專利名稱：改進(jìn)尿素抗碎強(qiáng)度、抗沖擊性與可壓縮性的方法和尿素組合物的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過在尿素內(nèi)添加組合物而改進(jìn)尿素顆粒的抗碎強(qiáng)度、抗沖擊性和可壓縮性的方法。
通常已知尿素顆粒易在生產(chǎn)、存儲(chǔ)和運(yùn)輸期間粉碎。如果尿素肥料在較高溫度例如超過40℃被移入儲(chǔ)罐或儲(chǔ)料船，則高達(dá)25wt％的尿素顆粒可被壓碎。即使尿素顆粒本身幾乎不吸收任何水分，并且實(shí)際上不易結(jié)塊，但高百分比的被壓碎顆粒確實(shí)導(dǎo)致粉塵問題并具有很強(qiáng)的結(jié)塊趨向。
還已知許多化學(xué)品組合物能被用作添加劑以改進(jìn)抗碎強(qiáng)度、結(jié)塊趨向和耐潮性。甲醛、六亞甲基四胺和甲醛/尿素冷凝產(chǎn)品被用作抗碎強(qiáng)度改進(jìn)劑，同時(shí)使用聚(乙酸乙烯酯)/表面活性劑組合(US4812158)來減少結(jié)塊趨向。所有這些添加劑必須或者以相對大的量添加，或者其毒性特征使它們難于處理。而且，當(dāng)將尿素用于例如樹脂生產(chǎn)的工業(yè)應(yīng)用時(shí)，如在聚(乙酸乙烯酯)/表面活性劑中使用表面活性組分導(dǎo)致泡沫增加，同時(shí)甲醛衍生物在生產(chǎn)三聚氰胺時(shí)是不適合的。相對于使用添加劑還存在一個(gè)較大的差異。甲醛衍生物和根據(jù)本發(fā)明的組合物被摻合到尿素熔體中。然而，聚乙酸乙烯酯/表面活性劑組合被噴灑到預(yù)先形成的顆粒上。
GB-A-1217106描述了一種通過使用具有高分子量的聚(乙烯醇)作為防結(jié)塊添加劑來減少尿素結(jié)塊的方法。更具體而言，根據(jù)這種方法，添加劑的水溶液被摻合到尿素的水溶液中。優(yōu)選地，基于尿素重量計(jì)，0.005到5wt％的添加劑被摻合。根據(jù)所提供的實(shí)施例，最初尿素水溶液的濃度是80％；在摻合添加劑溶液后，高溫下濃度高達(dá)95％，其后，尿素可通過冷卻結(jié)晶。
專利WO02/20471公開了一種把聚乙烯類化合物和無機(jī)鹽的組合與尿素熔體摻合的方法。與未經(jīng)處理的尿素相比，所得顆粒的抗碎強(qiáng)度和抗沖擊性都出現(xiàn)改進(jìn)。另外，發(fā)現(xiàn)尿素的可壓縮性顯著減小。后一觀測結(jié)果可以是很大的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槟蛩仡w粒在存儲(chǔ)時(shí)將更不易變形。然而，在尿素中引入無機(jī)鹽，例如硫酸鋁，導(dǎo)致在水中溶解尿素時(shí)，pH值的較大降低。這可成為在工業(yè)應(yīng)用中，例如樹脂生產(chǎn)中使用尿素的重要的不利情況。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種方法，通過該方法獲得抗碎強(qiáng)度和抗沖擊性得到改進(jìn)的以及低可壓縮性的尿素，并且通過該方法克服上述的缺點(diǎn)。
已經(jīng)發(fā)現(xiàn)將包括聚乙烯類化合物和由1-10個(gè)碳原子和1-10個(gè)極性有機(jī)基團(tuán)組成的有機(jī)分子的組合物添加到尿素熔體中使得所形成的尿素顆粒的硬度和可壓縮性都得到改進(jìn)。有機(jī)組分可單獨(dú)地添加到熔融的尿素中或者與聚乙烯類化合物的水溶液一起添加到熔融的尿素中。根據(jù)優(yōu)選的實(shí)施方案，小的有機(jī)分子的添加總量為至多10wt％，基于尿素總量計(jì)。本申請涉及尿素、聚乙烯類化合物和含羥基的小分子的的緊密混合物，與未經(jīng)處理的尿素相比，其導(dǎo)致組合物的硬度增加和可壓縮性降低。優(yōu)選地，聚乙烯類化合物為聚乙烯醇，而發(fā)現(xiàn)優(yōu)選的小的極性有機(jī)分子是季戊四醇。
為了證明本發(fā)明的效果，進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)，使用的方法對生產(chǎn)和檢驗(yàn)所生產(chǎn)的尿素顆粒質(zhì)量有代表性。
通過混合尿素熔體和添加劑的水溶液(濃度在實(shí)驗(yàn)中說明)制備尿素丸。通過使熔融的尿素滴落在脂族油(在80℃粘度為10-50厘泊)中而形成尿素丸。在結(jié)晶后，將這些丸從油中取走并用三氯甲烷洗滌以除去油。篩分這些丸以獲得特定尺寸。這些丸在流化床中在約40℃干燥1小時(shí)。把它們收集并保存在密封的燒瓶中直到測量抗碎強(qiáng)度和抗沖擊性。
通過摻合添加劑的水溶液(濃度在實(shí)驗(yàn)中說明)和由99.7w/w％尿素和0.3w/w％水組成的尿素熔體生產(chǎn)尿素小球。其后，通過使熔融的尿素滴分別地從1厘米的高度落到玻璃板上形成尿素小球。在固化后，將這些小球從玻璃板上刮下，用篩子除去細(xì)屑。收集這些小球并保存在密封的瓶子中直到測量可壓縮性。
抗碎強(qiáng)度通過IFDC S-115方法測定?？箾_擊性通過IFDC S-118方法測量。
可壓縮性的測定如下。在室溫，用40g尿素小球裝滿內(nèi)直徑為3厘米的透明圓管。在圓管上帶有柱塞，通過該柱塞將約600kPa的壓力施加到樣品上。在施加過壓后立即測量尿素柱的高度，并在24小時(shí)之后再次測量尿素柱的高度。由這兩個(gè)值計(jì)算高度的相對差(高度(％))，其為可壓縮性的量度。
實(shí)驗(yàn)1按照上述的方法，將大量小的極性有機(jī)分子與聚乙烯醇混合并加到尿素熔體中。
該實(shí)驗(yàn)表明尿素顆粒的硬度和可壓縮性都在添加聚乙烯類化合物和小的極性有機(jī)分子后得到改進(jìn)。發(fā)現(xiàn)在這些極性組分中季戊四醇的作用最顯著。
實(shí)驗(yàn)2為選擇性能最佳的聚乙烯類化合物，將不同的聚合物與季戊四醇一起被添加到尿素熔體中。
該實(shí)驗(yàn)證明向尿素熔體中添加聚乙烯類化合物和季戊四醇的組合使尿素顆粒具有低的可壓縮性和良好的強(qiáng)度。當(dāng)使用聚乙烯醇和季戊四醇的組合時(shí)，得到最佳的性能。
實(shí)驗(yàn)3為發(fā)現(xiàn)聚乙烯類化合物和小的極性有機(jī)化合物之間的最適比率，將季戊四醇與聚乙烯醇以不同比例混合并加到尿素熔體中。
當(dāng)由12m/m％的聚乙烯醇開始時(shí)，在0.5-1.5m/m％的季戊四醇存在下獲得最佳結(jié)果。
實(shí)驗(yàn)4為測定實(shí)驗(yàn)3的最佳混合物的最佳劑量水平，將不同量的該混合物被添加到尿素熔體中。
該實(shí)驗(yàn)表明包含聚乙烯醇和季戊四醇的混合物的最優(yōu)劑量為750-1500ppm，按尿素與尿素熔體的重量比。
權(quán)利要求
1.一種通過向熔融的尿素中添加化合物改進(jìn)尿素顆粒的抗碎強(qiáng)度、抗沖擊性和可壓縮性的方法，其特征在于所述化合物包括聚乙烯類化合物和由1-10個(gè)碳原子和1-10個(gè)極性有機(jī)基團(tuán)組成的有機(jī)分子。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于極性有機(jī)基團(tuán)選自羧酸、羥基、胺和/或酰胺基團(tuán)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于極性有機(jī)化合物由2-5個(gè)碳原子組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)的方法，其特征在于所述化合物是季戊四醇。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一項(xiàng)的方法，其特征在于待添加的極性有機(jī)化合物的總量是至多1wt％，基于尿素的量計(jì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1到5中任一項(xiàng)的方法，其特征在于待添加的極性有機(jī)化合物的總量是5-100ppm，基于尿素的量計(jì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一項(xiàng)的方法，其特征在于所用的聚乙烯類添加劑的通式為(CHX-CHY)n，其中n＝4-1000，并且X和Y彼此獨(dú)立地選自氫原子和極性有機(jī)基團(tuán)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1到7中的任一項(xiàng)的方法，其特征在于所用的添加劑具有權(quán)利要求7中所定義的通式，其中所述極性有機(jī)基團(tuán)選自羧基、酯基、羥基、胺基和酰胺基。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一項(xiàng)的方法，其特征在于如權(quán)利要求7或8中所述添加尿素添加劑，其中X為氫原子并且Y基本上由羥基組成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1到9中任一項(xiàng)的方法，其特征在于至少70％，優(yōu)選至少95％的Y由羥基組成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1到10中任一項(xiàng)的方法，其特征在于使用濃度為0.5到25wt％的尿素添加劑水溶液。
12.根據(jù)權(quán)利要求1到11中任一項(xiàng)的方法，其特征在于使用濃度為1到20wt％的尿素添加劑水溶液。
13.根據(jù)權(quán)利要求1到12中任一項(xiàng)的方法，其特征在于使用濃度為100到10000ppm，優(yōu)選500到3000ppm的尿素添加劑水溶液。
14.作為尿素添加劑用于根據(jù)前述權(quán)利要求中任一項(xiàng)的方法中的組合物。
全文摘要
一種通過向熔融的尿素中添加化合物改進(jìn)尿素顆粒的抗碎強(qiáng)度、抗沖擊性和可壓縮性的方法，其中所述化合物包括聚乙烯類化合物和由1－10個(gè)碳原子和1－10個(gè)極性有機(jī)基團(tuán)組成的有機(jī)分子。
文檔編號(hào)C05G3/00GK1839106SQ200380110490
公開日2006年9月27日 申請日期2003年10月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月6日
發(fā)明者E·比波斯特, L·范馬克, J·范德赫文, R·范貝爾岑 申請人:亞拉國際有限公司