聚氨基甲酸酯囊封的制作方法
【技術領域】
[0001] 實施例涉及一種聚氨基甲酸酯囊封，其包括聚氨基甲酸酯膜和由所述聚氨基甲酸 酯膜封裝的微粒材料。
【背景技術】
[0002] 聚氨基甲酸酯涂層膜在各種應用中用作高效涂層，例如包括其中需要囊封水溶性 材料的應用。這些水溶性材料包括例如肥料顆粒中的水溶性植物營養物和農藥。在特定材 料（例如水溶性材料）的囊封中，需要控制吸收到聚氨基甲酸酯涂層膜中的外部水的量的 能力。舉例來說，在努力控制水溶性材料從聚氨基甲酸酯囊封中的釋放速率的過程中，需要 控制外部環境組分（如水）的滲透性的能力。
[0003] 聚氨基甲酸酯涂層膜用于囊封特定材料，且這些聚氨基甲酸酯涂層膜是異氰酸酯 和多元醇的反應產物。形成聚氨基甲酸酯涂層膜的所得聚氨基甲酸酯聚合物具有良好物理 特性；然而，其可能對外部環境組分（如水）敏感。考慮到由聚氨基甲酸酯涂層囊封的礦物 質肥料的水溶性（在營養物進料的合成樹脂離子交換劑存在下）對聚氨基甲酸酯涂層的水 吸收容量的調節例如描述在美國專利第4, 469, 502號中。具體來說，美國專利第4, 469, 502 號提供當礦物質肥料的水溶性超出特定水平時，需要使用水吸收容量降低的聚氨基甲酸酯 涂層膜。然而，需要改進的用于調節聚氨基甲酸酯涂層膜的水吸收容量的方法。
[0004] 構筑具有聚氨基甲酸酯涂層的微粒肥料的方法中在抗磨損性、可生物降解性和延 長釋放特性方面的改進例如描述在美國專利第6, 503, 288號中。然而，需要在所得聚氨基 甲酸酯涂層的防水特性方面的改進。舉例來說，需要關于調節最終聚氨基甲酸酯涂層膜的 水吸收和水蒸氣透過同時仍然提供結實的聚氨基甲酸酯涂層膜的改進。
【發明內容】
[0005] 實施例涉及一種聚氨基甲酸酯囊封，其包含：聚氨基甲酸酯膜，其為芳香族異氰酸 酯和多元醇的反應產物，所述多元醇包括以所述多元醇的總重量計量為至少35重量％的 環氧丁烷類聚醚多元醇；和微粒材料，其由所述聚氨基甲酸酯膜封裝。
【具體實施方式】
[0006] 實施例涉及聚氨基甲酸酯涂層膜，其具有良好的防水特性以及機械強度。聚氨基 甲酸酯涂層膜還具有基于如拉伸強度和彈性模數的特性的機械強度。實施例涵蓋一種聚氨 基甲酸酯涂層膜，其由包括使至少一種異氰酸酯與至少一種多元醇反應的方法形成。在混 合時，異氰酸酯和多元醇組分形成充當防水層的成品聚氨基甲酸酯膜。已發現，當用于形成 聚氨基甲酸酯涂層膜的多元醇具有以多元醇的總重量計至少35重量％的最少環氧丁烷類 多元醇含量時，所得聚氨基甲酸酯膜的防水特性（如疏水性）得以改進。因此，不必添加額 外組分來增加疏水性。另外，已發現，當多元醇包括至少環氧丁烷類多元醇時，水蒸氣透過 率和水吸收（waterabsorption/uptake)百分比減小。
[0007] 示例性實施例涉及一種聚氨基甲酸酯涂層膜，其為至少一種芳香族異氰酸酯和至 少環氧丁烷類聚醚多元醇的反應產物。除環氧丁烷類聚醚多元醇之外，多元醇可以含有以 總多元醇重量計最多65重量％的至少一種其他環氧烷類多元醇（例如至少一種其他環氧 烷類聚醚多元醇）。用于形成聚氨基甲酸酯涂層膜的多元醇總體上通過使用環氧烷（如環 氧丁烷、環氧丙烷和環氧乙烷中的至少一者）和具有2到8個活性氫原子的引發劑制備。聚 氨基甲酸酯涂層膜的一個示例性用途是用于囊封如水溶性肥料的微粒材料，由此形成聚氨 基甲酸酯"囊封"，使得甚至當將微粒材料置放于富水環境中時，微粒材料周期性地從囊封 釋放。
[0008] 多元醇（例如環氧丁烷類聚醚多元醇和任選地其他環氧烷類多元醇）由多元醇形 成方法制備。多元醇形成方法包括使至少一種引發劑與至少一種環氧烷反應。當形成環氧 丁烷類聚醚多元醇時，至少一種引發劑與環氧丁烷反應。舉例來說，環氧丁烷可以用至少兩 種引發劑共同引發以形成環氧丁烷類聚醚多元醇。當形成環氧烷類多元醇（例如環氧烷類 聚醚多元醇）時，至少一種引發劑與另一環氧烷（如環氧乙烷或環氧丙烷）反應。引發劑包 括至少一種能夠與環氧烷反應以形成環氧烷類多元醇的官能團。舉例來說，引發劑可以包 括2到8個活性氫原子以便與環氧烷反應。引發劑可以是線性、環狀或芳香族多元醇。多 元醇形成方法可以包括分級地使用一個反應混合物或多個反應混合物以便形成用于制備 聚氨基甲酸酯涂層膜的最終多元醇。
[0009] 上述多元醇（例如聚醚多元醇）可以具有所需羥基性質和當量重量。多元醇可以 具有25到800的OH值，如25到600或50到570mgKOH/g。多元醇可以包括低當量重量環 氧丁烷類多元醇，例如多元醇可以具有在150與5000之間的平均分子量。此類多元醇還優 選地具有2到8的官能度。
[0010] 當多元醇通過環氧丁烷類聚醚多元醇和至少一種其他環氧烷類多元醇制備時，環 氧丁烷類聚醚多元醇的存在量以總共100重量％的多元醇計大于35重量％、大于45重 量％、大于55重量％、大于65重量％、大于75重量％、大于85重量％、大于95重量％和/ 或為100重量％。多元醇的組合可以通過將環氧丁烷類聚醚多元醇與至少一種其他環氧烷 類多元醇混合來形成。
[0011] 舉例來說，以總共100重量％的用于形成聚氨基甲酸酯涂層膜的多元醇計，至少 兩種不同聚醚多元醇的混合物可以包括35重量％到99. 9重量％的環氧丁烷類聚醚多元醇 和0. 1重量％到65重量％的其他環氧烷類多元醇（如至少一種環氧丙烷類聚醚多元醇）。 本文中包括并且本文中公開在環氧丁烷類聚醚多元醇的量的35重量％與99. 9重量％之 間以及在其他環氧烷類多元醇的量的〇. 1重量％到65重量％之間的所有個別值和子范圍。 舉例來說，相對于環氧丁烷類聚醚多元醇的量，下限可以是40、45、50、55、60、65、70、75、80、 85、90 或 95 重量％中的一者，且上限可以是 40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95或99 重量％中的一者，其中下限小于上限。用于形成聚氨基甲酸酯涂層膜的多元醇可以包括與 其他環氧烷類多元醇相比更大重量百分比的環氧丁烷類聚醚多元醇。
[0012] 根據一個示例性實施例，聚氨基甲酸酯涂層的機械完整性可以通過使用環氧丁烷 類聚醚多元醇和至少一種官能度為6到8的其他環氧烷類多元醇（例如其他環氧烷類多 元醇是用至少一種蔗糖類引發劑形成的聚醚多元醇）的組合來增加。舉例來說，其他環氧 烷類多元醇可以是蔗糖丙三醇引發的環氧丙烷類多元醇（例如V0RAN0L? 360,其是官能 度為約4. 6且羥基數為360的蔗糖/丙三醇引發的多元醇，可購自陶氏化學公司（TheDow ChemicalCompany))。當將環氧丁烷類聚醚多元醇和其他環氧烷類多元醇組合且與芳香族 異氰酸酯反應時，關于相對于用以多元醇的總重量計1〇〇重量％的環氧丁烷類多元醇制得 的聚氨基甲酸酯產品涂層膜，整個聚氨基甲酸酯涂層膜的彈性模數和/或拉伸強度可得以 進一步增加。
[0013] 當僅制備環氧丁烷類聚醚多元醇時，多元醇形成方法包括使每分子具有至少兩個 羥基和/或胺氫的至少一種類型的引發劑與以多元醇形成方法中環氧烷的總量計量為100 重量％的環氧丁烷反應。當制備多元醇（例如聚醚多元醇）的混合物時，多元醇形成方法 包括使每分子至少兩個羥基和/或胺氫的至少一種類型的引發劑、以多元醇形成方法中環 氧烷的總重量計35重量％到99. 9重量％環氧丁烷以及以多元醇形成方法中環氧烷的總重 量計0. 1重量％到65重量％環氧丙烷或環氧乙燒反應。本文中包括并且本文中公開在多 元醇形成方法中環氧丁烷的量的35重量％與99. 9重量％之間以及在環氧丙烷或環氧乙烷 的量的〇. 1重量％到65重量％之間的所有個別值和子范圍。
[0014] 用于形成多元醇的示例性引發劑包括例如蔗糖、果糖、乙二醇、二乙二醇、丙二醇、 二丙二醇、三丙二醇、聚乙二醇、聚丙烯、三羥甲基丙烷、乙二醇、丙二醇、丁二醇、己二醇、環 己二醇、季戊四醇、山梨糖醇、二醇、赤藻糖醇、丙三醇、新戊二醇、三羥甲基丙烷、甘油、乙二 醇、二乙二醇、三乙二醇、乙二胺、二亞乙基三胺、新戊二胺以及環己烷二甲醇。在