,8 |
| Пример 6 | 1,5 | 4,8 | 3,7 |
| Пример 7 | 1,5 | 4,4 | 3,7 |
| Пример 8 | 1,5 | 5,2 | 3,9 |
| Пример 12 | 1,5 | 5,4 | 4,1 |
| Пример 13 | 1,5 | 5,2 | 4,0 |
| Пример 14 | 1,5 | 4,3 | 3,6 |
| Пример 15 | 1,5 | 4,1 | 3,7 |
| Пример 17 | 1,5 | 5,0 | 3,8 |
| Пример 18 | 1,5 | 5,1 | 3,7 |
| Пример 19 | 1,5 | 6,2 | 5,0 |
| Пример 21 * | 1,5 | 2,1 | 2,0 |
| Пример 22 * | 1,5 | 2,2 | 2,0 |
'Сравнительная степень
[0079] Представленные данные свидетельствуют о том, что применение водных растворов, полученных разбавлением концентрированной водной композиции по настоящему изобретению, повышает почвенное удержание воды в значительной степени. Особенно эффективными являются водные растворы, приготовленные из концентрированных водных композиций, содержащих деполимеризованную КМЦ технической чистоты.
1. Концентрированная водная композиция для приготовления увлажняющих агентов, включающая:
a. от 10 до 30% по весу (вес.%) деполимеризованной карбоксиметилцеллюлозы (деполимеризованной КМЦ), имеющей средневесовую молекулярную массу в диапазоне от 10000 до 80000 дальтон (Да);
b. от 15 до 50% по весу компатибилизатора, выбранного из группы, состоящей из глицерина и ксилолсульфоната натрия; а также
c. от 0,5 до 20% по весу поверхностно-активного вещества; и
d. воду и необязательные добавки в количестве до общей суммы содержания компонентов в 100%.
2. Концентрированная водная композиция по п.1, содержащая:
a. от 12 до 25 вес.% деполимеризованной карбоксиметилцеллюлозы;
b. от 25 до 45 вес.% компатибилизатора;
c. от 0,5 до 10 вес.% поверхностно-активного вещества; и
d. воду и необязательные добавки в количестве до общей суммы содержания компонентов в 100%.
3. Концентрированная водная композиция по п.1, где деполимеризованная карбоксиметилцеллюлоза имеет средневзвешенную молекулярную массу от 15000 до 50000 Да.
4. Концентрированная водная композиция по п.1, где деполимеризованная карбоксиметилцеллюлоза представляет собой калиевую соль.
5. Концентрированная водная композиция по п.1, где деполимеризованная карбоксиметилцеллюлоза получена с использованием карбоксиметилцеллюлозы технической чистоты с содержанием, в расчете на сухое вещество, активного вещества, составляющего от 55 до 75 вес.% и от 25 до 45 вес.% побочных продуктов карбоксиметилирования.
6. Концентрированная водная композиция по п.1, где компатибилизатор представляет собой глицерин.
7. Концентрированная водная композиция по п.1, где поверхностно-активное вещество выбрано из группы, состоящей из солей алкилсульфоянтарных кислот и анионных эфиров алкилполигликозидов.
8. Способ увлажнения почвы, включающий:
I) получение водного раствора, содержащего от 0,1 до 3,5% по весу концентрированной водной композиции, содержащей:
a. от 10 до 30% вес.% деполимеризованной карбоксиметилцеллюлозы, имеющей средневесовую молекулярную массу в диапазоне от 10000 до 80000 Да;
b. от 15 до 50 вес.% компатибилизатора, выбранного из группы, состоящей из глицерина и ксилолсульфоната натрия; а также
c. от 0,5 до 20 вес.% поверхностно-активного вещества; и
d. воду и необязательные добавки в количестве до общей суммы содержания компонентов в 100%;
II) и внесение водного раствора в почву.
9. Способ для увлажнения почвы по п.8, где водный раствор содержит от 0,5 до 2 вес.% концентрированной водной композиции.
10. Способ для увлажнения почвы по п.8, где водный раствор дополнительно содержит от 0,01 до 8 вес.% активных агрохимических ингредиентов.
11. Способ для увлажнения почвы по п.8, где компатибилизатор представляет собой глицерин.
12. Способ для увлажнения почвы по п.8, где поверхностно-активное вещество выбрано из группы, состоящей из солей алкилсульфоянтарных кислот и анионных сложных эфиров алкилполигликозидов.
