Способ улучшения прочности на раздавливание, ударной вязкости и сжимаемости мочевины и добавка к мочевине

Номер патента: 12424

Опубликовано: 30.10.2009

Авторы: ВАН ДЕР ХУВЕН, Йохн, ВАН БЕЛЗЕН, Руд, ВАНМАРКЕ, Люк, БЕЙПОСТ, Эрик

Скачать PDF файл.

Текст

Смотреть все

(51) МПК (2006) НАЦИОНАЛЬНЫЙ ЦЕНТР ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ СПОСОБ УЛУЧШЕНИЯ ПРОЧНОСТИ НА РАЗДАВЛИВАНИЕ,УДАРНОЙ ВЯЗКОСТИ И СЖИМАЕМОСТИ МОЧЕВИНЫ И ДОБАВКА К МОЧЕВИНЕ(71) Заявитель ЯРА ИНТЕРНЭШНЛ АСА(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 -(-)-, гдеравно 4-10000,инезависимо 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 -(-)-, гдеравно 4-10000,инезависимо друг от друга выбирают из группы, включающей атом водорода и полярную органическую группу, при этом полярную органическую группу выбирают из группы,12424 1 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 -(-)-, гдеравно 4-10000,представляет собой атом водорода ипо 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 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 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. Предпоч 2 12424 1 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 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 (-), где 4-10000, иинезависимо 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.предпочтительно представляет собой атом водорода, ипо существу представляет собой гидроксильную группу, при этом гидроксильная группа составляет, по меньшей мере, 70 , предпочтительно, по меньшей мере, 95. 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 снебольшой полярной молекулой, как установлено, представляет собой пентаэритрит. 3 12424 1 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-115. Ударная вязкость была измерена в соответствии с методом-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. Прочность на Ударная вязкость Сжимаемость раздавливание (н) ( разрушения) ( высоты, ) 13 75 16 18 12424 1 2009.10.30 Продолжение таблицы 1000 м.д. раствора 12 мас.и 1 мас./мас. бисгидроксиметилпропионовой кислоты в 2 1000 м.д. раствора 12 мас.и 1 мас./мас. винной кислоты в 2 1000 м.д. раствора 12 мас.и 1 мас./мас. лимонной кислоты в 2 О 1000 м.д. раствора 12 мас.и 1 мас./мас. молочной кислоты в 2 О 1000 м.д. 12 мас.и 1 мас./мас. раствора янтарной кислоты в 2 О 1000 м.д. 12 мас.и 1 мас./мас. раствора глюконовой кислоты в 2 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.(99 гидролизовано) в 2 О 1000 м.д. раствора 12 мас.(99 гидролизовано) и 1 мас.пентаэритрита в 2 О 1000 м.д. 12 мас.(83 гидролизовано) в 2 О 1000 м.д. раствора 12 мас.(83 гидролизовано) и 1 мас.пентаэритрита в 2 О 1000 м.д. 12 мас.раствора полималеиновой кислоты в 2 О 1000 м.д. раствора 12 мас.полималеиновой кислоты и 1 мас.пентаэритрита в 2 Прочность на Ударная вязкость Сжимаемость раздавливание (н) ( разрушения) ( высоты, ) 13 75 16 18 Данный эксперимент показывает, что добавление комбинации поливинилового соединения и пентаэритрита к расплаву мочевины приводит к получению гранулята мочевины с 5 12424 1 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.в Н 2 О 1000 м.д. раствора 12 мас.и 0,1 мас./мас. пентаэритрита в 2 О 1000 м.д. раствора 12 мас.и 0,5 мас./мас. пентаэритрита в 2 1000 м.д. раствора 12 мас.и 1 мас./мас. пентаэритрита в 2 1000 м.д. раствора 12 мас.и 1,5 мас./мас. пентаэритрита в 2 О 1000 м.д. раствора 12 мас.и 2,0 мас./мас. пентаэритрита в 2 1000 м.д. раствора 12 мас.и 3 мас./мас. пентаэритрита в 2 О 1000 м.д. раствора 12 мас.и 5 мас./мас. пентаэритрита в 2 О 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.и 1,0 мас.пентаэритрита в 2 О 750 м.д. раствора 12 мас.и 1,0 мас.пентаэритрита в 2 О 1000 м.д. раствора 12 мас.и 1,0 мас.пентаэритрита в 2 О 1250 м.д. раствора 12 мас.и 1,0 мас.пентаэритрита в 2 О 1500 м.д. раствора 12 мас.и 1,0 мас.пентаэритрита в 2 О 2000 м.д. раствора 12 мас.и 1,0 мас.пентаэритрита в Н 2 О 3000 м.д. раствора 12 мас.и 1,0 мас.пентаэритрита в 2 Прочность на раз- Ударная вязкость Сжимаемость давливание (н) 12424 1 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

МПК / Метки

МПК: C05C 9/00

Метки: мочевине, добавка, способ, ударной, мочевины, прочности, раздавливание, сжимаемости, вязкости, улучшения

Код ссылки

<a href="http://bypatents.com/7-12424-sposob-uluchsheniya-prochnosti-na-razdavlivanie-udarnojj-vyazkosti-i-szhimaemosti-mocheviny-i-dobavka-k-mochevine.html" rel="bookmark" title="База патентов Беларуси">Способ улучшения прочности на раздавливание, ударной вязкости и сжимаемости мочевины и добавка к мочевине</a>

Похожие патенты