本發(fā)明通常涉及一種形成包封肥料的方法和根據該方法形成的包封肥料，尤其是形成包含核顆粒和位于所述核顆粒周圍的層的包封肥料的方法，其中所述層包含異氰酸酯組分和環(huán)境水分的反應產物。

相關技術描述

包封肥料，例如控釋肥料是農業(yè)領域中已知的。這類包封肥料通常包含位于核顆粒，通常為肥料(如尿素)周圍的一個或多個聚氨酯層。聚氨酯層的厚度和完整性限制了包封肥料的溶解速率，尤其是核顆粒降解從而將自身如“有效載荷(payload)”釋放到包含水分的土壤中的速率。

不幸的是，許多常規(guī)包封肥料具有不均一的聚氨酯層厚度，這導致溶解速率加快。該加快的溶解速率導致浪費和植物毒性，即肥料對植物生長的毒性作用。此外，許多常規(guī)包封肥料由于聚氨酯層包含缺陷如裂紋、凹點、凹陷等而具有存在完整性問題的聚氨酯層。當包含該類缺陷的聚氨酯層位于核顆粒周圍時，所述裂紋、凹點和/或凹陷容許水和其他液體滲入聚氨酯層中，由此過早接觸并溶解核顆粒。為了克服該類缺陷，通常必須使多個聚氨酯層位于核顆粒的周圍，這導致形成包封肥料的生產方法耗時且昂貴。又一方面，許多常規(guī)包封肥料由于聚氨酯層缺乏足夠的硬度和彈性而易于破裂。該破裂降低了包封肥料的儲存壽命，并導致包封肥料在儲存、處理和使用過程中浪費。

常規(guī)聚氨酯層通常基于雙組分(“2K”)氨基甲酸酯體系，其中一個部分為異氰酸酯，另一部分為多元醇。由于在涂覆工藝期間存在的水所導致的異氰酸酯/水副反應，通常使用相對于多元醇為過量的異氰酸酯。許多方法還要求在不同時間或者完全相同的時間施加異氰酸酯和多元醇，這使得生產過程中的非均一性增加。在反應性組分的施加期間，還存在水分不均一的問題。如果在反應性組分的施加期間存在過多的水，則可能不留下足夠的異氰酸酯來與所有多元醇反應。這是因為聚脲反應(水和異氰酸酯基之間)可比聚氨酯反應(多元醇和異氰酸酯基之間)更快。這可導致所得層具有非均一的性質，其中未反應的多元醇會降低包封肥料的性能。

因此，存在提供形成包封肥料的改進方法的機會。還存在提供改進的包封肥料的機會。

本發(fā)明的簡述和優(yōu)點

公開了一種形成包封肥料的方法。所述方法包括提供核顆粒的步驟。所述核顆粒包含肥料且具有外表面。所述方法進一步包括將異氰酸酯組分直接施加至核顆粒外表面的步驟。所述異氰酸酯組分具有異氰酸酯官能團。所述方法進一步包括使所述異氰酸酯組分與環(huán)境水分反應以形成位于所述核顆粒周圍的層，從而形成包封肥料的步驟。所述層包含聚脲連接鍵。任選地，所述層可進一步包含聚氨酯連接鍵。

一般而言，相對于使用兩種或更多種反應性組分，例如異氰酸酯和多元醇的體系而言，僅使用一種組分(即異氰酸酯組分)簡化了施加，且提高了包封肥料的生產量。由于通常在施加異氰酸酯組分后發(fā)生的唯一反應是聚脲反應，可獲得更均一和更好的涂層。均一涂層的存在還提供了肥料釋放的更標準化時間。

附圖簡述

當連同附圖考慮時，通過參照下文詳述將容易且同時更好地理解本發(fā)明的其他優(yōu)點，在所述附圖中：

圖1為具有核顆粒和層的包封肥料的剖面圖；

圖2為進一步具有中間層的另一包封肥料的剖面圖；

圖3為進一步具有密封劑層的另一包封肥料的剖面圖；

圖4為具有中間層和密封層的另一包封肥料的剖面圖；和

圖5為顯示了實施例包封肥料的溶解速率的圖。

發(fā)明詳述

公開了一種形成包封肥料的方法。還公開了一種根據所述方法形成的包封肥料。參照附圖(其中在數個視圖中，相同的數字表示相同的部件)，通常在10處顯示了根據所述方法形成的包封肥料。包封肥料10未按比例繪制。

所述方法包括提供核顆粒12的步驟。核顆粒12具有外表面14。所述方法進一步包括將異氰酸酯組分直接施加至核顆粒12的外表面14的步驟。所述方法進一步包括使所述異氰酸酯組分與環(huán)境水分反應以形成位于核顆粒12周圍的層16，從而形成包封肥料10的步驟。層16包含聚脲連接鍵。在某些實施方案中，層16進一步包含聚氨酯連接鍵。

包封肥料10包含核顆粒12。核顆粒12包含肥料。在各個實施方案中，核顆粒12的外表面14包含肥料。在特定實施方案中，整個核顆粒12包含肥料。在某些實施方案中，核顆粒12基本上由肥料組成。在其他實施方案中，核顆粒12由肥料組成(即，為肥料)。

在各個實施方案中，肥料選自氮、磷酸鹽、鉀堿、硫及其組合。在某些實施方案中，肥料為氮基的。合適的氮基肥料的實例包括無水氨、尿素、硝酸銨、尿素-硝酸銨、硝酸鈣銨及其組合。在特定實施方案中，肥料包含尿素、基本上由尿素組成，或者由尿素組成。在其他實施方案中，肥料為磷酸鹽基的。合適的磷酸鹽基肥料的實例包括磷酸、磷酸單銨、聚磷酸銨、磷酸硫酸銨及其組合。在其他實施方案中，肥料為鉀堿基的。合適的鉀堿基肥料的實例包括鉀堿、硝酸銨及其組合。在其他實施方案中，肥料為硫基的。合適的硫基肥料的實例包括硫酸銨、硫酸及其組合。可將肥料的各種組合用作或者用于核顆粒12中。合適的肥料可由各個供應商商購獲得，且本公開內容不限于任何特定的種類。

包封肥料10通常包含一種核顆粒12(例如如圖中所述)。然而，包封肥料10還可包含兩種或更多種上述核顆粒12的任何組合。在該類實施方案中，核顆粒12可包括(但不限于)核顆粒組合物的混合物、核顆粒12的各個次級顆粒和/或不同核顆粒組合物的層。例如，核顆粒12可包括含硫的內核和位于內核周圍且包含尿素的外核(未示出)。

核顆粒12可具有各種尺寸和形狀。核顆粒12通常為基本上球形的，其具有約0.1-約5、約0.1-約2.5、約0.25-約1毫米(mm)的平均直徑，或者處于約0.1-約5mm之間的任何平均直徑。還可使用核顆粒12的其他尺寸和/或形狀，例如不規(guī)則、橢圓形和/或片形顆粒。

在各個實施方案中，核顆粒12在施加步驟之前具有水分含量。核顆粒12可具有各種水分含量。核顆粒12通常具有至少約1重量％(wt.％)的水分含量，或者約1-約20、約1-約10、約5-約10wt.％的水分含量，或者處于約1-約20wt.％之間的任何水分含量。

水分含量可通過故意添加(例如通過浸泡、噴霧、涂覆、浸漬等)而提供，然而更通常為固有的。例如，某些肥料(例如尿素)是吸濕性的。吸濕性肥料容易從大氣中吸收水分。這可在肥料的常規(guī)生產、處理和/或儲存期間發(fā)生。換言之，要求不故意添加水分/水。如下文進一步描述地那樣，核顆粒12的水分含量可用于建立環(huán)境水分。此外，核顆粒12的水分含量也可提供核顆粒12的外表面14之上或之處的表面水分。在這些實例中，其余水分含量通常存在于整個核顆粒12中和/或通常以水分含量梯度存在。

在核顆粒12的外表面14包含表面水分的實施方案中，所述反應步驟進一步定義為使異氰酸酯組分與環(huán)境水分和表面水分反應，從而形成包封肥料10。以此方式，在施加至核顆粒12的外表面14之后，在異氰酸酯組分的兩面上發(fā)生反應。特別地，異氰酸酯組分提供的異氰酸酯官能團自由地與核顆粒12的外表面14上的表面水分以及層16的表面20處的環(huán)境水分反應(在成型期間)。

在其他實施方案中，核顆粒12的外表面14包含胺官能團(即“表面胺”)。表面胺可由核顆粒12提供，例如當核顆粒12包含尿素作為肥料時。在這些實施方案中，所述反應步驟進一步定義為使異氰酸酯組分與環(huán)境水分和胺官能團反應，從而形成包封肥料10。以此方式，在施加至核顆粒12的外表面14之后，在異氰酸酯組分的兩面上發(fā)生反應。特別地，異氰酸酯組分提供的異氰酸酯官能團自由地與核顆粒12的外表面14上的胺基以及層16的表面20處的環(huán)境水分反應(在成型期間)。

在相關的實施方案中，核顆粒12的外表面14包含表面水分和表面胺。在這些實施方案中，所述反應步驟進一步定義為使異氰酸酯組分與環(huán)境水分、表面水分和胺官能團反應，從而形成包封肥料10。該反應方案是上述實施方案的組合。特別地，異氰酸酯組分提供的異氰酸酯官能團自由地與核顆粒12的外表面14上的表面水分和表面胺以及層16的表面20處的環(huán)境水分反應(在成型期間)。

核顆粒12可以以不同量存在于包封肥料10中。核顆粒12通常以約75-約99、約90-約99、約96-約98重量份(pbw)的量，或者處于約75-約99pbw之間的任何量存在于包封肥料10中，各自基于100pbw的包封肥料10。

正如圖中所示的那樣，層16位于核顆粒12的周圍。應理解的是，本文所用的術語“位于……周圍”涵蓋部分和完全覆蓋核顆粒12二者。核顆粒12通常被層16完全覆蓋，由此保護核顆粒12以免暴露于環(huán)境條件(例如過早暴露于水分中)。

層16可具有各種平均厚度。層16通常具有類似于常規(guī)包封層(例如常規(guī)肥料包封層)厚度的平均厚度。在各個實施方案中，層16具有至少約5、至少約10、至少約15，或者約15-約300、約50-約200、約100-150、約125-約150微米的平均厚度，或者處于約5-約300微米之間的任何平均厚度。取決于一種或多種所需的性質，例如包封肥料10的溶解速率，層16可成型成各種厚度。因此，平均厚度可小于或大于本文具體描述的那些。在某些實施方案中，如圖1和3中那樣，層16與核顆粒12直接接觸。換言之，在層16和核顆粒12的外表面14之間不存在中間層(或其部分)。

就層16的各個實施方案而言，應理解的是術語“聚脲”涵蓋包含聚脲和/或脲連接鍵在內的化學結構。在各個實施方案中，層16定義為聚脲層16。在其他實施方案中，層16包含聚脲連接鍵以及其他連接鍵，例如聚氨酯和/或氨基甲酸酯連接鍵。例如，在下文所述的某些實施方案中，層16進一步定義為聚脲/聚氨酯層16。本文所用的層16的描述通?？膳c聚脲層16或聚脲/聚氨酯層16的描述互換。

層16通常包含異氰酸酯組分與水的反應產物。特別地，層16包含異氰酸酯組分與初始以環(huán)境水分形式存在的水的反應產物。在其他實施方案中，層16基本上由異氰酸酯組分與水的反應產物組成。在其他實施方案中，層16由異氰酸酯組分和水的反應產物組成(即，為異氰酸酯組分和水的反應產物)。在這些實施方案中，一部分水可由表面水分，而非完全由環(huán)境水分提供。除與表面水分反應之外或者代替該反應，表面胺還可有助于形成該反應產物。

層16可以以各種量存在于包封肥料10中。層16通常以約25-約1、約10-約1、約4-約2pbw的量，或者處于約25-約1pbw之間的任何量存在于包封肥料10中，各自基于100pbw的包封肥料10。相對于現有技術的包封肥料，本公開內容通常使用更少的材料，例如使用更少的異氰酸酯組分。

異氰酸酯組分具有異氰酸酯官能團。異氰酸酯組分通常包括具有兩個或更多個異氰酸酯官能團(NCO)的多異氰酸酯。合適的多異氰酸酯包括但不限于常規(guī)脂族、脂環(huán)族、芳脂族和芳族異氰酸酯。在某些實施方案中，異氰酸酯組分選自二苯甲烷二異氰酸酯(MDI)、聚合二苯甲烷二異氰酸酯(PMDI)及其組合。聚合二苯甲烷二異氰酸酯在本領域也稱為多亞甲基多亞苯基多異氰酸酯。在特定的實施方案中，異氰酸酯組分包括MDI。其他合適的異氰酸酯的實例包括甲苯二異氰酸酯(TDI)、六亞甲基二異氰酸酯(HDI)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、萘二異氰酸酯(NDI)及其組合。

在各個實施方案中，異氰酸酯組分包含異氰酸酯封端的預聚物、基本上由異氰酸酯封端的預聚物組成，或者由異氰酸酯封端的預聚物組成(即，為異氰酸酯封端的預聚物)。異氰酸酯封端的預聚物通常為異氰酸酯與多元醇和/或多元胺的反應產物。所述異氰酸酯可為任何類型的異氰酸酯，例如上述多異氰酸酯中的一種或多種?？墒褂酶鞣N類型的多元醇和多元胺。

一種或多種多元醇的應用可用于賦予異氰酸酯封端的預聚物中且因此層16中的聚氨酯連接鍵。類似地，一種或多種多元胺的應用可用于賦予異氰酸酯反應性組分且因此層16中的聚脲連接鍵。異氰酸酯與羥基之間的形成聚氨酯連接鍵的反應是本領域所知曉的。此外，異氰酸酯與胺基之間的形成聚脲連接鍵的反應是本領域所知曉的。本領域技術人員可容易地預見到如下實施方案：取決于所用的具體異氰酸酯組分，層16僅具有聚脲連接鍵，或聚脲和聚氨酯連接鍵二者。

在某些實施方案中，所述異氰酸酯封端的預聚物包括MDI與具有至少兩個羥基官能團的多元醇的反應產物。在這些實施方案中，所述異氰酸酯封端的預聚物包含聚氨酯連接鍵，從而使得層16為聚脲/聚氨酯層16。此外，除異氰酸酯封端的預聚物之外，異氰酸酯組分還可包含游離異氰酸酯。在這些實例中，所述異氰酸酯封端的預聚物可以以各種量存在于異氰酸酯組分中。所述異氰酸酯封端的預聚物通常以約10-約90、約25-約75、約40-約60、約45-約55pbw的量，或者處于約25-約75pbw之間的任何量存在，各自基于100pbw的異氰酸酯組分。

據認為異氰酸酯封端的預聚物的應用提供了一個或多個下述非限制性益處。異氰酸酯封端的預聚物的應用可確保多元醇(和/或多元胺)與異氰酸酯之間的更均一的反應，從而獲得具有所需疏水性的均一層16。特別地，在施加/涂覆過程中沒有競爭反應(聚脲反應對聚氨酯反應)，這獲得了具有改善和更均一的性能(例如硬度、粘性、表面張力、疏水性、韌性等)的層16。對所述兩種組分(例如異氰酸酯和多元醇)而言，通常不存在混合比的問題，這是因為在形成包封肥料10的過程中僅施加一種組分(即，預聚物)。因此，不需要復雜或多構件的施加設備。施加一種組分而非兩種組分也導致更快的施加時間、改善的層16，和/或提高的包封肥料10生產量。

如果用于制備所述異氰酸酯封端的預聚物，則所述多元醇通常選自乙二醇、二甘醇、丙二醇、二丙二醇、丁二醇、甘油、三羥甲基丙烷、三乙醇胺、季戊四醇、山梨醇及其組合。在某些實施方案中，用于形成所述異氰酸酯封端的預聚物的多元醇為接枝多元醇。在一個實施方案中，所述接枝多元醇為聚合物多元醇。在其他實施方案中，所述接枝多元醇選自聚脲(polyharnstoff(PHD))多元醇、多異氰酸酯加聚(PIPA)多元醇及其組合。

如果用于制備所述異氰酸酯封端的預聚物，則所述多元胺通常選自乙二胺、甲苯二胺、二氨基二苯甲烷和多亞甲基多亞苯基多胺、氨基醇及其組合。合適的氨基醇的實例包括乙醇胺、二乙醇胺、三乙醇胺及其組合。所述異氰酸酯封端的預聚物可由兩種或更多種上述多元醇和/或多元胺的組合形成。

所述異氰酸酯組分也可為改性異氰酸酯，例如碳二亞胺、脲基甲酸酯、異氰脲酸酯和縮二脲。其他合適的異氰酸酯和任選的組分包括Mente的美國專利7,416,785和Mente的美國專利8,303,680、Hudson等的美國公開專利申請2013/0305796、Neff等的美國公開專利申請2013/0309499，以及Neff等的WO2012151506中所述的那些，通過引用將其全文引入本文中。合適的異氰酸酯組分的具體實例包括可以以商品名由Florham Park，NJ的BASF Corporation商購獲得的那些，例如M、MI、M20、M20SB、M20HB、M20FB和MP102異氰酸酯。

異氰酸酯組分可具有各種粘度。異氰酸酯組分通常具有適于將該異氰酸酯組分具體施加至核顆粒12上(例如通過將異氰酸酯組分噴涂、霧化和/或塵霧化，從而將所述異氰酸酯組分施加至核顆粒12的外表面14上)的粘度。在某些實施方案中，異氰酸酯組分具有根據ASTM D2196在25℃下為約10-約5,000、約25-約2,500、約50-約1,500、約100-約1,000、約500-約1,000cps的粘度，或者在25℃下處于約10-約5,000cps之間的任何粘度。與施加技術無關，異氰酸酯組分的粘度應足以充分涂覆核顆粒12。

異氰酸酯組分可具有各種標稱官能度和NCO含量。在某些實施方案中，異氰酸酯組分具有約1-約5、約1.5-約4、約2-約3的標稱官能度，或者處于約1-約5之間的任何標稱官能度。在某些實施方案中，異氰酸酯組分具有約1-約50、約1-約40、約1-約30、約10-約30、約20-約25wt.％的NCO含量，或者處于約20-約50wt.％之間的任何NCO含量，各自基于100pbw的異氰酸酯組分。上述NCO含量通常提供了異氰酸酯組分的高分子交聯密度，這有助于形成無缺陷的層16，且還提供具有更高的化學鍵/單位質量的異氰酸酯組分，從而改善成本效益。異氰酸酯組分可包括上述異氰酸酯和/或異氰酸酯封端的預聚物的任何組合。

所述反應產物可進一步包含添加劑組分。使用的話，添加劑組分通常選自脫模劑、催化劑、生物殺傷劑、填料、增塑劑、穩(wěn)定劑、交聯劑、擴鏈劑、鏈終止劑、脫氣劑、潤濕劑、表面改性劑、水分清除劑、干燥劑、降粘劑、增強劑、著色劑、抗氧化劑、相容性試劑、紫外光穩(wěn)定劑、觸變劑、抗老化劑、潤滑劑、偶聯劑、溶劑、流變促進劑、增稠劑、抗靜電劑及其組合。使用的話，添加劑組分可以以常規(guī)量存在。添加劑組分可包括上述添加劑的任何組合。取決于所用的添加劑，添加劑組分可相對于異氰酸酯組分為反應性的和/或惰性的。

在某些實施方案中，添加劑組分包含催化劑組分。換言之，層16在催化劑存在下形成。在一個實施方案中，所述催化劑組分包括錫催化劑。合適的錫催化劑包括有機羧酸的錫(II)鹽，例如乙酸錫(II)、辛酸錫(II)、乙基己酸錫(II)和月桂酸錫(II)。在一個實施方案中，有機金屬催化劑包括二月桂酸二丁錫，其是有機羧酸的二烷基錫(IV)鹽。合適的有機金屬催化劑的具體實例如二月桂酸二丁錫可以以商品名由Allentown，PA的Air Products and Chemicals，Inc.商購獲得。有機金屬催化劑還可包括其他有機羧酸的二烷基錫(IV)鹽，例如二乙酸二丁基錫、馬來酸二丁基錫和二乙酸二辛基錫。

其他合適的催化劑的實例包括氯化鐵(II)；氯化鋅；辛酸鉛；三(二烷基氨基烷基)-s-六氫三嗪，包括三(N,N-二甲氨基丙基)-s-六氫三嗪；氫氧化四烷基銨，包括氫氧化四甲基銨；堿金屬氫氧化物，包括氫氧化鈉和氫氧化鉀；堿金屬醇鹽，包括甲醇鈉和異丙醇鉀；以及具有10-20個碳原子和/或OH側基的長鏈脂肪酸的堿金屬鹽。

其他合適的催化劑，特別是三聚催化劑的其他實例包括N,N,N-二甲氨基丙基六氫三嗪、鉀、乙酸鉀、N,N,N-三甲基異丙胺/甲酸鹽及其組合。合適的三聚催化劑的具體實例可以以商品名由Air Products and Chemicals，Inc.商購獲得。

其他合適的催化劑，特別是叔胺催化劑的其他實例包括二甲氨基乙醇、二甲氨基乙氧基乙醇、三乙胺、N,N,N',N'-四甲基乙二胺、N,N-二甲氨基丙胺、N,N,N',N',N"-五甲基二亞丙基三胺、三(二甲氨基丙基)胺、N,N-二甲基哌嗪、四甲基亞氨基雙(丙胺)、二甲基芐基胺、三甲胺、三乙醇胺、N,N-二乙基乙醇胺、N-甲基吡咯烷酮、N-甲基嗎啉、N-乙基嗎啉、雙(2-二甲氨基乙基)醚、N,N-二甲基環(huán)己基胺(DMCHA)、N,N,N',N',N"-五甲基二亞乙基三胺、1,2-二甲基咪唑、3-(二甲氨基)丙基咪唑及其組合。合適的叔胺催化劑的具體實例可以以商品名由Air Products and Chemicals，Inc.商購獲得。

使用的話，催化劑組分可以以常規(guī)量使用。催化劑組分可包括上述催化劑的任意組合。在某些實施方案中，包封肥料10在不存在催化劑下形成。

在使用一種或多種催化劑的實施方案中，可故意添加催化劑以用于異氰酸酯組分與環(huán)境水分之間的反應。替代或者除此之外，在與環(huán)境水分反應之前，可已在異氰酸酯組分中存在一種或多種催化劑。例如，在使用異氰酸酯封端的預聚物的情況下，可使用一種或多種催化劑(例如叔胺催化劑)來首先形成所述預聚物，且該催化劑在層16形成期間仍可存在。

在某些實施方案中，添加劑組分包含著色劑如染料和/或顏料以著色層16。著色劑使得可視覺評價層16的完整性，且可提供各種銷售優(yōu)點。使用的話，著色劑可以以常規(guī)量使用。

在某些實施方案中，核顆粒12的外表面14被不同于肥料的化合物至少部分涂覆，或者完全涂覆。例如，如圖2和4所示，包封肥料10包含位于核顆粒12和層16之間的中間層18。特別地，中間層18位于核顆粒12的周圍，且層16位于中間層18的周圍。

中間層18可部分或完全覆蓋。中間層18通常由化合物形成。在形成層16之前，中間層18通常就已存在于核顆粒12上。例如，中間層18可為核顆粒12的保護層。

在各個實施方案中，所述化合物在本領域可被稱為灰塵抑制劑?；覊m抑制劑可用于處理核顆粒12，且可出于除灰塵抑制之外或者代替灰塵抑制的目的存在(例如防止附聚、皮膚接觸、水分吸收等)。灰塵抑制劑通常為液體，例如油，且可為固體，例如蠟。灰塵抑制劑的具體實例為石油腳、氫化礦物油和蠟?？墒褂玫南灥暮线m實例包括但不限于有機蠟、熱塑性聚合物、礦物油或其組合。更特別地，蠟可包括石蠟油、石蠟、植物蠟、甘油三酯、微晶蠟、凡士林、烯烴、聚乙烯、石油蠟及其組合。在一個實施方案中，蠟包括石油蠟。在另一實施方案中，蠟包括石油蠟和至少一種其他蠟。

盡管是任選的，灰塵抑制劑可以以各種量使用。中間層18通常以約0.1-約10、約0.1-約5、約0.5-約3pbw的量，或者處于約0.1-約10pbw之間的任何量存在，各自基于100pbw的核顆粒12。中間層18可具有各種平均厚度，例如上文對層16所述的那些。

在形成之后，層16通?；旧喜缓??！盎旧喜缓币庵冈谶@些實施方案中，水以不大于約5、不大于約2.5、不大于約1，或近似或等于0pbw的量存在，各自基于100pbw的層16。如果層16完全不含水，則層16被歸類為無水的。層16通常優(yōu)選具有少量或不具有水以防止包封肥料10例如通過軟化、破裂或粘附/附聚至其他相鄰包封肥料10或表面上而過早降解。這種降解可導致核顆粒12的過早釋放和浪費。

在某些實施方案中，層16基本上不含蠟，例如石蠟?！盎旧喜缓币庵冈谶@些實施方案中，蠟以不大于約5、不大于約2.5、不大于約1，或近似或等于0pbw的量存在，各自基于100pbw的層16。層16通常具有少量或不具有蠟以允許形成均勻的層16，這可防止水滲入層16中。然而，如果與所用的具體組分(例如異氰酸酯組分)相容，則蠟可用于層16中?？墒褂贸Ｒ?guī)的蠟及其量。在某些實施方案中，包封肥料10在不存在蠟下形成。

在某些實施方案中，層16基本上不含硫。“基本上不含”意指在這些實施方案中，硫以不大于約5、不大于約2.5、不大于約1，或近似或等于0pbw的量存在，各自基于100pbw的層16?，F在進一步詳細地闡述所述方法。

參照圖3和4，包封肥料10可包含位于層16周圍的密封劑層22。密封劑層22可密封層16中的瑕疵、可改善包封肥料10的流動特性，且可提供改善的水分阻隔性能。密封劑層22可包含有機蠟，例如石蠟、植物蠟、甘油三酯、微晶、熱塑性聚合物、礦物油、石油蠟或其組合。更特別地，密封劑層22可包含石蠟油、石蠟、植物蠟、甘油三酯、微晶蠟、凡士林、烯烴、聚乙烯及其組合。用于形成密封劑層22的其他合適的密封劑描述于Hudson等的美國公開專利申請2013/0305796中。

密封劑層22可包含除上述那些之外的其他物質。密封劑層22可包含各種常規(guī)添加劑。例如，密封劑層22可包含各種聚合物以改善耐磨性和阻隔性能；抗粘連助劑以改善處理特性；染料和其他已知助劑。

密封劑層22通常具有比核顆粒12和層16的熔點更低的熔點。例如，密封劑層22可具有低于約80℃的熔點，且在其施加工藝的溫度下流動。密封劑層22在施加至層16之后在低于約60、50或40℃的溫度下可不發(fā)粘。此外，密封劑層22可具有在其施加溫度下小于約1,500cP或小于約1,000cP的熔體粘度，從而獲得在具有層16的核顆粒12上的良好流動性。

盡管是任選地，密封劑可以以各種量使用。例如，取決于所需的包封肥料10的釋放速率，包封肥料10可以以各種量包含密封劑層22。密封劑層22通常以約0.1-約10、約0.1-約5、約0.5-約3pbw的量，或者處于約0.1至約10pbw之間的任何量存在，各自基于100pbw的包封肥料10。密封劑層22可具有各種平均厚度，例如上文對層16所述的那些。

如上文所介紹的那樣，提供了核顆粒12。核顆粒12可以以各種方式提供，例如以自由流動的顆粒形式提供。核顆粒12通常置于容器中以保持核顆粒12且有助于形成包封肥料10。所述容器可具有各種尺寸和形狀，且應在包封肥料10的生產期間可密閉或可密封以保留其中的組分。核顆粒12可具有或不具有中間層18。

在各個實施方案中，所述方法進一步包括加熱核顆粒12的步驟。核顆粒12可經由直接和/或間接加熱而加熱。例如，可加熱所述容器(例如經由換熱器)、可加熱所述容器中的空氣、可加熱核顆粒12等及其組合。盡管可依靠容器中的環(huán)境空氣來提供用于與異氰酸酯組分反應的環(huán)境水分，然而核顆粒12的加熱可用來建立至少一部分環(huán)境水分，或者主要(至全部)環(huán)境水分以用于與異氰酸酯組分反應。當核顆粒12的肥料是吸濕性的(例如肥料包含尿素)時，情況尤其如此。核顆粒12的加熱還可用于間接加熱異氰酸酯組分、促進反應等。

在某些實施方案中，將核顆粒12加熱至至少約20℃的溫度，或者約15-約45、約40-約90、約60-約120℃的溫度，或者處于約0-200℃之間的任何溫度。可將核顆粒12加熱不同時間。為了保留/建立環(huán)境水分，尤其是由核顆粒12提供的環(huán)境水分，所述容器應密閉。容器的密閉還可用于保持溫度。在具體實施方案中，將所述容器加熱，從而加熱位于其中的核顆粒12。在其他實施方案中，所述容器為滾筒，其允許均勻混合、加熱等。

在某些實施方案中，所述方法進一步包括加熱異氰酸酯組分的步驟。除核顆粒12的加熱之外或者代替核顆粒12的加熱，可實施該步驟。異氰酸酯組分可經由直接/間接加熱而加熱。例如，在將異氰酸酯組分置于容器中之前，可將異氰酸酯組分預熱(例如在轉鼓中和/或在線)。在某些實施方案中，將異氰酸酯組分加熱至至少約0℃的溫度，或者約20-約40、約25-約60、約15-約80℃的溫度，或者處于約0-150℃之間的任何溫度。

將異氰酸酯組分施加至核顆粒12上。在接觸(同時在本領域所理解的反應條件下)時，異氰酸酯組分和環(huán)境水分開始反應，從而形成位于核顆粒12周圍的層16。特別地，據認為在將異氰酸酯組分施加至核顆粒12的外表面14之后，環(huán)境水分(即，呈氣體形式的水)開始與異氰酸酯組分提供的游離異氰酸酯基反應，從而形成聚脲連接鍵以及因此的層16。如果施加的異氰酸酯組分處于比容器中的環(huán)境空氣/水分更低的溫度下，則還認為一部分環(huán)境水分在所施加的異氰酸酯組分上冷凝成液體形式，這進一步促進了層16的形成。反應還可在表面水分和/或表面胺(存在的話)和異氰酸酯組分之間發(fā)生。

異氰酸酯組分可通過本領域知曉的各種方法施加。合適的包封方法的實例包括本體涂覆、轉鼓涂漆、片材涂覆、盤式涂覆(pan coating)、流化床涂覆、共擠出、噴涂和轉盤包封等。這些方法和其他包封方法是本領域技術人員所知曉的。

在某些實施方案中，將異氰酸酯組分噴涂、霧化和/或塵霧化至核顆粒12上，通常至許多核顆粒12上，同時將核顆粒12在合適的設備中攪拌。將異氰酸酯組分噴涂、霧化和/或塵霧化至核顆粒12上通常產生位于核顆粒12周圍的均質、完整且無缺陷的層16。將異氰酸酯組分噴涂、霧化和/或塵霧化還產生位于核顆粒12周圍的較薄且較廉價的層16?？墒褂萌舾墒┘硬襟E來累積層16的厚度。異氰酸酯組分的噴涂、霧化和塵霧化可通過在容器中使用一個或多個噴嘴進行。在具體實施方案中，將異氰酸酯組分噴涂至核顆粒12上。

在使得核顆粒12的覆蓋最大化的各個實施方案中，通常將異氰酸酯組分通過液滴噴涂或將異氰酸酯組分的顆粒霧化或塵霧化而施加至核顆粒12上，同時將核顆粒12在回轉混合機或類似裝置(即，作為容器)中翻轉。作為另一實例，可在裝配有至少一個轉盤式霧化器的轉鼓混合機中用異氰酸酯組分涂覆核顆粒12。也可使用滾筒、轉鼓或包括擋板的輥作為容器?；蛘撸蓪⒑祟w粒12直接提供給載體如篩網傳送帶，并且可通過例如噴涂或壓片而將異氰酸酯組分施加至核顆粒12上以形成包封肥料10。在層16充分固化之前，通常保持包封肥料10運動以避免附聚。任選地，可隨后以與上述異氰酸酯組分類似的方式施加密封劑以形成密封劑層22。

待施加且與核顆粒12混合的異氰酸酯組分的量取決于若干變量，包括具體的異氰酸酯組分、核顆粒12的尺寸和類型、包封肥料10的預期最終用途、層16的所需厚度、包封肥料10的所需性質等。

本公開內容的方法通常不含在核顆粒12上施加異氰酸酯反應性組分以形成包封肥料10的步驟。換言之，在核顆粒12的外表面14上不存在異氰酸酯反應性組分。異氰酸酯反應性組分通常選自多元醇、多元胺、水及其組合。如上文所述，將異氰酸酯組分直接施加至核顆粒12的外表面14上。因此，不存在由故意施加的異氰酸酯反應性組分形成的中間層?？纱嬖谝欢康谋砻嫠?，然而這超出了向核顆粒12故意施加水的范圍。

包封肥料10可具有各種尺寸和形狀。包封肥料10通?；旧蠟榍蛐危渚哂屑s0.5-約7.5、約0.5-約3、約1-約2mm的平均直徑，或者處于約0.5-約7.5mm之間的任何平均直徑。然而，包封肥料10可具有其他形狀，例如不規(guī)則、囊形(pocked)、橢圓形或片狀。

包封肥料10可以以各種方式提供給消費者。包封肥料10通常以袋，如含有約1-約80磅包封肥料10的紙袋和/或塑料袋的形式提供，從而易于處理并應用。除包封肥料10之外，該袋還可包含其他營養(yǎng)物和/或填料，例如通常與常規(guī)肥料一起包含的那些。在某些實施方案中，所述袋可包含包封和未包封的肥料。所述袋可包含不同等級的包封肥料10，例如具有不同溶解速率的那些(這可由不同的層16厚度提供)。

可將各種包封肥料10以混合物形式提供給消費者，例如具有不同核顆粒12(例如不同種類的肥料如氮和鉀堿、氮和硫等)的包封肥料10。包封肥料10還可具有不同的物理性質，例如不同的尺寸和形狀、不同的溶解速率、不同的硬度等。該類性質將在下文加以描述。包封肥料10通常不附聚，使得包封肥料10可傾倒以便容易地使用，即其可自由流動，因此不堵塞用于提供和/或涂布包封肥料10的裝置。

取決于包括所用的具體組分及其量、核顆粒12的尺寸和形狀、包封肥料10的尺寸和形狀以及層16的厚度在內的若干變量，包封肥料10可具有不同硬度(或“壓碎”強度)。相對于現有技術的包封肥料而言，包封肥料10通常具有優(yōu)異的硬度。包封肥料10的硬度提供了更長的包封肥料10的壽命，使得包封肥料10具有優(yōu)異的處理和儲存/貯存壽命。特別地，層16提供了相對于常規(guī)包封肥料提高的包封肥料10的彈性。包封肥料10通常具有至少約1、至少約5、至少約10個月的儲存壽命。部分基于濕氣暴露(或缺乏)的包封肥料10可具有近乎無限的儲存壽命，更通常為20年或更多年。

包封肥料10還可用于以時間釋放的方式提供核顆粒12，例如肥料。時間釋放，即層16穿孔以使得核顆粒12可釋放至周圍環(huán)境中所需的時間，取決于若干變量，包括所用的具體組分及其量、核顆粒12的尺寸和形狀、包封肥料10的尺寸和形狀、層16的厚度。該測定可容易地通過將包封肥料10置于充滿水的燒杯中以使包封肥料10完全被水覆蓋而測試。層16的穿孔可通過視覺檢查包封肥料10，和/或通過觀察水澄清度的變化而評估。穿孔可包括層16的針孔或脫落。僅在層16完全包封核顆粒12的情況下才適用時間釋放；否則的話，核顆粒12已至少暴露于周圍環(huán)境中。

包封肥料10的時間釋放還與如上所述的包封肥料10的溶解速率有關。溶解速率通常是核顆粒12分散至周圍環(huán)境中的量的度量，例如當包封肥料10暴露于水分中(例如來自雨水或灌溉)時，隨時間釋放至周圍土壤中的肥料的量。包封肥料10具有相對于現有技術的包封肥料的優(yōu)異溶解速率。本公開內容的包封肥料10通常具有均勻的溶解速率，即核顆粒12在一段時間內近乎穩(wěn)態(tài)地釋放。替代或者額外地，本公開內容的包封肥料10具有緩釋效果，例如在包封肥料10首先暴露于足量水分下從而滲入層16之后一段時間，核顆粒12開始溶解并因此釋放。

該溶解起作用的一種方式是層16被滲透，從而使得水可進入包封肥料10中。在水進入之后，水可與核顆粒12相互作用。例如，如果核顆粒12包含氮基肥料，則在水遷移通過層16之后，氮基肥料溶解至包封肥料10內部的溶液中，所述溶液然后向外遷移通過層16至周圍土壤中以輸送氮。當核顆粒12為肥料時，水和/或其他液體通常不能過快滲入層16，由此防止水和/或其他液體快速溶解核顆粒12，從而防止植物毒性并提供更可預測和控制的溶解速率。

闡述本公開內容的方法和包封肥料的下文實施例旨在闡述而非限制本發(fā)明。

實施例

在實驗室規(guī)模的滾筒(或混合機)中制備包封肥料。將核顆粒(具體地，尿素肥料球)添加至滾筒中。將滾筒閉合。將滾筒加熱以建立其中的環(huán)境水分。特別地，將核顆粒加熱至約60℃達90分鐘。在加熱之前，核顆粒具有約5-約10wt.％的水分含量。水分含量可通過水分平衡確定。

將異氰酸酯組分加熱至約35℃。異氰酸酯組分為液態(tài)的改性MDI，具體而言為包含過量4,4’-MDI和至少一種多元醇的反應產物的異氰酸酯封端的預聚物。所述異氰酸酯組分具有23wt.％的NCO含量、在25℃為700cPs的粘度，且可由BASF Corporation商購獲得。

打開滾筒，將異氰酸酯組分噴涂至滾筒中，并噴涂至核顆粒上。將滾筒閉合并旋轉以確保核顆粒與異氰酸酯組分之間的充分接觸。充分接觸導致形成位于所述核顆粒周圍的層。所述層為聚脲/聚氨酯層。繼續(xù)旋轉以使得附聚最小化，從而獲得自由流動的包封肥料，即包封的尿素球。總之，所述層以基于核顆?？傊亓繛?wt％的量施加。

參照圖5，可得知各種包封肥料的溶解速率?！?組分”包封肥料(即本發(fā)明實施例)為上文所述的具有3wt.％層的實施例?！?組分體系A”和“2組分體系B”包封肥料(即對比實施例)各自通過分別將異氰酸酯和異氰酸酯反應性組分施加至核顆粒上而形成?！癆”和“B”各自具有3wt％的層，所述層包含2.5wt.％的氨基甲酸酯/脲和0.5％蠟。對比實施例通常根據Mente的美國專利7,416,785的公開內容形成。正如圖中所示的那樣，認為與對比實施例相比，本發(fā)明實施例的溶解速率通常隨時間更為均一。

應理解的是，所附權利要求不限于表述詳細描述中所述的任何具體化合物、組合物或方法，它們可在落入所附權利要求范圍之內的具體實施方案之間變化。就本文所依賴的用來描述各個實施方案的具體特征或方面的馬庫什族而言，應理解的是可由相應馬庫什族的各成員獨立于所有其他馬庫什成員地得到不同的、特殊的和/或預料不到的結果。馬庫什族的各成員可單獨地存在或者組合存在，且提供落入所附權利要求范圍之內的具體實施方案的充分支持。

還應理解的是，依賴其來描述本發(fā)明各個實施方案的任何范圍和子范圍獨立且集合地落入所附權利要求的范圍之內，且應理解為描述和設想所有范圍，包括其中的整數和/或分數值，即使這些值并未在本文中明確寫明。本領域技術人員容易地知曉，所列舉的范圍和子范圍充分描述了本發(fā)明的各個實施方案且使之能夠實施，且該范圍和子范圍可進一步劃分成相關的一半、三份、四份、五份等。僅僅是作為一個實例，范圍“0.1-0.9”可進一步劃分成較小的三分之一(即0.1-0.3)、中間的三分之一(即0.4-0.6)和較大的三分之一(即0.7-0.9)，這些單獨且集合地落入所附權利要求的范圍之內，且可獨立和/或集合地存在并為落入所附權利要求范圍之內的具體實施方案提供充分的支持。此外，就定義或修飾范圍的措辭，例如“至少”、“大于”、“小于”、“不大于”等而言，應理解該措辭包括子范圍和/或上限或下限。作為另一實例，范圍“至少10”固有地包括至少10至35的子范圍、至少10至25的子范圍、25-35的子范圍等，且各子范圍可獨立和/或集合地存在并為落入所附權利要求范圍之內的具體實施方案提供充分的支持。最后，可存在所公開范圍之內的單個數值且為落入所附權利要求范圍之內的具體實施方案提供充分的支持。例如，范圍“1-9”包括各個單獨的整數如3，以及單獨的包含小數點的數(或分數)如4.1，其可存在且為落入所附權利要求范圍之內的具體實施方案提供充分的支持。

本文中已以示例性的方式描述了本發(fā)明，應當理解的是，所用術語的意圖為描述性的措辭，而非限制性措辭。鑒于上文教導，可對本發(fā)明進行許多改進和變化。本發(fā)明可以以不同于落入所附權利要求范圍之內的具體描述的方式實施。在本文中，明確設想獨立和從屬(單項從屬和多項從屬)權利要求的所有組合的主題。