有效增加土壤中的水分保留的保濕劑組合物和鑒定其的有關(guān)方法
【專利說明】有效增加土壤中的水分保留的保濕劑組合物和鑒定其的有 關(guān)方法
[0001] 發(fā)明背景 1.發(fā)明領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明一般地涉及增加土壤中水分保留的方法，和更特別地涉及鑒定有效增加土 壤水分保留率的保濕劑組合物的方法。
[0003] 2.有關(guān)技術(shù)的描述
[0004] 水蒸發(fā)控制是許多應(yīng)用、特別是農(nóng)業(yè)、園林和建筑業(yè)的重要考慮方面。作為一例， 農(nóng)業(yè)和園林業(yè)中的頂噴霧灌溉方法一般具有低劣的效率，其可歸因于水的蒸發(fā)損失。從而， 希望使得蒸發(fā)最小化以增加灌溉水和"自然來源"水比如雨水和露水的可獲得性，其由植 物比如農(nóng)作物、禾本科草和裝飾性植物吸收。在建筑業(yè)中，空氣傳播的灰塵常常是令人討厭 的并且能夠?qū)е陆】祮栴}或機(jī)械損害。水常常在建筑場(chǎng)所或土路上用于灰塵控制。然而， 在干燥浸濕表面時(shí)環(huán)境灰塵可以變?yōu)閱栴}，原因是希望使水蒸發(fā)最小化以延長(zhǎng)灰塵控制處 理有效的時(shí)間間隔。
[0005] 過去已開發(fā)了減緩水蒸發(fā)的方法，特別是用于園林應(yīng)用。例如，已應(yīng)用草坪種子組 合物，其包括吸收性纖維材料和禾本科草種子的組合，其中吸收性纖維材料發(fā)揮減緩水蒸 發(fā)以促進(jìn)禾本科草種子生長(zhǎng)的作用。然而，這種組合的施用能夠是繁復(fù)的，所述組合物的潤(rùn) 濕施用被難可栗性妨礙，所述難可栗性是由于吸收性纖維材料的存在。
[0006] 已預(yù)先開發(fā)了吸收性聚合物。例如，超吸收性聚合物（本領(lǐng)域常常稱為SAPs)對(duì) 于各種施用是熟知的并且具有吸收其重量許多倍的水的能力。SAPs可以以各種化學(xué)形式商 購(gòu)，包括取代的和未經(jīng)取代的天然和合成聚合物，比如淀粉的水解產(chǎn)物丙烯腈接枝聚合物， 羧甲纖維素，交聯(lián)聚丙烯酸類，磺化聚苯乙烯，水解的聚丙烯酰胺，聚乙烯醇，聚乙烯基吡咯 烷酮，聚丙烯腈等。SAPs已知用于各種應(yīng)用比如衛(wèi)生物品或液體吸收功能是主要關(guān)注點(diǎn)的 其它應(yīng)用。然而，一旦吸收液體，許多SAPs則不容易釋放液體，從而許多SAPs可以并不理 想地用于水化應(yīng)用，其中希望的是液體的緩慢蒸發(fā)并且仍提供液體進(jìn)入周圍環(huán)境的釋放。
[0007] 異氰酸酯和聚酯一元醇的保濕劑組合物也在本領(lǐng)域中用作潤(rùn)滑劑、表面活性劑和 增稠劑，其用于包括其它含烏拉坦的化合物的樹脂系統(tǒng)當(dāng)中。額外地，聚酯一元醇已用于異 氰酸酯預(yù)聚物中，其中一元醇用來與異氰酸酯預(yù)聚物中剩余的異氰酸酯基團(tuán)封端多異氰酸 酯，以防止進(jìn)一步反應(yīng)。
[0008] 鑒于前述內(nèi)容，仍有機(jī)會(huì)提供增加土壤中保留的水分的方法，用于確定在施用濃 度的范圍內(nèi)增加水分保留的新組合物。
[0009] 發(fā)明概要和優(yōu)勢(shì)
[0010] 本發(fā)明通過向土壤施用有效量的有效保濕劑組合物提供增加土壤中的水分保留 的方法。有效保濕劑組合物鑒定如下：以最小保濕劑濃度水平、以大于最小保濕劑濃度水平 的第一保濕劑濃度水平、和以大于第一保濕劑濃度水平的最大保濕劑濃度水平向土壤施用 保濕劑組合物，并且確定在各施用的保濕劑濃度水平的平均水分含量。方法還包括產(chǎn)生平 均斜率曲線：將各施用的保濕劑濃度水平的土壤平均水分含量作圖。方法還包括確定保濕 劑組合物是增加土壤中的水分保留的有效保濕劑組合物，其條件是所產(chǎn)生的平均斜率曲線 沿從最小保濕劑濃度水平至最大保濕劑濃度水平的平均斜率曲線的全部長(zhǎng)度提供增加的 平均水分含量，并且所產(chǎn)生的平均斜率曲線具有〇. 05或更小的P值。
[0011] 在有關(guān)的實(shí)施方式中，該方法能夠擴(kuò)展至鑒定特定保濕劑組合物，其能夠在相似 土壤的較大子集或在相似土壤的全部類別中有效。例如，在某些實(shí)施方式中，通過上述方法 開發(fā)的多元醇組合物已被發(fā)現(xiàn)在全世界存在的絕大多數(shù)土壤類型中有效地增加水分保留 水平，所述土壤類型的代表是美國(guó)各地存在4種代表性的土壤類型。
[0012] 本發(fā)明也提供用于施用至一種或多種土壤的有效保濕劑組合物并且經(jīng)處理的土 壤包括有效保濕劑組合物。
[0013] 本發(fā)明方法提供統(tǒng)計(jì)學(xué)上可靠且可重復(fù)的方法，用于鑒定保濕劑組合物，其能夠 有效增加特別土壤或緊密相關(guān)類別的土壤中的水分保留。
【附圖說明】
[0014] 本發(fā)明的其它優(yōu)勢(shì)會(huì)并容易地認(rèn)識(shí)到，通過參考下述詳述并與附圖一起考慮則能 被更好地理解。
[0015] 圖1和2說明擬合模型分析圖，其按照本發(fā)明方法用兩個(gè)Mettler濕度天平，作圖 1種保濕劑組合物（樣品A)在4種代表性土壤類型中的水分含量。
[0016] 圖3和4說明擬合模型分析圖，其按照本發(fā)明方法用兩個(gè)Mettler濕度天平，作圖 1種保濕劑組合物（樣品B)在4種代表性土壤類型中的水分含量。
[0017] 圖5和6說明擬合模型分析圖，其按照本發(fā)明方法用兩個(gè)Mettler濕度天平，作圖 1種保濕劑組合物（樣品C)在4種代表性土壤類型中的水分含量。
[0018] 圖7和8說明擬合模型分析圖，其按照本發(fā)明方法用兩個(gè)Mettler濕度天平，作圖 1種保濕劑組合物（樣品D)在4種代表性土壤類型中的水分含量。
[0019] 圖9和10說明擬合模型分析圖，其按照本發(fā)明方法用兩個(gè)Mettler濕度天平，作 圖1種保濕劑組合物（樣品E)在4種代表性土壤類型中的水分含量。
[0020] 圖11和12說明擬合模型分析圖，其按照本發(fā)明方法用兩個(gè)Mettler濕度天平，作 圖1種保濕劑組合物（樣品F)在4種代表性土壤類型中的水分含量。
[0021] 圖13和14說明擬合模型分析圖，其按照本發(fā)明方法用兩個(gè)Mettler濕度天平，作 圖1種保濕劑組合物（樣品G)在4種代表性土壤類型中的水分含量。
[0022] 圖15和16說明擬合模型分析圖，其按照本發(fā)明方法用兩個(gè)Mettler濕度天平，作 圖1種保濕劑組合物（樣品H)在4種代表性土壤類型中的水分含量。
[0023] 圖17和18說明擬合模型分析圖，其按照本發(fā)明方法用兩個(gè)Mettler濕度天平，作 圖1種保濕劑組合物（樣品I)在4種代表性土壤類型中的水分含量。
[0024] 圖19和20說明擬合模型分析圖，其按照本發(fā)明方法用兩個(gè)Mettler濕度天平，作 圖1種保濕劑組合物（樣品J)在4種代表性土壤類型中的水分含量。
[0025] 發(fā)明詳述
[0026] 提供用于增加土壤中水分保留的方法。更特別地，本發(fā)明提供鑒定在以有效量施 用至土壤時(shí)有效增加土壤的水分保留率的保濕劑組合物的方法。也提供所述方法獲得的有 效保濕劑組合物，用于特別的土壤或土壤類別上。
[0027] 保濕劑組合物（常常呈含極性液體組分的溶液形式）一般施用至土壤以形成經(jīng)處 理的土壤并且在用溶液處理土壤之后減緩蒸發(fā)率或極性液體組分從溶液損失。甚至在蒸發(fā) 或極性液體組分從溶液損失之后，保濕劑組合物還可以保留在土壤上。由此，土壤上剩余的 保濕劑組合物能夠保留隨后施用至經(jīng)處理的土壤上或在施用保濕劑組合物之前已存在于 土壤上的極性液體。保濕劑組合物理想地用于希望減緩蒸發(fā)或極性液體從土壤損失的應(yīng)用 比如農(nóng)業(yè)、植物和建筑業(yè)中，進(jìn)一步詳細(xì)描述如下。
[0028] 〃極性液體組分〃是指任意極性化合物或所述化合物的組合，其在約21°C的環(huán)境 溫度是液體并且存在于溶液當(dāng)中（除本文提及的不同組分比如保濕劑組合物，其特別定義 為不同于極性液體組分的）。從而，極性液體組分可以含有一種或多種極性液體化合物，包 括但不限于水；醇比如甲醇、乙醇、丙醇和丁醇；酸比如乙酸和甲酸；及其組合。對(duì)于絕大多 數(shù)應(yīng)用，極性液體組分一般基本上僅包括水。換言之，在該實(shí)施方式中，極性液體組分一般 僅包括水，但是雜質(zhì)或可以符合極性液體化合物定義但不欲包含入溶液中的其它化合物也 可以在溶液中以痕量的量存在（也即，其合并量小于或等于1%重量，按極性液體組分總重 量計(jì)）。除了水之外或作為水的備擇，極性液體組分還可以包括防凍劑化合物比如丙二醇 和/或乙二醇。應(yīng)認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明可用于其中希望保留任何極性液體組分的任何應(yīng)用（希 望減緩蒸發(fā)或極性液體組分損失），從而某些應(yīng)用可以得益于溶液中作為極性液體組分存 在的極性液體化合物的組合，或者可以得益于除水外的極性液體的存在。
[0029] 出于本發(fā)明意圖，術(shù)語〃極性液體〃或〃極性液體組分〃在其涉及土壤時(shí)可以另 選地稱為"水分〃。從而，例如術(shù)語"水分含量"在涉及土壤時(shí)是指土壤的極性液體含量或 極性液體組分含量。類似地，術(shù)語〃保留水分〃在涉及土壤時(shí)是指土壤保留極性液體或極 性液體組分的能力。再換言之，在本文中術(shù)語〃水分〃可與術(shù)語〃極性液體〃互換使用。
[0030] 待用保濕劑組合物處理的土壤是指用于多種意圖的各種類型的土壤。例如，在一 種實(shí)施方式中，保濕劑組合物可以施用至土壤，其意圖包括但不限于減少灰塵，水化和抑制 液體和/或半固體組合物固化（例如提供延長(zhǎng)的水化）。在全部實(shí)施方式中，在臨施用保濕 劑組合物至土壤上之前，土壤可以是未受干擾的。更特別地，土壤在臨施用保濕劑組合物之 前可以處理于地面上或在鑄造（found)狀態(tài)中。
[0031] 如上文所述，本發(fā)明一般地涉及確定特別的保濕劑組合物是否是〃有效保濕劑組 合物"的方法，其在施用的保濕劑水平濃度范圍內(nèi)增加特別土壤或相似類別的土壤的水分 保留。然后，方法可以拓展用于確定特別類型的保濕劑組合物是否適用于一種或一類特別 的土壤中。
[0032] 通常，本發(fā)明方法牽涉確定特別的土壤，評(píng)價(jià)其水分含量和測(cè)試土壤樣品（也即， 土壤樣品）以