close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

Патент BY12424

код для вставкиСкачать
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ПАТЕНТУ
РЕСПУБЛИКА БЕЛАРУСЬ
(46) 2009.10.30
(12)
(51) МПК (2006)
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР
ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ
СОБСТВЕННОСТИ
(54)
C 05C 9/00
СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ ПРОЧНОСТИ НА РАЗДАВЛИВАНИЕ,
УДАРНОЙ ВЯЗКОСТИ И СЖИМАЕМОСТИ МОЧЕВИНЫ И
ДОБАВКА К МОЧЕВИНЕ
(21) Номер заявки: a 20060407
(22) 2003.10.06
(85) 2006.05.06
(86) PCT/EP2003/011070, 2003.10.06
(87) WO 2005/040069, 2005.05.06
(43) 2006.10.30
(71) Заявитель: ЯРА ИНТЕРНЭШНЛ
АСА (NO)
(72) Авторы: БЕЙПОСТ, Эрик (NL);
ВАНМАРКЕ, Люк (BE); ВАН ДЕР
ХУВЕН, Йохн (NL); ВАН БЕЛЗЕН,
Руд (NL)
BY 12424 C1 2009.10.30
BY (11) 12424
(13) C1
(19)
(73) Патентообладатель:
НЭШНЛ АСА (NO)
(56) WO 02/20471 A2.
US 4063919, 1977.
WO 93/09171.
US 4812158, 1989.
BY 909 C1, 1995.
ЯРА
ИНТЕР-
(57)
1. Способ улучшения прочности на раздавливание, ударной вязкости и сжимаемости
гранул мочевины, при котором к расплаву мочевины добавляют смесь поливинилового
соединения и органического соединения, молекула которого содержит 1-10 атомов углерода и 1-10 полярных органических групп, в количестве не более 10 мас. %, при этом количество полярного органического соединения составляет не более 1 мас. % в расчете на
мочевину.
2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что используют органическое соединение, в
котором полярные органические группы выбирают из группы, включающей карбоксильную группу, гидроксильную группу, аминогруппу и/или амидогруппу.
3. Способ по п. 1 или 2, отличающийся тем, что используют полярное органическое
соединение, содержащее 2-5 атомов углерода.
4. Способ по любому из пп. 1-3, отличающийся тем, что в качестве полярного органического соединения используют пентаэритрит.
5. Способ по любому из пп. 1-4, отличающийся тем, что полярное органическое соединение используют в количестве 5-100 м.д. в расчете на мочевину.
6. Способ по любому из пп. 1-5, отличающийся тем, что в качестве поливинилового
соединения используют соединение формулы -(CHX-CHY)n-, где n равно 4-10000, X и Y
независимо друг от друга выбирают из группы, включающей атом водорода и полярную
органическую группу.
7. Способ по любому из пп. 1-6, отличающийся тем, что в качестве поливинилового
соединения используют соединение формулы -(CHX-CHY)n-, где n равно 4-10000, X и Y
независимо друг от друга выбирают из группы, включающей атом водорода и полярную
органическую группу, при этом полярную органическую группу выбирают из группы,
BY 12424 C1 2009.10.30
включающей карбоксильную группу, сложноэфирную группу, гидроксильную группу,
аминогруппу и амидогруппу.
8. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что в качестве поливинилового
соединения используют соединение формулы -(CHX-CHY)n-, где n равно 4-10000, X представляет собой атом водорода и Y по существу представляет собой гидроксильную группу.
9. Способ по любому из пп. 1-7, отличающийся тем, что используют поливиниловое
соединение, в котором, по меньшей мере, 70 %, предпочтительно, по меньшей мере, 95 %
Y составляет гидроксильная группа.
10. Способ по любому из пп. 1-9, отличающийся тем, что смесь используют в виде
водного раствора с концентрацией 0,5-25,0 мас. %.
11. Способ по любому из пп. 1-10, отличающийся тем, что смесь используют в виде
водного раствора с концентрацией 1-20 мас. %.
12. Способ по любому из пп. 1-11, отличающийся тем, что смесь используют в виде
водного раствора с концентрацией 100-10000 м.д., предпочтительно 500-3000 м.д.
13. Применение смеси, включающей поливиниловое соединение и органическое соединение, молекула которого состоит из 1-10 атомов углерода и 1-10 полярных органических групп, в качестве добавки к мочевине для улучшения прочности на раздавливание,
ударной вязкости и сжимаемости гранул мочевины.
Настоящее изобретение относится к способу улучшения прочности на раздавливание,
ударной вязкости и сжимаемости гранул мочевины путем добавления к мочевине смеси
поливинилового соединения и органического соединения.
Общеизвестно, что грануляты мочевины подвергаются раздавливанию в процессе получения, хранения и транспортировки. До 25 мас. % гранулята мочевины может дробиться, если мочевинное удобрение перемещается в емкость для хранения или судно для
хранения при относительно высокой температуре, например выше 40 °С. Даже при том,
что гранулят мочевины как таковой плохо адсорбирует любую влагу и фактически не восприимчив к слеживанию, высокий процент раздавленных гранул приводит к проблемам
образования пыли со значительной склонностью к слеживанию.
Также известно, что некоторые химические композиции могут использоваться в качестве добавки для улучшения прочности на раздавливание, снижения склонности к слеживанию и улучшения влагонепроницаемости. Формальдегид, гексаметилентетрамин и
продукты реакции конденсации формальдегида и мочевины применяются в качестве добавок, улучшающих прочность на раздавливание, в то время как комбинация поли(винилацетат)/поверхностно-активное вещество (патент США № 4812158) используется
для снижения склонности к слеживанию. Но все эти добавки должны добавляться в относительно больших количествах, либо работу с ними затрудняют их токсические свойства.
Кроме того, применение поверхностно-активного компонента, который является компонентом смеси поли(винилацетат)/поверхностно-активное вещество, приводит к повышению пенообразования при промышленном применении мочевины, таком как производство
полимеров, в то время как производные формальдегида не подходят для производства меламина. Существует также более важное отличие, относящееся к применению добавок. И
производные формальдегида, и композиции согласно данному изобретению смешиваются
с расплавом мочевины. А комбинация поливинилацетат/поверхностно-активное вещество
наносится опрыскиванием на предварительно полученную гранулу.
В заявке на патент Великобритании GB-A-1217106 описывается способ снижения слеживания мочевины применением поли(винилового спирта) с высокой молекулярной массой в качестве добавки, препятствующей слеживанию. Точнее, согласно представленному
способу, водный раствор добавки смешивается с водным раствором мочевины. Предпоч2
BY 12424 C1 2009.10.30
тительно количество вводимой добавки составляет от 0,005 до 5 мас. % из расчета на массу мочевины. Концентрация исходного водного раствора мочевины равна 80 %, согласно
приведенному примеру; после добавления раствора добавки происходит повышение концентрации до 95 % при повышенной температуре, после чего мочевине дают возможность
кристаллизоваться охлаждением.
В патенте WO 02/20471 описывается способ, в котором комбинация поливинилового
соединения и неорганических солей смешивается с расплавом мочевины. Показано, что и
прочность на раздавливание и ударная вязкость полученного гранулята улучшаются по
сравнению с необработанной мочевиной. Кроме того, было обнаружено, что сжимаемость
мочевины существенно снижается. Последнее может представлять собой значительное
преимущество, поскольку грануляты мочевины будут менее склонны к деформации при
хранении. Однако введение в мочевину неорганических солей, таких как сульфат алюминия, приводит к значительному снижению рН при растворении мочевины в воде. Это может явиться значительным недостатком при промышленном применении мочевины, таком
как производство полимеров.
Таким образом, предметом настоящего изобретения является предоставление способа,
посредством которого получают мочевину, обладающую улучшенной прочностью на раздавливание и ударной вязкостью, а также низкой сжимаемостью, и посредством которого
устраняются описанные выше недостатки.
Было обнаружено, что добавление к расплаву мочевины смеси поливинилового соединения и органического соединения, молекула которого содержит 1-10 атомов углерода
и 1-10 полярных органических групп, в количестве не более 10 мас. %, приводит к улучшению прочности на раздавливание, ударной вязкости и сжимаемости гранул мочевины,
при этом количество полярного органического соединения составляет не более 1 мас. % в
расчете на мочевину. Органические компоненты могут добавляться к расплаву мочевины
либо отдельно, либо вместе с водным раствором поливинилового соединения. Согласно
предпочтительному примеру осуществления настоящего изобретения используют органическое соединение, в котором полярные органические группы выбирают из группы, включающей карбоксильную группу, гидроксильную группу, аминогруппу и/или амидогруппу.
Предпочтительно используют полярное органическое соединение, содержащее 2-5 атомов
углерода.
В качестве поливинилового соединения предпочтительно используют соединение формулы (CHX-CHY)n, где n = 4-10000, и X и Y независимо друг от друга выбирают из группы,
включающей атом водорода и полярную органическую группу, при этом в предпочтительном варианте осуществления полярную органическую группу выбирают из группы, включающей карбоксильную группу, сложноэфирную группу, гидроксильную группу,
аминогруппу и амидогруппу. X предпочтительно представляет собой атом водорода, и Y по
существу представляет собой гидроксильную группу, при этом гидроксильная группа составляет, по меньшей мере, 70 %, предпочтительно, по меньшей мере, 95 % Y.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения смесь
используют в виде водного раствора с концентрацией 0,5-25,0 мас. %, предпочтительно 120 мас. %, в расчете на количество мочевины. Также предпочтительно смесь используют в
виде водного раствора с концентрацией 100-10000 м.д., предпочтительно 500-3000 м.д.
Настоящая заявка также относится к применению смеси поливинилового соединения
и органического соединения, молекула которого содержит 1-10 атомов углерода и 1-10
полярных органических групп, в качестве добавки к мочевине, поливинилового соединения и небольших молекул, содержащих гидроксильные группы, приводящей к улучшенной твердости и сниженной сжимаемости композиции по сравнению с необработанной
мочевиной. Предпочтительно поливиниловое соединение представляет собой поливиниловый спирт, в то время как предпочтительное органическое соединение с небольшой полярной молекулой, как установлено, представляет собой пентаэритрит.
3
BY 12424 C1 2009.10.30
Для демонстрации эффекта настоящего изобретения был проведен ряд экспериментов
с применением способов, которые являются показательными для получения и испытания
качества полученных гранул мочевины.
Гранулы (пеллеты) мочевины были получены смешением расплава мочевины с водным раствором добавки (концентрации которого указаны в экспериментах). Гранулы мочевины формовали, давая возможность каплям расплава мочевины стекать в
алифатическое масло с вязкостью от 10 до 50 сантипуаз при 80 °С. После кристаллизации
гранулы были удалены из масла и промыты хлороформом для удаления масла. Гранулы
были просеяны для получения конкретного размера. Гранулы высушивали в псевдоожиженном слое в течение 1 часа при температуре примерно 40 °С. Гранулы были собраны и
хранились в герметичной емкости до количественного определения прочности на раздавливание и ударной вязкости.
Гранулы (пеллеты) мочевины были получены смешением водного раствора добавки (с
концентрациями, указанными в экспериментах) с расплавом мочевины, состоящим из
99,7 % мас./мас. мочевины и 0,3 % мас./мас. воды. После этого гранулы мочевины формовали, давая возможность каплям расплава мочевины падать отдельно с высоты 1 см на
листовое стекло. После затвердевания гранулы счищали с листового стекла, и мелкие кусочки были удалены с помощью сита. Гранулы были собраны и хранились в герметичной
емкости до определения сжимаемости.
Прочность на раздавливание была определена в соответствии с методом IFDC S-115.
Ударная вязкость была измерена в соответствии с методом IFDC S-118.
Сжимаемость была определена следующим образом. Прозрачная круглая трубка с
внутренним диаметром 3 см была заполнена 40 г гранулированной мочевины при комнатной температуре. В трубку был вставлен плунжер, с помощью которого к образцу было
применено давление примерно 600 кПа. Непосредственно после применения повышенного давления и через 24 часа была измерена высота столбика мочевины. Исходя из двух полученных значений, была вычислена относительная разность высоты (высота ( %)),
которая является мерой сжимаемости.
Эксперимент 1
В соответствии с методикой, описанной выше, к расплаву мочевины добавляют различные органические соединения с небольшими полярными молекулами и поливиниловый спирт.
Добавка
Чистая мочевина
1000 м.д. раствора 12 мас. % PVA
(>99 % гидролизовано) в H2О
1000 м.д. раствора 12 мас. % PVA и
1 % мас./мас. гликоля в H2O
1000 м.д. раствора 12 мас. % PVA и
1 % мас./мас. глицерина в H2O
1000 м.д. раствора 12 мас. % PVA и
1 % мас./мас. 1,4-бутандиола в Н2О
1000 м.д. раствора 12 мас. % PVA и
1 % мас./мас. диметилолмочевины
в H2O
1000 м.д. раствора 12 мас. % PVA и
1 % мас./мас. пентаэритрита в H2О
Прочность на Ударная вязкость Сжимаемость
раздавливание (н) (% разрушения) (∆ высоты, %)
13
75
16
18
30
11
21
35
9
21
32
9
18
36
10
21
29
8
20
19
3
4
BY 12424 C1 2009.10.30
Продолжение таблицы
1000 м.д. раствора 12 мас. % PVA и
1 % мас./мас. бисгидроксиметилпропионовой кислоты в H2O
1000 м.д. раствора 12 мас. % PVA и
1 % мас./мас. винной кислоты в
H2O
1000 м.д. раствора 12 мас. % PVA и
1 % мас./мас. лимонной кислоты в
H2О
1000 м.д. раствора 12 мас. % PVA и
1 % мас./мас. молочной кислоты в
H2О
1000 м.д. 12 мас. % PVA и
1 % мас./мас. раствора янтарной
кислоты в H2О
1000 м.д. 12 мас. % PVA и
1 % мас./мас. раствора глюконовой
кислоты в H2O
19
32
4
17
39
5
14
46
9
16
55
7
15
50
6
14
49
9
Данный эксперимент показывает, что твердость и сжимаемость гранулятов мочевины
улучшаются при добавлении поливинилового соединения и органических соединений с
небольшими полярными молекулами. Установлено, что среди указанных полярных компонентов пентаэритрит обеспечивает наиболее заметный эффект.
Эксперимент 2
Для выбора поливинилового соединения с наилучшим действием к расплаву мочевины в сочетании с пентаэритритом добавляют различные поливиниловые производные.
Добавка
Чистая мочевина
1000 м.д. 12 мас. % PVA (>99 %
гидролизовано) в H2О
1000 м.д. раствора 12 мас. %
PVA (>99 % гидролизовано) и
1 мас. % пентаэритрита в H2О
1000 м.д. 12 мас. % PVA (83 % гидролизовано) в H2О
1000 м.д. раствора 12 мас. % PVA
(83 % гидролизовано) и 1 мас. %
пентаэритрита в H2О
1000 м.д. 12 мас. % раствора полималеиновой кислоты в H2О
1000 м.д. раствора 12 мас. % полималеиновой кислоты и 1 мас. %
пентаэритрита в H2O
Прочность на Ударная вязкость Сжимаемость
раздавливание (н) (% разрушения) (∆ высоты, %)
13
75
16
18
30
11
20
19
3
19
28
9
19
19
4
15
60
14
17
51
9
Данный эксперимент показывает, что добавление комбинации поливинилового соединения и пентаэритрита к расплаву мочевины приводит к получению гранулята мочевины с
5
BY 12424 C1 2009.10.30
низкой сжимаемостью и хорошей твердостью. Наилучшая характеристика была получена
при использовании комбинации поливинилового спирта и пентаэритрита.
Эксперимент 3
Для определения оптимального соотношения поливинилового соединения и органического соединения с небольшими полярными молекулами пентаэритрит смешивают с поливиниловым спиртом в различных соотношениях и добавляют к расплаву мочевины.
Добавка
Чистая мочевина
1000 м.д. 12 мас. % PVA в Н2О
1000 м.д. раствора 12 мас. % PVA и
0,1 % мас./мас. пентаэритрита в H2О
1000 м.д. раствора 12 мас. % PVA и
0,5 % мас./мас. пентаэритрита в H2O
1000 м.д. раствора 12 мас. % PVA и
1 % мас./мас. пентаэритрита в H2O
1000 м.д. раствора 12 мас. % PVA и
1,5 % мас./мас. пентаэритрита в H2О
1000 м.д. раствора 12 мас. % PVA и
2,0 % мас./мас. пентаэритрита в H2O
1000 м.д. раствора 12 мас. % PVA и
3 % мас./мас. пентаэритрита в H2О
1000 м.д. раствора 12 мас. % PVA и
5 % мас./мас. пентаэритрита в H2О
Прочность на раз- Ударная вяз- Сжимаемость (∆
давливание (н)
кость (%)
высоты, %)
13
75
16
18
30
11
20
28
8
21
25
5
20
19
3
19
21
3
20
23
4
18
26
6
18
30
7
Исходя из 12 % мас./мас. поливинилового спирта, наилучшие результаты достигнуты
в присутствии от 0,5 до 1,5 % мас./мас. пентаэритрита.
Эксперимент 4
Для определения оптимального уровня дозировки оптимальной смеси эксперимента 3
к расплаву мочевины добавляют различные количества данной смеси.
Добавка
Чистая мочевина
500 м.д. раствора 12 мас. % PVA и
1,0 мас. % пентаэритрита в H2О
750 м.д. раствора 12 мас. % PVA и
1,0 мас. % пентаэритрита в H2О
1000 м.д. раствора 12 мас. % PVA и
1,0 мас. % пентаэритрита в H2О
1250 м.д. раствора 12 мас. % PVA и
1,0 мас. % пентаэритрита в H2О
1500 м.д. раствора 12 мас. % PVA и
1,0 мас. % пентаэритрита в H2О
2000 м.д. раствора 12 мас. % PVA и
1,0 мас. % пентаэритрита в Н2О
3000 м.д. раствора 12 мас. % PVA и
1,0 мас. % пентаэритрита в H2O
Прочность на раз- Ударная вязкость Сжимаемость
давливание (н)
(% разрушения) (∆ высоты, %)
13
75
16
12
57
16
15
42
9
20
19
3
21
24
4
20
21
4
19
27
5
20
32
8
6
BY 12424 C1 2009.10.30
Данный эксперимент показывает, что оптимальная дозировка в расплав мочевины добавки, включающей поливиниловый спирт и пентаэритрит, находится в интервале от 750
до 1500 м.д. из расчета на массу мочевины.
Национальный центр интеллектуальной собственности.
220034, г. Минск, ул. Козлова, 20.
7
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
0
Размер файла
108 Кб
Теги
by12424, патент
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа