Микрокапсулы с ацетиленкарбамид-полимочевинными полимерами и их композиции для регулированного высвобождения - RU2443723C2

Чертежи

Показать все 12 чертежа(ей)

Описание

Данное изобретение касается альтернативного способа межфазовой полимеризации микрокапсуляции, микрокапсул, полученных им, микрокапсулированных агрохимикатов, фармацевтических препаратов, катализаторов и материалов с фазовым переходом и их композиций, посредством микрокапсул и исходных материалов с намного более низким токсикологическим профилем, чем обычные микрокапсулированные материалы, и с долей ацетиленкарбамидных производных в окончательной структуре стенки микрокапсулы.

Область изобретения

Данное изобретение касается полимерной микрокапсуляции для регулированного высвобождения активных ингредиентов и композиций, содержащих микрокапсулы.

Известный уровень техники

Проблема, стоящая перед данным изобретением, заключается в обеспечении альтернативного способа микрокапсуляции и полученных им микрокапсул для регулируемой доставки агрохимикатов (или других соединений со структурами, относящимися ко всем различным типам структур агрохимикатов для какого-либо приемлемого способа, также материалов фазового превращения, РСМ, чернил, термореактивных материалов и катализаторов) таким образом, что угрозы, связанные с получением и самим продуктом, снижены (посредством используемых материалов, формирующих стенку, с более низкой токсичностью по сравнению с имеющимися промышленными способами), в то время как микрокапсулы, полученные этим способом (и сформулированные микрокапсулы), регулируют скорость высвобождения приемлемым путем для надлежащей функциональности.

Методы микрокапсуляции для доставки агрохимикатов известны с 40-ых годов. Физические методы, разделение фаз и межфазовая реакция являются тремя главными методиками микрокапсуляции. Наиболее успешная межфазовая полимеризация для микрокапсуляции агрохимикатов разработана в начале 70-ых Scher и др. (Stauffer Chemical Company), и группа Stauffer (сначала Zeneca, затем ICI, а сейчас Syngenta) получила много патентов, основанных на модификациях одной и той же первоначальной концепции, а именно формирование полимочевинной стенки микрокапсулы для включения химикатов.

Данное изобретение содержит несколько аспектов. В этом случае для синергических или комбинированных эффектов многих параметров, исходя из реагентов, необходимо капсулирование материалов до окончательных модификаций для окончательных промышленно применимых композиций, особенно в сельском хозяйстве, для окончательной надлежащей функциональности.

i) Раскрыт промышленный способ микрокапсуляции, никогда ранее не представленный, который включает применение, по меньшей мере, ароматического изоцианата, по меньшей мере, алифатического изоцианата и, по меньшей мере, производного ацетилен карбамида (ACD) формулы (I) как материалов, формирующих стенку.

ii) Заключенные в данные микрокапсулы материалы имеют конкретную скорость высвобождения, которая в некоторых вариантах осуществления является более выгодной, чем у имеющихся коммерческих продуктов, а в некоторых вариантах осуществления является альтернативной (меньшая токсичность) в имеющихся способах, изменяясь от быстрого высвобождения (например, лямбда-цигалотрин), поддерживаемого высвобождения (например, фторохлоридон, кломазон), до практически отсутствия высвобождения, например (воски фазового превращения).

iii) Агрохимические композиции, описанные здесь, являются новыми и функционально применимыми, что значит, могут применяться в области, как применяются имеющиеся микрокапсулированные композиции в настоящее время, с теми же устройствами, предосторожностями и методиками, к которым привык сельскохозяйственный производитель, или с тем же самым применением в тканях и покрытиях для РСМ (материалы фазового превращения), или тем же самым применением в реакциях для микрокапсулированных катализаторов, как у имеющихся микрокапсулированных катализаторов.

iv) Сухие композиции микрокапсул можно применять для микрокапсуляции РСМ путем включения в воски масляной фазы или масла с точками плавления в диапазоне от 0 до 50°С (которые могут представлять только масляный растворитель) или диспергированием твердых материалов в приемлемую масляную фазу, также для катализаторов и термореактивных материалов.

Заметьте, что речь пойдет о производных ацетиленкарбамида с аббревиатурой ACD. Речь пойдет о композициях микрокапсул в сельском хозяйстве, о каком-либо виде агрохимических композиций, содержащих микрокапсулы, а не только об общепринятых композициях "капсульной суспензии" (CS). Не ограничивающими примерами под выражением "микрокапсульная композиция" являются суспоэмульсии, а также диспергируемые в воде гранулы (WG композиции), содержащие микрокапсулы, масляные суспензии, где в масле находятся смеси агрохимикатов (по меньшей мере, один микрокапсулированный) и т.д. Также, очевидно, что данное изобретение позволяет комбинацию микрокапсул, заключающих один или более активный ингредиент с другими немикрокапсулированными активными ингредиентами в той же композиции.

Данное изобретение отличается от известного уровня техники следующим. Существует дополнительное неотъемлемое средство кросс-полимеризации, которое придает микрокапсулам уникальные параметры, а именно, производные ацетиленкарбамида (ACD). ACD вызывают коренные изменения в проницаемости стенки капсулы при низких концентрациях (исходя из 0,05-5% всей композиции). Полимерная стенка не является стенкой из полимочевины (уже заявленной во многих других патентах), а скорее стенкой из полимочевины - производного ацетиленкарбамида (никогда не описанной ранее). Эта стенка представляет дополнительный параметр, относительно известного уровня техники, для регулирования проницаемости стенки микрокапсулы, а именно соотношение ACD/изоцианатов, определенное экспериментально.

Существует потребность (не обязательно) добавлять первый катализатор для формирования связей полимочевины, потому что микрокапсулы ограничены применением алифатических изоцианатов и ароматических изоцианатов (которые менее реакционно способны), предпочтительно диалкилолова эфир жирной кислоты. Избегаются высокотоксичные изоцианаты, как описано в предыдущих патентах (как TDI), благодаря новой комбинации менее токсичных изоцианатов, способных формировать полимочевинную стенку, ACD кросс-линкерам и катализаторам, адаптированным для данного способа, и способности концевых функциональных групп изоцианата, не участвующих в реакции. Различные материалы, подлежащие капсулированию, реакционные продукты, катализаторы и рассматриваемый химический состав, время и температура реакций представляют собой все характерные особенности. Данным способом можно капсулировать какой-либо химикат, который по природе не вступает в реакцию с функциональными группами материалов стенки, принадлежит какому-либо структурному химическому типу, не реагирует с материалами, формирующими стенку, и имеет приемлемые молекулярный размер, способность растворяться, диспергироваться или применяемую чистоту.

Обычными и распространенными применяемыми материалами микрокапсуляции для многих сельскохозяйственных композиций (продаваемых во всем мире в больших количествах, например, Karate® Zeon, Syngenta) является применяемое как часть стенки высокотоксичное и канцерогенное для человека соединение 2,4-толуолдиизоцианат (TDI), CAS# [584-84-9]. В предпочтительных вариантах осуществления данного изобретения применяются изоцианаты с сильно сниженными токсикологическими профилями, чем у упомянутого TDI, например m-TMXDI, CAS# [2778-42-9], известный в продаже как TMXDI® производства Cytec. Следует отметить, что TMXDI никогда не отражался в значительном, если не совсем не отражался, промышленном применении в области микрокапсуляции жидкостей или агрохимикатов, так же как и для других микрокапсуляций. Как можно прочитать на сайте CYTEC "смолы TMXDI являются общеприменимыми в инструментальной промышленности, для капсулирования и защиты электроники, покрытий печатных плат и фильтров с прилипающим уплотнением". Это представляет комбинацию изоцианатов с ACD абсолютно новой и не очевидной.

Ниже приводится сравнительная таблица токсикологических различий между TMXDI и TDI (согласно MSDS (характеристика безопасности материала) от Sigma-Aldrich и CYTEC).

Таким образом, для решения проблемы создания микрокапсул с возможностью регулирования скорости высвобождения химикатов в данном изобретении улучшен токсикологический профиль микрокапсул (и их композиций). Важно отметить, что известные способы микрокапсуляции обычно полностью не завершаются, тогда непрореагировавший остаток изоцианатов наносит вред здоровью конечных потребителей. Содержание непрореагировавших изоцианатов снижается не только применением ACD. В то же время, какой-либо непрореагировавший изоцианат, присутствующий во время применения микрокапсульной композиции, или в стенке, или диспергирован/растворен непосредственно в композиции, имеет намного более низкую токсичность (например, TMXDI по сравнению с TDI).

Патент США 4285720 (первоначально поданный в 1973 г. Scher и др., Stauffer), включенный в данное описание ссылкой, представляет основной способ межфазовой микрокапсуляции. Другие последние патенты не сообщают больше, чем в этом документе, в отношении данного изобретения. В патенте США 4285720 заявлен способ микрокапсуляции с капсулами полимочевины без добавления второго реагента, при котором обеспечивают органическую фазу, с несмешиваемым с водой материалом, подлежащим микрокапсулированию, и с органическим полиизоцианатом в водной фазе, содержащей раствор воды, сурфактант и защитный коллоид, нагревают, после чего указанный несмешивающийся с водой материал капсулируют в дискретные полимочевинные капсулярные оболочки. ACD не упомянуты. Более того, катализатор можно необязательно добавлять для ускорения реакции, причем указанный катализатор является алкил олова ацетатом. По данному изобретению необходим катализатор типа алкил олова эфир (предпочтительно дибутиловый эфир).

В патенте США 4874832 описан способ микрокапсуляции с алифатическим изоцианатом, но комбинированным с полиэфирными полиолами для формирования полиуретанов. Патенты США 4417916 и 4874832 поясняют в деталях микрокапсуляцию с алифатическими изоцианатами, но не комбинированными с производными ацетиленкарбамида. В патенте США 5925595 раскрыто применение TMD (триметилгексаметилендиизоцианат) и PAPI (полиарилполиизоцианат), и влияние TMXDI на скорость высвобождения, когда последний включен в смесь изоцианатов. Однако, по патенту США 5952595, главным образом, материалы, формирующие стенку, нуждаются в применении полиамина (указано в описании, а также в вариантах осуществления, где всегда применяется амин): в данном изобретении действительно при любом применении необходим полиамин для формирования полимочевинной стенки, главное отличие данного изобретения заключается и в отношении химического способа, и в окончательной структуре и особенностях микрокапсулы. Более того, патент США 5925595 не упоминает применение ACD.

Одним существенным новым и изобретательским аспектом данного изобретения является применение для синтеза стенки микрокапсул ACD. Существование брошюр по ACD (например, Powderlink® 1174 от CYTEC) поясняют, исходя из использования их в способе микрокапсуляции, на основе их низкой реакционной способности и потребности специальных инициаторов и температурных требований, и необходимости дополнительных гидроксильных групп для их реакции.

В международной публикации WO 92/13448 (эквивалент европейскому патенту 571396 и патенту США 5332584) заявлено, что аминопластовые полимеры для применения их в микрокапсуляции могут быть выполнены с различными типами соединений, а именно: мочевиноформальдегид, меламиноформальдегид, бензогуанаминоформальдегид и ацетиленкарбамид(гликольурил-)формальдегид. Однако в этом документе не упомянуто полностью упомянутое применение какого-либо изоцианатного соединения для части стенки микрокапсулы в комбинации с каким-либо мочевинным, меламиновым, бензогуанамин гликольурил формальдегидом, как сделано в данном изобретении (независимый пункт 1 и зависимый пункт 4 европейского патента 571396 В1 касаются только применения аминорезиновых соединений без изоцианатов).

В результате исследования обнаружили, далеко от того, что было раскрыто в известном уровне техники и в чрезвычайно супрессивном пути, что можно ввести ACD в полимочевинную стенку, в то же время, используя комбинацию изоцианатов (в предпочтительном варианте осуществления, PAPI и TMXDI), менее токсичную, чем традиционная смесь PAPI и TDI.

Существуют документы, которые далеки от решения данного изобретения. Дополнительно уровень техники можно проиллюстрировать патентом США 5563224. Там раскрыто применение соединений (включая ACD) для закрепленных защитных средств от ультрафиолетового излучения для получения пластмасс, что нуждается в ACD (для реакционной способности закрепления этих защитных средств от ультрафиолетового излучения) с применением серной кислоты. В том же патенте заявлено, что ацетиленкарбамидные мономеры для реакционной способности должны находиться в сильных кислотных условиях и при нагревании. Вероятно, для способа по данному изобретению химический потенциал, необходимый для активации ACD, обеспечен возбужденным состоянием самого изоцианата и/или локальным усилением температуры экзотермической реакции изоцианата. Следует указать, что патент США 5563224 не упоминает какой-либо случай применения полимеров в конкретной и очень специфической области микрокапсуляции. В данном изобретении не применяются сильные кислоты и сильное нагревание (что может разрушить активные ингредиенты для капсулирования).

Следующие документы процитированы в расширенном европейском отчете о поиске, и обсуждались в отношении новизны и изобретательского шага перед данным изобретением. В патенте DD 108760 (Makower и др., 1974) раскрыты ACD, которые с большим ограничением (этоксилаты) могут представлять некоторые из соединений (I) по данному изобретению, и, более того, в областях весьма далеких от микрокапсуляции, например, большие куски пластических материалов. Не упоминается комбинация для формирования полимочевинных микрокапсул. В международной публикации WO 92/13450 (ICI, 1992) в пункте 1 раскрыты только полимочевинные соединения, сформированные способом реакции изоцианатов для формирования полимочевинных стенок без добавления второго реагента, таким образом, пояснения далеки от включения ACD. Патент США 4889719 (Ohtsubo и др., 1989) раскрывает микрокапсулированную инсектицидную композицию, включающую органофосфорный инсектицид, капсулированный в стенке, сформованной из полимочевины; однако не упоминается о формировании комбинированного полимера с ACD. Кроме того, патент США 4889719 далек от комбинации ароматического изоцианата и алифатического изоцианата по данному изобретению (колонка 1, линии 38-40: смеси ароматических и алифатических изоцианатов не являются предпочтительными, потому что различие в скорости реакции между ними не позволяет легко получить однородную стенку). Выяснили, что это не происходит в данном изобретении, поскольку по данному изобретению получается очень однородная стенка, и, более того, очень однородный размер частиц микрокапсул. Патент США 4458036 (Fesman и др. 1984) касается полиуретанов с включением ACD в отдаленной области в качестве замедлителей горения в форме пены, а не в микроскопические структуры в качестве микрокапсул. Возможно, выполняют тысячи реакций для формирования пластмасс или пен (в патенте США 4458036, матрацы, обивочный материал, подушка), но этот документ не определяет, что ACD можно комбинировать с полимочевинами для формирования микрокапсул. Макроскопическая структура полимеров, раскрытых в патенте США 4458036, не приводит к однородным сферам полимеров полимочевины и ACD, не заявляется о каком-либо применении упомянутых полимеров в области микрокапсуляции. Патент США 3766204 (Mathew C. и др., US, 1973) также касается отдаленных областей, таких как полиэфиры, алкидные смолы и полиуретаны, смазочные средства и поверхностно-активные средства. Более того, ACD, раскрытые там, абсолютно отличаются от заявленных в данном изобретении. Нет никакого упоминания, почему не должна приниматься во внимание этоксилированная цепь соединений, раскрытых в патенте США 3766204, чтобы попасть в заявленные ACD, и много меньше, чтобы выбрать их как составные части стенки из полимочевины и ACD для микрокапсул. Примечательно, что в данной области возрастает интерес к микрокапсуляции, ACD никогда не описывались для применения в микрокапсулах (не смотря на то, что это такая простая возможность).

Следует отметить, что нагревание, необходимое при способах микрокапсуляции (включая способ по данному изобретению), может иногда превышать максимальный предел стабильности химикатов, подлежащих капсулированию. Это происходит, например, с конкретными пиретроидами, где некоторые нежелательные энантиомерные, или диастереоизомерные, или изомерные формы возникают из-за температуры. В таких случаях для предотвращения изомеризации можно добавлять антиоксиданты. Во-первых, не очевидно, что антиоксидант может предотвратить изомеризацию (существует множество химических путей, в которых молекула может быть изомеризована), а во-вторых, идея включения антиоксидантов в масляную фазу никогда не высказывалась в случае изомеризации пиретроидов. На основе способа по данному изобретению возможно добавить растворимые в масле антиоксиданты (например, ВНТ, бутилгидрокситолуол, ВНА, бутилгидроксианизол, или их смеси) непосредственно в масляную фазу по данному изобретению. В конкретном примере можно добавить 0,05% ВНТ и 0,01% ВНА (относительно процента общего веса всей масляной фазы) в Solvesso 200, который в то же время является растворителем в предпочтительном варианте осуществления микрокапсуляции суперцигалотрина (количества ВНТ, ВНА или других антиоксидантов можно применять согласно рекомендациям соответствующих методик). Это предотвращает изомеризацию суперцигалотрина, которая начинается уже при 40°С в темноте.

Идея добавления дополнительного кросс-связывающего материала низкой реакционной способности, такого как ACD (когда сравнивают его реакционную способность с известными компонентами стенки микрокапсул, например, только изоцианаты или аминопластмассовые смолы), в полимочевинную стенку не очевидна. Не ожидали, что небольшие проценты ACD могут изменять характеристики скорости высвобождения микрокапсул в диапазонах, необходимых для применений в сельском хозяйстве, или быть применимыми для микрокапсулирования катализаторов, термореактивных материалов или РСМ (последние случаи нуждаются в более высоком содержании материалов, формирующих стенку, пока скорость высвобождения приемлема для каждой необходимой цели). Кроме того, тот факт, что некоторые ADC (например, Powderlink 1174) являются твердыми, проигнорирован, потому что это удобно (и уровень техники представляет это) использовать жидкие материалы как материалы, формирующие стенку, в межфазовой микрокапсуляции (включенные в масляной фазе). Можно включать твердые ACD в диспергированной форме в масляной фазе (например, с помощью Atlox® LP-1, или LP-5, или LP-6), но наблюдают, что это иногда приводит к избыточному количеству непрореагировавшего ACD.

Даже желая добавить кросс-связывающее средство в полимочевинную стенку для модификации известных стенок, эксперт выбрал бы какое-либо кросс-связывающее средство, более реакционно способное, чем ACD. Несколько научных статей написаны о химии и свойствах ACD как кросс-линкеров, но никогда не упоминался способ микрокапсуляции, лишь в областях, достаточно далеких, чтобы касаться способа микрокапсуляции (например, обработка ткани, покрытия для автомобильных тканей и т.д.). Не следует путать едва описанные особенности ACD с их специфическим новым и изобретательным применением в микрокапсуляции, и следует понимать сложность включения в реакцию кросс-связывания на границе масляной и водной фаз, in situ, двух типов изоцианатов и ACD, далеких для сравнения с реакцией образования пластмассовой пленки или лаков. Даже в описанных способах полимеризации в отдаленных технических областях с использованием ACD оставшиеся неполимеризованные мономеры должны извлекаться или удаляться из окончательного продукта, обстоятельство, не имеющее места в данном изобретении. В частности, полимеры с относительно большими порами (но не микрокапсулы как закрытые объемы) можно сформировать с ацетиленкарбамид-формальдегидами, но постоянно эти способы представляют, что ацетиленкарбамид формальдегид должен быть сначала эмульгирован в водной фазе. Химия этих способов сильно отличается от данного изобретения.

Детальное описание изобретения

Микрокапсуляцию активного ингредиента(ов) в растворе (органическая фаза) выполняют способами межфазовой полимеризации, основанными на реакции изоцианатов с производным ацетиленкарбамида формулы (I). Поскольку полимер, который представляет микрокапсульную стенку по данному изобретению, является новым, конкретно в области микрокапсуляции, формула изобретения направлена собственно на полимер.

В частности, вышеупомянутый полимер можно описать как полимер для микрокапсуляции несмешивающегося с водой материала, как "первичного" материала для микрокапсулирования (или смесь несмешивающихся с водой материалов). "Вторичный" материал для микрокапсулирования может быть твердым материалом, диспергированным в масляной фазе, подлежащим микрокапсулированию вместе с несмешивающимся с водой материалом и/или компонентами композиции для технологических целей (сурфактант) или защитных целей (например, антиоксиданты). Очевидно, что материалы, подлежащие микрокапсулированию, должны быть совместимыми и не реагировать нежелательно до окончательного применения микрокапсул.

"Первичный" материал для микрокапсулирования не смешивается с водой, что означает в этом случае растворимость в воде ниже 750 мг/л при 20°С. Указанный заявленный полимер сформирован посредством межфазовой реакции полимеризации и заключает несмешивающийся с водой материал(ы), отличающийся тем, что такой полимер сформирован реакцией: мономерного алифатического изоцианата, преполимерного ароматического изоцианата,

N,N′,N′′,N′′′-алкоксиалкильного и/или гидроксиалкильного производного ацетиленкарбамида или смеси таких соединений, где алкокси означает: метокси, этокси, пропокси, изопропокси, бутокси, изобутокси, ter-бутокси, а алкил означает метил, этил, n-пропил, изопропил, n-бутил, изобутил, трет-бутил, втор-бутил, независимо друг от друга, замещенные азотом, и

микрокапсулы имеют средний диаметр от 0,3 до 25 мкм, предпочтительно от 0,8 до 15, а 90% микрокапсул имеют диаметр меньше 100 мкм, предпочтительно меньше 30 мкм, при измерении обычным лазерным дифракционным анализатором размеров частиц при предварительном обычном растворении в воде при перемешивании.

Чем больше гидроксильных групп присутствует в ACD, тем больше его реакционная способность. Выяснили, что избыточное число гидроксильных групп на молекулу замещенного ACD приводит к ускорению реакции, приемлемому в некоторых случаях, но более сложному ее регулированию. Единственный способ выбрать правильный ACD для конкретной цели состоит в том, чтобы экспериментально проверить результат реакции и адаптировать время реакции (например, путем повышения/уменьшения скорости, при которой происходит эмульсификация масляных капель и/или повышения/уменьшения количества катализатора, отвечающего за формирование полимочевинных связей, и катализатора для включения кросс-связывания ACD). Возможно, что алкокси или алкильных групп больше, чем атомов углерода. В таком случае капсульная стенка более проницаемая из-за большего размера кросс-связывающего средства. Применение соединений до 6 атомов углерода для алкокси и алкильных групп тогда необходимо снизить в смеси материалов, формирующих стенку, чтобы избежать чрезмерно быстрое высвобождение. Также, большее количество гидроксильных групп в ACD вызывает усиление реакционной способности, что может быть приемлемо для определенных применений, где требуется более непроницаемая структура стенки, например в случае с материалами фазового превращения (РМС). Данное изобретение включает все виды ACD в диапазоне представленных заместителей с учетом стереохимической конфигурации. Обычно, применение этих соединений ограничено коммерчески доступными, но возможная очистка определенной стереохимической структуры в будущем ACD не будет ограничивать применение такого соединения по данному изобретению. Более определенная структура такого входящего в полимер ACD (I) следующая (Фигура 13):

где

a) R₁, R₃, R₅, R₇ представляют собой, независимо друг от друга, метил, этил, n-пропил, изопропил, n-бутил, изобутил, втор-бутил, трет-бутил, и

b) R₂, R₄, R₆, R₈ представляют собой, независимо друг от друга, водород метил, этил, n-пропил, изопропил, n-бутил, изобутил, втор-бутил, трет-бутил, и

с) R₉, R₁₀ представляют собой водород или гидроксиметил, более предпочтительно оба заместителя являются водородом,

включая соединения (I) все изомерные и стереоизомерные конфигурации, которые могут присутствовать в зависимости от радикалов, как упомянуто, за исключением из соединений (I) всех комбинаций радикалов, которые не способны формировать полимеры из полимочевинных производных ацетиленкарбамида (ACD), когда такие ACD реагируют, как описано в данном изобретении, со смесью изоцианатов.

ACD являются фундаментальной частью стенки окончательной микрокапсулы по данному изобретению. В типичном способе имеется две фазы, масляная фаза и водная фаза, масляная фаза эмульгируется в водной фазе при 45-70°С, начинаются реакции полимочевины, температура повышается до 60-90°С, и добавляется катализатор для реакционной способности ACD, после начала реакций полимочевины, в непрерывную водную фазу. Время выдержки составляет от около 1 до 4 часов при 50-90°С. Затем формируется уникальная содержащая полимер микрокапсульная стенка в водно-масляной интерфазе масляных капель.

Типичная масляная фаза по данному изобретению состоит из:

мономерного алифатического изоцианата (например, TMXDI),

преполимерного ароматического изоцианата (например, PAPI),

мономерного ацетиленкарбамида (например, тетра-бутоксиметил

ацетиленкарбамид) (относящийся к "мономерному ацетилен карбамиду", когда содержание в мономерах выше 50% общего коммерческого ацетиленкарбамидного продукта: в промышленных условиях сложно получить чистый мономерный ацетиленкарбамидный продукт),

растворитель (например, циклогексанон для растворения тетра-бутоксиметил ацетиленкарбамида),

активный ингредиент(ы) (например, суперцигалотрин),

необязательно, диспергированные твердые активные ингредиенты (например, измельченный альфациперметрин с размерами кристаллов <5 мкм и Atlox® LP-1),

необязательно, диспергированные и/или растворенные антиоксиданты и/или защитные средства от ультрафиолетового излучения,

необязательно, (для обеспечения меньших размеров микрокапсул) сурфактант с низким HLB (гидрофильно-липофильный баланс) (например, Atlox® 4912).

Соотношение композиции типично является следующим:

мономерный алифатический изоцианат к преполимерному ароматическому изоцианату от 1:3 до 1:1,

преполимерные ароматические изоцианаты к мономерному ацетиленкарбамиду от 9:1 до 4:1,

мономерные алифатические изоцианаты к мономерному ацетиленкарбамиду от 2:1 к 5:1,

наиболее предпочтительным соотношением мономерного алифатического изоцианата к преполимерным ароматическим изоцианатам к мономерному ацетиленкарбамиду является 3:6:1.

Масляная фаза до эмульсификации всегда содержится в дегидратированной атмосфере (путем химических или физических средств, например, сушка, или абсорбция, или выделение, и также возможна обработка в инертной атмосфере газами, предпочтительно СО₂, N₂, He, или только регулированием относительной влажности участка реакции).

Водная фаза типично содержит:

воду,

первичный сурфактант (например, алкил этоксилированный/пропоксилированный сополимер типа Symperonic®),

растворимый в воде или диспергируемый полимер(ы) (например, поливинилпирролидон PVP-30),

гидроколлоид(ы) (например, гуаровая камедь),

лигносульфонат(ы) (например, типа Kraftsperse®).

На этой стадии во время способа дисперсии органическая фаза эмульгируется в водную фазу при температуре около 45-70°С. Основной размер частиц диспергированной фазы должен находиться в диапазоне 1-25 мкм. Как только достигают целевого размера частиц, перемешиватель с высоким сдвигом останавливают, а главный перемешиватель (якорь) регулируют до наименьшей величины для снижения напряжения сдвига во время нагревания как периода структурирования.

Присутствие катализатора в органической фазе инициирует реакцию формирования стенки, которая далее будет усилена нагреванием до около 60-90°С. Затем добавляют катализатор для включения ACD в полимочевинную стенку (например р-толуолсульфоновая кислота, растворенная в спирте с цепью, длиннее 8 атомов углерода; если применяют замещенный сульфонимид, затем температуру реакции необходимо повысить). Микрокапсулы оставляют на время от одного до около двух часов при 50-90°С для полного расходования изоцианатных остатков. Затем смеси позволяют остыть, обычно до комнатной температуры.

Значение рН выдержанной микрокапсульной суспензии регулируют до рН, более приемлемого для стабильности и требуемых свойств агрохимиката, 50% водным раствором гидроксида натрия.

Окончательно, добавляют модификаторы вязкости типа глин (например, инертные цеолиты) и гидроколлоиды (например, ксантановая камедь), алюминия сульфат и натрия триполифосфат для предотвращения отделения микрокапсул от воды при длительном хранении из-за их различной плотности. Используют буферную систему (предпочтительно, с целью экономии, на основе натрия карбоната или в лимонной кислоте) для поддержания в композиции необходимой рН. Также отмечено, что для растворов в щелочных условиях применяют натрия карбонат (или какой-либо другой источник карбонатных ионов), потому что абсорбируется диоксид углерода, образованный в реакции остаточных изоцианатов с водой при хранении, тем самым предотвращается какое-либо повышение давления в емкостях с окончательным продуктом, ситуация предполагается только в исключительных случаях, когда партия не хранится правильно.

Добавляют какой-либо биоцид для защиты композиции от биологического влияния во время срока хранения продукта (предпочтительно типа имидазолидинил мочевина или другие традиционные бактериостатики, бактериоциды или микробоциды).

Способ, как поясняется, начинается растворением алифатических и ароматических изоцианатов и активного ингредиента, в конечном итоге, сурфактанта, или защитного средства от ультрафиолетового излучения или антиоксиданта, в несмешивающимся с водой растворителе. Растворитель присутствует для растворения активного ингредиента(ов), а. и., в случае если а. и. твердый, или только для обеспечения масляной фазы, где а. и. присутствует. В определенных случаях, если количество а. и. достаточно высоко и все материалы, формирующие стенку, способны растворяться, "растворитель" главным образом заменяется самим а. и., который действует и как а. и., и как растворитель (что является исключительной ситуацией). ACD включается в масляную фазу посредством второго растворителя, когда необходимо. Дополнительная масляная фаза содержит катализатор, который будет инициировать реакции формирования стенки (в присутствии воды). Также, твердые активные ингредиенты могут быть диспергированы в масляной фазе. Водная фаза служит средой-носителем (непрерывная фаза) для микрокапсул, содержащих активный ингредиент(ы), но водная фаза может также содержать диспергированные или растворенные активные ингредиенты (например, глифосат или дикват для использования в сельском хозяйстве). Водную фазу готовят добавлением эмульгаторов, защитных коллоидов и других компонентов композиции, которые способны эмульгировать масляные капли, которые будут находиться в ядре окончательных микрокапсул, и также необязательно служат окончательными компонентами композиции, необходимыми для надлежащей функциональности окончательной композиции.

Предпочтительные материалы, формирующие стенку

Из ACD предпочтительно применять тип коммерческих продуктов Powderlink® 1174 и Cymel®, более предпочтительно Cymel® 1711 и Cymel® 1170. Применение преполимеров типа Cymel приводит к более беспорядочному течению реакции по сравнению с применением Powderlink® 1174 в специфических опытах по данному изобретению. Тем самым, наиболее предпочтительным ACD является Powderlink® 1174. Следует отметить, что коммерческие продукты могут иметь некоторые другие соединения, чем мономеры, упомянутые на маркировочном знаке (например, Powderlink® 1174 может содержать олигомеры).

Для полифункциональной изоцианатной системы предпочтителен один алифатический изоцианат и один ароматический изоцианат (алифатический предпочтителен в том случае, когда -NCO группа не присоединена непосредственно к ароматическому кольцу). Плотность полимера можно варьировать путем изменения соотношения полифункционального (например, преполимерный алифатический PAPI) до полифункционального алифатического изоцианата (например, Cythane® 3174, TMXDI, последний является предпочтительным алифатическим изоцианатом по данному изобретению). Более высокое соотношение, большее кросс-связывание приводят к более высокому коэффициенту диффузии и более высокой проницаемости. Когда включен ACD, сложность реакций кросс-связывания затрудняет прогнозирование окончательной скорости высвобождения, которую можно измерить при экспериментальных опытах со сформированными микрокапсулами.

Предпочтительным ароматическим изоцианатом по данному изобретению является PAPI® и его серия от Dow®. Ниже показан тип предпочтительных соединений

где n= от 0 до 6.

Для n=1, PAPI, CAS# [009016-87-9], коммерческое название Specflex® NE 138.

Предпочтительными алифатическими изоцианатами являются TMXDI и Cythane® 3174, представленные формулами ниже:

Содержание NCO(вес/вес)~34,4Cythane® 3174 - преполимер в бутилацетате Содержание NCO(вес/вес)~10,2

Очевидно, что польза включенных производных ацетиленкарбамида в стенку, сформированную TDI и PAPI, может наблюдаться, однако, в этом случае в способе получения и самих капсулах возникает проблема значительной токсичности TDI, другими словами, применение производных ацетиленкарбамида и TDI, и PAPI является очевидным существенным предметом обсуждения данного изобретения, а также какая-либо обычная комбинация изоцианатов для формирования полимочевинных стенок. Имеется опыт, что ACD можно включить во многие типы полимочевинных стенок, получая полимеры полимочевина-ACD.

Также, выяснили, что включение ароматических изоцианатов, отличных от соответствующих формуле выше, дает полностью функциональные стенки микрокапсул.

Применение алифатических изоцианатов (NCO группы не связаны непосредственно с ароматическим кольцом) подразумевает применение катализатора для начала реакции из-за их низкой реакционной способности. Из-за скрытого отсутствия у них реакционной способности они не используются в промышленном применении коммерчески выгодных микрокапсулированных композиций.

Применяются такие катализаторы (для масляной фазы) как олова октоат, дибутилолова дилаурат, калия ацетат, калия октоат, дибутилолова меркаптид, дибутилолова тиокарбоксилаты, фенилртути пропионат, свинца октоат, соли щелочных металлов (К₂СО₃, NaHCO₃ и Na₂CO₃), трехвалентного железа ацетилацетонат.

При использовании комбинации катализаторов третичного амина длительное время обнаружили, что с применением ACD и в отсутствие аминов реакция не только протекает, а протекает очень удобным путем. Согласно опыту, конкретнее типа моно- (ди-, три-, тетра-) жирнокислотного эфира алкильного элемента 4 группы или 14 группы жирнокислотного эфира, причем предпочтительными алкильными группами являются метил, этил, n-пропил, n-бутил, n-пентил, n-гексил, n-гептил, n-октил (и все их изомерные формы цепочки), причем предпочтительными металлами являются переходные металлы Sn, Ti, In, Sb, Pb, Ge, Pd, Pt, Au, Zn, Fe, Cu. Наиболее предпочтительным катализатором для типа микрокапсуляций, востребованных в настоящее время на рынке агрохимикатов, по стоимости, специфическим потребностям способа и экотоксикологическим причинам является дибутилтинлаурат. Сравнивали применение триэтилендиамин с дибутилолова лауратом с катализатором из дибутилолова лауратом и получили улучшенное регулирование реакции и модификации свойств стенки при применении только дибутилолова лаурат. Однако способ можно адаптировать (особенно время реакции и температуру) для других приемлемых катализаторов, упомянутых выше, для конкретных применений, особенно агрохимикатов с определенной тенденцией реагировать с материалами, формирующими стенку.

Для включения ACD в стенку применяют второй катализатор, помещенный в водную фазу, наиболее предпочтительно р-толуолсульфоновую кислоту, или тип сульфонимида (например, метилтолилсульфонимид), или тип Cycat™ 600, или Cycat™ 500.

Как предпочтительную систему полимеризации используют алифатические изоцианаты (m-TMXDI как мономер) в комбинации с ароматическим изоцианатом PAPI, который менее реакционно-способный, чем применяемые два ароматических изоцианатов, например, PAPI/TDI. Кроме того, алифатические изоцианаты получают без фосгена и без нитрозаминов. Эти типы изоцианатов выгодны по токсикологическому профилю, что делает работу с ними более легкой и безопасной, по сравнению с другими принятыми изоцианатами, например, микрокапсульный тип продуктов Syngenta, причем этот отбор типа пары изоцианатов в реальном промышленном применении совершенно новый (с более высокой степенью новизны комбинация с ACD и отбор только одного органометаллического катализатора).

Наиболее предпочтительная функциональность лигносульфонатов (что можно также получить другими эквивалентными коммерческими продуктами, которые могут заменить Kraftsperse, не будучи лигносульфонатами, но не являются первым выбором) достигается обработкой по данному изобретению смеси соединений, упомянутых ниже, термической обработкой при 70°С в течение 10 минут, названных LignoGAT™.

Другими лигносульфонатами и модифицированными сульфонатами выбора являются Reax®, Polyfon®, Kraftsperse®, Borresperse®, Ultrazine®, Ufoxane®, Marasperse®, Diwatex®, Morwet® в каких-либо их вариантах.

Другими приемлемыми гидроколлоидами являются агар, альгинаты, каррагены, геллановая камедь, пектины, целлюлоза, эксудатные камеди (аравийская камедь, трагакант, камедь Ceratonia siliqua и/или камедь карайи), трагаканты, сапонины, ксантановая камедь и производные и/или смеси указанных соединений.

Растворимыми в воде диспергируемыми полимерами выбора являются, кроме наиболее предпочтительных поливинилпирролидона (до 100 моль мономера) и поливинилацетат, сополимеры PVP и метилметакрилат, сополимеры PVP и винилацетат (VA), поливиниловый спирт (PVA), сополимеры PVA и кротоновой кислоты, сополимеры PVA и малеинового ангидрида, гидроксипропилцеллюлоза, гидроксипропил гуаровая камедь, натрия полистиролсульфонат, триполимер PVP/этилметакрилат/метакриловая кислота, сополимер винил ацетат/кротоновая кислота/винил неодеканоат, сополимер октилакриламид/акрилаты, моноэтиловый эфир поли(метил виниловый эфир малеиновой кислоты), сополимеры октилакриламид/акрилат/бутиламиноэтил метакрилат, сополимеры акриловая кислота/t-бутил акрилат, триполимеры диметиламиноэтил метакрилат/изобутил метакрилат/2-этилгексил-метакрилат, сополимеры t-бутилакрилат/акриловая кислота и силиконовые привитые триполимеры, например, t-бутилакрилат/акриловая кислота/PDMS и их смеси.

Сурфактант для формирования эмульсии масла в воде можно выбрать из широкого диапазона обычных сурфактантов при условии, что их гидрофильно-липофильный баланс составляет от 12 до 18 (например, этоксилированный и/или пропоксилированный спирты).

Типичные полиизоцианаты, приемлемый для данного способа, выбирают из первой группы и из второй группы (для смеси из двух изоцианатов в качестве материала, формирующего стенку, за исключением ацетиленкарбамида, должен быть взят один изоцианат из каждой группы, всегда должен быть, по меньшей мере, один изоцианат из каждой группы, из-за запутанной терминологии в этой области указана другая классификация, отличная от простого деления на "ароматический и алифатический").

Группа 1 [названа "ароматическая" по данному изобретению], с NCO группами, непосредственно связанными с (замещенным) бензольным кольцом: 1,3- и/или 1,4-фенилен диизоцианаты, 2,4-, 2,6-толилен диизоцианаты (TDI), неочищенный TDI, 2,4′-, 4,4′-дифенил метан диизоцианат (MDI), неочищенный MDI, 4,4′-диизоцианат бифенил, 3,3′-диметил-4-4′-диизоцианат бифенил, 3,3′-диметил-4,4′диизоцианат дифенилметан, нафтилен-1,5-диизоцианат, трифенилметан-4,4′, 4′′-триизоцианат, m- и р-изоцианат фенилсульфонил изоцианат, полиарилполиизоцианат (PAPI), дифенилметан-4,4′-диизоцианат (PMDI), производные и преполимеры изоцианатов группы 1.

Группа 2 [все из них названы "алифатическими" в данном изобретении], с NCO группами, непосредственно не связанными с (замещенным) бензольным кольцом.

Алифатические изоцианаты: этилен диизоцианат, гексаметилендиизоцианат (HDI), тетраметилен диизоцианат, додекаметилен диизоцианат, 1,6,11-ундекан триизоцианат, 2,2,4-триметилгекса-метилен диизоцианат, лизин диизоцианат, 2,6-диизоцианат метил капроат, bis(2-изоцианат этил)фумарат, bis(2-изоцианат этил)карбонат, 2-изоцианат этил-2,6-диизоцианат гексаноат, триметилгексаметилендиизоцианат (TMDI), димерной кислоты диизоцианат (DDI).

Алициклические полиизоцианаты: изофорон диизоцианат (IPDI), дициклогексил диизоцианат, дициклогексилметан диизоцианат (H-MDI), циклогексилен диизоцианат, гидрогенированный толилендиизоцианат (HTDI), bis(2-изоцианат этил)-4-циклогексен-1,2-дикарбоксилат, 2,5- и/или 2,6 норборнан диизоцианат.

Аралифатические полиизоцианаты, имеющие 8-15 атомов углерода: m- и/или р-ксилен диизоцианат (XDI), альфа-, альфа-, альфа-, альфа-тетраметил ксилен диизоцианат (TMXDI).

Алициклические полиизоцианаты: этилен диизоцианат, гексаметилендиизоцианат (HDI), тетраметилен диизоцианат, додекаметилен диизоцианат, 1,6,11-ундекан триизоцианат, 2,2,4-триметилгекса метилен диизоцианат, лизин диизоцианат, 2,6-диизоцианат метил капроат, bis(2-изоцианат этил)фумарат, bis(2-изоцианат этил)карбонат, 2-изоцианат этил-2,6-диизоцианат гексаноат, триметилгексаметилендиизоцианат (TMDI), димерной кислоты диизоцианат (DDI) и производные и преполимеры изоцианатов группы 2.

Следующие компоненты композиции по данному изобретению можно найти на стр.222-230 книги (упомянутые страницы включены в данное описание во всей их полноте ссылкой) Peter A. Lovell и Mohamed S. El-Aasser, Emulsion Polymerization and emulsion polymers, John Wiley and Sons, ISBN 0-471-96746-7, 1997, West Sussex.

Специалист в данной области сможет идентифицировать, какая комбинация изоцианата группы 1 и изоцианата группы 2 будет приемлемой, и какие условия реакции (катализатор из диалкилолова жирнокислотного эфира, температура, время) необходимы для осуществления изобретения. В широком диапазоне комбинаций ACD будут реагировать без проблем, за исключением, когда оба типа изоцианатов имеют очень низкую реакционную способность и/или участки для присоединения N-замещенных ацетиленкарбамидных частей являются неприемлемыми.

Скорость высвобождения микрокапсул преимущественно регулируется:

размером микрокапсулы,

степенью кросс-связывания,

выбором типа полимера,

толщиною стенки,

подвижностью масляной фазы.

Средний радиус частицы (следовательно, площадь поверхности) обычно установлен в узких пределах для удовлетворения рассмотрения способа и физической стабильности. Предпочтительный средний размер частиц капель несмешивающейся с водой жидкости, содержащей активный ингредиент, составляет 0,1-200 мкм, предпочтительно 0,3-50 мкм и более предпочтительно 0,5-20 мкм в зависимости от цели. Размер частиц может также быть ниже 0,1 мкм. Эти частицы называют наночастицы, и их можно получить приемлемым эмульгатором (особенно при включении их в масляную фазу) с усиленной скоростью напряжения сдвига, пока проходит эмульсификация. Следует понимать, что применение полимерного материала данного изобретения в нанокапсулах является очевидным применением данного изобретения.

Размер частиц можно регулировать согласно конечному применению микрокапсул путем регулирования скорости и времени взбалтывания и путем выбора сурфактантов и количества применяемых сурфактантов.

Различие концентрации по разным сторонам стенки, как полагают, обычно постоянно, когда микрокапсула попадает на листву, воду или почвенную среду. Листва или почва действуют как приемник пестицида, и, следовательно, пестицид существует в очень низкой концентарции на внешней поверхности микрокапсулы. Особенно интересно применение микрокапсул в озерах или водохранилищах для высвобождения инсектицидов против москитов (например, пирипроксифен, метопрен, гексафлумурон), где вода является упомянутым "приемником".

Если скорость высвобождения из микрокапсулы должна изменяться на порядки величины, самым практичным путем выполнения этой задачи является изменение проницаемости стенки микрокапсулы. Проницаемость определяют как продукт фактора коэффициента диффузии и фактора коэффициента растворимости. Для данного пестицида коэффициент диффузии можно изменять путем варьирования толщины стенки и путем варьирования плотности кросс-связывания стенки; варьирование химической композиции стенки может менять коэффициент растворимости. Более того, химическая структура применяемого растворителя для активного ингредиента влияет на проницаемость/подвижность и скорость высвобождения.

Количество органического полиизоцианата и ACD, применяемых в способе, будет определять вес стенки сформованной микрокапсулы. В общем, количество материала, формирующего стенку, обычно составляет от около 2 до около 75% веса микрокапсулы. Наиболее предпочтительно стенка будет составлять от около 4 до около 15% веса микрокапсулы.

В случае данного изобретения количество материала, формирующего стенку, составляет около 2-20% масляной фазы. Для предпочтительного количества 6% материала стенки толщину стенки для микрочастицы со средним диаметром 10 мкм можно рассчитать, и она будет находиться в диапазоне 100 нм.

Для применений, где нужны микрокапсулы особенно маленького размера (например, от 0,5 мкм до 10 мкм среднего размера частиц, наиболее предпочтительно от 1 мкм до 5 мкм), выяснили, что растворимый в масле сурфактант типа Atlox® 4912, добавленный в масляную фазу перед этапом эмульсификации, значительно снижает размер частиц. Можно применять другие блоксополимеры, предпочтительно состоящие из полигликоля (например, полипропиленгликоль) и гидроксилированных полижирных кислот.

Предпочтительная концентрация в масляной фазе составляет от около 5 до 25% по весу суммы материалов, формирующих стенку.

Невозможно полностью описать в ограниченном объеме описания патента, как какая-либо композиция может быть достигнута с использованием способа по данному изобретению. Специалисту в данной области придется провести некоторую экспериментальную работу для выполнения данного изобретения. Раскрытие описания и примеров находится в ряду принятых предоставленных патентных документов, еще более подробно описывающих, как получить микрокапсулы в диапазоне заявленных соединений. По отношению к композициям микрокапсул, отмечают, что этот тип композиций (капсульная суспензия, CS, и суспоэмульсии, SE) по существу чрезвычайно сложен. Документами, обеспечивающими основную и передовую информацию о технологии композиции, что позволит специалисту в данной области воспроизвести данное изобретение с излишними трудностями, являются: The e-Pesticide Handbook, British Crop Protection Council; Asaji Kondo. Microcapsules. (1970) Nikkan Kogyo Shinbun Ltd.; and Kondo et al. Microcapsules (1977) Sankyo Publishing Co., Ltd; Asaji Kondo. Microcapsule processing and technology (1979) Marcel Dekker Inc.; N. Cardarelli. Controlled release pesticide formulations. CRC Press (1976).

Технологии микрокапсуляции нельзя отказать в сложности, сложность добавлена в области композиции микрокапсул. Критическими этапами являются этап эмульсификации, который может привести к фазовому переходу, если применяемое оборудование (ultraturrax, якорные перемешиватели, насосы) не очень хорошо известно пользователю, критическим также является управление низкой относительной влажностью, временем реакции и температурами, адаптированными для сосудов, где примеры повторно осуществляют и т.д. Например, в Примере 1 применяли реактор на 2000 л, для повторения того же примера в лабораторном реакторе необходимо применение знания химической инженерии для воспроизведения реакции тем же путем в небольшом реакторе (например, 500 мл), условий теплообмена, турбулентности и напряжения сдвига, полученных в таком 2000 л реакторе.

Данное изобретение преимущественно посвящено агрохимическим композициям, но благодаря преимуществу типа материала стенки (полимочевина+ацетиленкарбамид) микрокапсулы имеют температуру стеклования в диапазоне от комнатной температуры до 200°С, таким образом, материал для капсульной стенки полученной микрокапсулы проявляет ответ на нагревание, и они приемлемы для формирования термочувствительных регистрирующих материалов и всех применений, исходящих из этого (чернила, ткани и т.д.). Способ применения микрокапсул по данному изобретению в области материалов фазового превращения подобен уже описанному. В этом случае, предпочтительным является окончательный продукт с высушенными микрокапсулами, что легко достичь традиционной сушкой разбрызгиванием микрокапсул по данному изобретению. В этом случае, не важно присутствие специфических эмульгаторов или гидроколлоидов для растворения в воде композиции микрокапсул при их последующем применении (как происходит в большинстве агрохимических композиций). В случае применения данного изобретения для материалов фазового превращения главное отличие состоит в том, что масляная фаза преимущественно состоит из воска или масла, например, гидрогенизованное растительное масло, которое способно хранить и выделять тепло (обычно с точкой плавления от 0 до 50°С), вместе с материалами, формирующими стенку, катализатором (предпочтительно дибутилолова лаурат) и, в конечном итоге, дополнительным растворителем с высокой точкой кипения и низким давлением пара, для облегчения микрокапсуляции воска.

Важно отметить, что для адаптации микрокапсул по данному изобретению к таким применениям (например, сухие микрокапсулы для ботинок, перчаток, пены для сидений, всего оборудования, одежды) нужно, соответственно, избежать высвобождение активного ингредиента (например, воска с точкой плавления 37°С). Водная фаза, как объясняется в описании выше, является тогда только средой-носителем, содержащей необходимые диспергаторы, защитные коллоиды и т.д., которые необходимы для получения приемлемой сухой композиции микрокапсул (а не водной фазой, содержащей компоненты композиции для окончательных применений в сельском хозяйстве, скорее компоненты композиции, направленные на сушку разбрызгиванием или другие средства для удаления воды и получения жидкой композиции микрокапсул). Конечно, сельскохозяйственные композиции, содержащие микрокапсулы по данному изобретению, в сухом состоянии очень приемлемы с микрокапсулами по данному изобретению, но тогда водная фаза должна быть выполнена в известных диспергаторах, увлажняющих средствах и т.д., для функционирования в поле, но это не является необходимым при микрокапсулировании катализаторов или РСМ.

Не следует углубляться в данный аспект, потому что методика получения сухих микрокапсул хорошо известна специалисту в данной области, и данное изобретение не содержит какие-либо новшества в этом отношении. Однако, данное изобретение представляет новый тип микрокапсул, содержащих такие РСМ (или термочувствительные регистрирующие материалы или катализаторы). Для данного применения материалов, формирующих стенку, должно быть в около 5-10 раз больше (придерживаясь тех же соотношений) для ограничения высвобождения соединений и продления существования микрокапсул. Это действительно регулирует скорость высвобождения, но для достижения самой медленной возможной скорости высвобождения. "Четырехпалое" кросс-связывание включения ACD по данному изобретению (один "палец" для каждого замещенного азота) обеспечивает большую гибкость микрокапсул для сопротивления нагрузке давлением в таких применениях с РСМ (что в свою очередь также выгодно для применений в сельском хозяйстве с нагрузкой во время получения, упаковки композиции и окончательного применения работниками сельского хозяйства в поле, например, давление в соплах распылителя).

В случае микрокапсуляции катализаторов, очевидно, что диспергированный катализатор в масляной фазе (например, путем применения Atlox® LP-5 или других масляных диспергаторов) можно использовать как ядерную жидкую дисперсию для капсулирования. Для уже заявленных известных катализаторов (например, платиновый или палладиевый катализаторы или осмия тетроксид) очевидны применения данного изобретения, а именно, для применения преимуществ или особенностей стенки по данному изобретению, выполненной из ACD и полимочевины, по сравнению с общепринятой полимочевинной микрокапсуляцией катализаторов. Все упомянутые в данном документе особенности с учетом стенок из ACD и полимочевины по сравнению со стенками из полимочевины можно применять для таких катализаторов.

Таким образом, примеры направлены на более сложную область агрохимических композиций, четкое доказательство, что данная целевая агрохимическая композиция по данному изобретению, исходя из химических и физико-химических характеристик (благодаря уникальности характеристик ацетиленкарбамидного мономера и характеристик способа), выполняет свою задачу, потому что можно выбрать приемлемые количества изоцианатов (в данной заявке впервые раскрыто реальное применение и хорошая функциональность реакций, использующих менее токсичные и реакционно-способные изоцианаты, такие как TMXDI) и дополнительный новый параметр по данному изобретению, ацетиленкарбамидный мономер, для соответствия какому-либо требованию, исходя из размера частиц, скорости высвобождения; причем остальные компоненты композиции выбираются для соответствия требуемой плотности, вязкости и остальным химическим и физико-химическим характеристикам, путем рутинной ошибки и предварительными испытаниями или традиционными методиками и методами технологии микрокапсуляции.

Если специалист в данной области захочет повторить данное изобретение, совсем не важно, какой материал будет микрокапсулирован. В случае агрохимикатов единственное ограничение заключается в том, что не должны реагировать с материалами, формирующими стенку, что может оценить химик путем рассмотрения соответствующих функциональных групп материалов, формирующих стенку, и агрохимикатов. Тех, с которыми комбинации приемлемы, следует упомянуть в информационной книге несовместимости агрохимикатов или брошюрах производителей агрохимикатов. Методики измельчения и диспергирования материалов в масляных фазах хорошо известны, а также известно включение твердых агрохимикатов, нерастворимых в воде, в водную фазу (например, путем мелкого измельчения). Как только агрохимикаты для микрокапсулирования выбраны, нужно выбрать материалы, формирующие стенку. В качестве первого выбора рекомендуется применять соединения и пропорции, упомянутые в описании и примерах, а также определенные соотношения. Если нужно включить материалы, формирующие стенку, прямо не раскрытые в примерах, следует исходить, прежде всего, из подобной реакционной способности с учетом вышеприведенных комментариев. Если реакция изоцианатов не происходит, следует повысить температуру и/или усилить катализатор, катализатор первого выбора - дибутилолова лаурат. Если этого все еще не достаточно, тогда следует рассмотреть реакционную способность каждого изоцианата и исключить комбинации изоцианатов, которые из-за их низкой реакционной способности (доступные данные от изготовителей) не будут реагировать. В принципе, все заявленные ACD способны реагировать с комбинацией ароматических и алифатических изоцианатов, но, опять-таки, если это не происходит, следует повысить температуру реакции и/или количество и тип катализатора для ACD (например, заменить р-этилсульфонимид более сильной р-толуолсульфоновой кислотой), или модифицировать по ошибке и опыту (не существует отдельной теории по этому вопросу в общедоступных книгах) соотношения материалов, формирующих стенку, в представленных диапазонах. Эмульсификация является критическим этапом, и в случае фазовых переходов следует адаптировать по напряжению сдвига к объему и геометрии емкостей. Кроме того, для микрокапсул с низким содержанием материала стенки следует осторожно брать слишком высокое напряжение сдвига во время формирования масляных капель (можно разрушить быстро сформированные стенки из преполимерной полимочевины перед включением ACD).

Скоростей высвобождения, обычной информации для химика, специализирующегося на композициях с регулированным высвобождением, достаточно для отбора приемлемых изоцианатов и ACD. Очевидно, ACD с более длинными алкокси или гидроксиалкильными группами даст более быстрое высвобождение, потому что поры больше. Следовательно, меньший размер частиц (полученных также более высоким напряжением сдвига и применением сурфактантов в масляной фазе) приведет к большей скорости высвобождения. Также, большее количество материала стенки в вес.% относительно веса всей заполненной микрокапсулы замедлит высвобождение.

В случае микрокапсуляции РСМ, очевидно, что требуется непроницаемая стенка, что следует из вышеупомянутых инструкций, и использование большего количества материала стенки, чем для применений в сельском хозяйстве. При этом интересно применение ACD с алкилироваными в средней степени цепями (например, N,N′-диэтоксиметил, N′′,N′′′-диметилолацетиленкарбамид), потому что, хотя это может увеличить размер пор, с одной стороны, относительно общепринятых в данной области полимочевинных стенок, с другой стороны, усиливается гибкость микрокапсулы и устойчивость к давлению, что обычно при традиционных применениях РСМ (специальные ткани или пенопласты).

В случае капсулирования катализаторов ACD обеспечивают уникальную скорость высвобождения, которую следует адаптировать для цели применения катализатора: например, в гидрировании с микрокапсулированным полимочевинно-ACD палладием при давлении удобно достигаются более высокие проценты ACD в стенке. Напротив, для применений в биотехнологии реакций, катализируемых осмия тетроксидом, необходимы более крупные поры, подходят ACD с относительно высоко алкилированными цепями (например, тетрабутоксиэтил ацетиленкарбамид).

С учетом специфических деталей упомянутых раскрытых материалов, формирующих стенку, ACD в некоторых вариантах осуществления отличаются тем, что, где число заместителей R₂, R₄, R₆, R₈, означающих водород, в одном и том же отдельном соединении (I) ограничены до одного или двух.

Ароматический изоцианат может быть мономерным ароматическим изоцианатом или преполимерным ароматическим изоцианатом, наиболее предпочтительно преполимерным ароматическим изоцианатом.

Алифатический изоцианат может быть мономерным алифатическим изоцианатом или преполимерным алифатическим изоцианатом, более предпочтительно мономерным алифатическим изоцианатом.

Предпочтительный ароматический изоцианат имеет формулу (II) и по химической структуре относится к олигомерным соединениям моно-, ди- и триизоцианата, замещенного толуолом

где n= от 0 до 6, наиболее предпочтительно n=1.

Предпочтительный ароматический изоцианат представляет собой дифенилметан-4-4′-диизоцианат и, необязательно, смеси изомеров и гомологов.

Предпочтительный алифатический изоцианат представляет собой m-тетраметилксилен диизоцианат.

Алифатический изоцианат (даже в единственном числе) следует понимать как, необязательно, смесь различных алифатических изоцианатов, соответственно, то же самое для ароматических изоцианатов.

Заявляемый полимер сформирован реакцией материалов, формирующих стенку, где ACD являются смесью различных соединений с различными заместителями по заявленной формуле (I).

Относительно олигомерных ADC, заявляется смесь соединений (I) в форме олигомеров до 10 моль на молекулу, причем суммарное количество мономеров, димеров, тримеров и тетрамеров, по меньшей мере, 75% в вес.% всей смеси ACD в вес.%.

Применяемый ACD может быть отдельным соединением, представленным формулой (I).

ACD могут состоять из замещенного ацетиленкарбамида, мономерного и/или низко олигомерного (от 2 до 10 мономеров на молекулу), и/или неполимеризованных соединений (I), причем содержание высоко полимеризованных мономеров, более 100 мономеров на молекулу, ниже 10% в вес.% относительно содержания мономеров в весовом проценте, предпочтительно меньше 0,5% в вес.%.

Также интересно, что если 100% раствора смешанных ACD состоит из мономерного замещенного производного ацетиленкарбамида (I), по меньшей мере, один заместитель R₁, R₂, R₃, R₄, R₅, R₆, R₇, R₈ отличается от других.

Заявляемый полимер отличается тем, что соединение представляет собой производное ацетиленкарбамида с низким содержанием гидроксиалкильных групп (до 50%), таким образом, степень полимеризации из-за гидроксиалкильных групп не слишком высока, что обеспечивает удобные для регулированного высвобождения поры стенки микрокапсулы, сформированной из полимера, причем выражение "пригодность регулированного высвобождения" будет понятно специалисту в агрохимии при рассмотрении коммерчески приемлемых продуктов.

Полимер по заявленному изобретению отличается тем, что соединение (I) выбрано как отдельное ACD соединение в мономерной, и/или димерной, и/или тримерной форме, а не как смесь различных соединений, включенных в формулу (I).

Смесь соединения(ий) (I) может содержать гидроксиметил до 40%, в частности, суммарное число групп R₂, R₄, R₆, R₈ соединения i) (с) или смеси соединений i) (с), где группы означают водород, не превышает 40% общей суммы всех типов групп R₂, R₄, R₆, R₈ в соединении или смеси соединений.

Может применяться какой-либо вышеупомянутый полимер, отличающийся тем, что раствор преимущественно, насколько промышленное получение соединений (I) позволяет это, состоит из мономерных соединений (I), где все заместители R₁, R₂, R₃, R₄ одинаковы между собой, R₅, R₆, R₇, R₈ одинаковы между собой, a R₉ и R₁₀ представляют собой атомы водорода.

Предпочтительными ACD являются N,N′,N′′,N′′′-тетрабутоксиметил ацетиленкарбамид, N,N′,N′′,N′′′-тетраметоксиметил ацетиленкарбамид (Powderlink 1174), N,N′,N′′,N′′′-тетраметоксиэтил ацетиленкарбамид, N,N′,N′′,N′′′-тетрапропоксиметил ацетиленкарбамид, N,N′,N′′,N′′′-тетрапропоксиметил ацетиленкарбамид.

Наиболее предпочтительными соединениями (I) являются N,N′,N′′,N′′′-тетраметоксиметил ацетиленкарбамид и N-N′,N′′,N′′′-тетрабутоксиметил ацетиленкарбамид для применения отдельно или в комбинации.

Соединение (I) или смесь соединений (I) можно применять даже в твердой форме при 20°С или более посредством растворения или диспергирования в масляной фазе. В этом случае соединение (I) или смесь соединений (I) растворяют и/или диспергируют в приемлемом органическом растворителе, чтобы позволить включение твердого вещества в жидкую смесь материалов, формирующих полимер, например, в гамма-бутиролактоне или нафтовом растворителе (Solvesso 100, 150 ND или 200 ND).

Заявляется способ, как пояснялось выше, но для более детального разъяснения, приводится следующее.

Вкратце, раскрывается способ микрокапсуляции путем межфазовой полимеризации, где непрерывной фазой является вода, а дискретной фазой является несмешивающаяся с водой фаза, подлежащая заключению в микрокапсулы, причем этот способ, выполненный обычной межфазовой реакцией полимеризации, отличается тем, что микрокапсульная стенка сформирована реакцией:

ароматического изоцианата,

алифатического изоцианата,

замещенного ацетиленкарбамидного соединения или смеси соединений формулы (I).

Более детально описывается способ получения микрокапсулированной композиции, включающей одно или более вещество, которое остается внутри микрокапсул после получения такой композиции, отличающийся тем, что:

I) готовят две фазы:

а) масляную фазу готовят смешиванием, растворением и/или диспергированием одного или более активного материала и смешиванием, растворением и/или диспергированием следующих компонентов:

а.1) формирующие полимер материалы;

а.2) растворимый или диспергируемый в масле катализатор, приемлемый для формирования полимера из замещенного полимочевиной ацетиленкарбамида;

а.3) в конечном итоге, растворитель или диспергатор;

а.4) в конечном итоге, растворимый в масле сурфактант;

а.5) активный ингредиент или смесь активных ингредиентов, которые в случае применения в сельском хозяйстве представляют собой активные пестициды и родственные химикаты, в других областях, соответственно, материалы фазового превращения, чернила, термореактивные материалы или такие, что специалист в данной области считает активным ингредиентом, главным образом для микрокапсулы, при каждом конкретном применении;

а.6) в конечном итоге, дополнительные активные ингредиенты, растворенные или диспергированные в масляной фазе, компоненты композиции для стабильности несмешивающихся с водой или растворимых в воде материалов, стабильности других компонентов композиции, стабильности микрокапсул, стабильности какого-либо компонента к свету, посредством органических соединений, нагреванию, и/или нагрузке давления, и/или микробиологическому загрязнению, или стабильности композиции как целого;

b) водную фазу готовят смешиванием, растворением и/или диспергированием

b.1)воды;

b.2) отдельного эмульгатора или смеси эмульгаторов;

b.3) полимера типа PVA или PVP или каких-либо его производных, или каких-либо смесей указанных полимеров;

b.4) лигносульфоната или смеси лигносульфонатов;

b.5) необязательно, увлажняющего средства;

b.6) в конечном итоге, дополнительных компонентов композиции для регулирования рН до 6-7 или для улучшения стабильности несмешивающихся с водой или растворимых в воде материалов, стабильности других компонентов композиции, стабильности микрокапсул, стабильности какого-либо компонента к свету, особенно активного ингредиента(ов), нагреванию, и/или нагрузки давления, и/или микробиологическому загрязнению, или стабильности композиции как целого;

II) масляную фазу включают в водную фазу при около 45-70°С, при перемешивании, температура зависит от реакционной способности и выбора катализатора в масляной фазе, причем окончательный период высокого напряжения сдвига составляет несколько минут;

III) провоцируют эмульсификацию масляной фазы в водной фазе, и одновременно начинается формирование микрокапсульной стенки при температуре от 60 до 90°С;

(IV) затем добавляют катализатор, который провоцирует формирование стенки микрокапсулы смешанного полимерного замещенного полимочевиной ацетиленкарбамида;

(V) взбалтывают сформированный реакционный раствор с очень низким напряжением сдвига, достаточно низким, чтобы не повредить микрокапсулы, в течение около 1-4 часов;

(VI) необязательно повышают температуру до 70-90°С для этапа V);

VII) необязательно, добавляют компоненты композиции для окончательного регулирования рН (от 3 до 12), модификаторы вязкости, увлажняющие средства, антифризные средства, противомикробные средства, защитные средства от света и какой-либо другой компонент композиции, приемлемый для микрокапсулированной композиции, причем возможно и необязательно добавлять все эти соединения или некоторые из них в водную или масляную фазы, ранее описанные.

Также описывается способ, унитарный с объемом данного изобретения, как способ получения композиции, типичной капсульной суспензии, содержащей капсулированный несмешивающийся с водой материал или ряд несмешивающихся с водой материалов, отличающийся тем, что такой материал микрокапсулирован в дискретные микрокапсулы полимочевина-ацетиленкарбамидного сополимера, при котором:

(а) обеспечивают при температуре от 45°С до 70°С, предпочтительно от 40°С до 60° и наиболее предпочтительно от 40°С до 55°С, дисперсию

(i) несмешивающейся с водой фазы, включающей сельскохозяйственный активный несмешивающийся с водой материал или материалы, подлежащие капсулированию, ароматический изоцианат, алифатический изоцианат и ACD, в конечном итоге, приемлемый растворитель для растворения какого-либо предшествующего соединения, которое может находиться в твердой форме, в конечном итоге, диспергатор, если активное соединение твердое, и в конечном итоге, также сурфактант;

(ii) водной фазы, включающей раствор воды, сурфактант или их смеси, защитный коллоид или их смеси, полимер, обладающий свойствами и сурфактанта и защитного коллоида; и

(b) нагревают и поддерживают указанную дисперсию в температурном диапазоне от 60°С до 90°С, после чего указанный несмешивающийся с водой материал капсулируют в дискретные микрокапсульные оболочки из замещенного полимочевиной ацетиленкарбамида;

(c) как только микрокапсулы сформированы, а формирующие полимер материалы капсуляции в основном израсходованы, необязательно добавляют водный раствор, содержащий компоненты композиции, необходимые для функционально приемлемой сельскохозяйственной композиции, которая включает модификаторы вязкости, глины или подобные мезопористые материалы, предпочтительно сепиолит или цеолит, гидроколлоиды, противомикробные средства, защитные средства от ультрафиолетового излучения, увлажняющие средства, дополнительные сурфактанты.

Соединение а.4) или b.2) может быть (мета)акриловым привитым сополимером и/или выбранным из группы сурфактантов: этоксилированные спирты, этокси и/или пропокси блоксополимер, поливиниловый спирт, поливиниловый пирролидон и какие-либо производные или привитые сополимеры указанных сурфактантов, также выбранные из групп этоксилированных спиртов, этокси и/или пропокси блоксополимера, поливинилового спирта, поливинилового пирролидона и каких-либо производных или привитых сополимеров указанных сурфактантов, предпочтительно поливинилового эфира жирной кислоты или полиалкил(мета)крилата с молекулярной массой от около 100000 до 200000 Дальтон.

Сурфактантом, добавленным в водную фазу, является полиэтиленгликолевый эфир полигидроксижирной кислоты с молекулярной массой от около 10000 до 25000 Дальтон.

Предпочтительной жирной кислотой в сурфактантах является стеариновая кислота.

По запатентованной смеси лигносульфонатов заявленный способ получения микрокапсул отличается тем, что раствор I) b) содержит комплекс, содержащийся в смеси в весовом проценте, 15-25% лигносульфоната, 5-15% поливинилового спирта и до 100% воды, соединения выбраны таким образом, что лигносульфонаты и поливиниловый спирт полностью растворены в воде, и этот раствор нагревают до 60-90°С за 5-20 минут перед применением в способе микрокапсуляции.

Как важное применение микрокапсул по данному изобретению заявляется способ получения сельскохозяйственной композиции типа суспензионного концентрата, отличающийся тем, что:

i) готовят водную суспензию микрокапсул;

ii) суспензионный концентрат в водной среде готовят с требуемыми активными ингредиентами или рядом их (при условии, если они химически совместимы в такой среде и полезны в сельском хозяйстве) обычным путем, посредством измельчения, и обеспечивают необходимые компоненты композиции и, необязательно, далее обеспечивают дополнительный растворимый в воде активный ингредиент или ряд из них (при условии, если все активные ингредиенты химически совместимы и полезны в сельском хозяйстве) и необходимые компоненты композиции;

iii) смешивают суспензии i) и ii) при условии, если смесь активных ингредиентов полезна в сельском хозяйстве;

iv) в конечном итоге, добавляют компоненты композиции в смесь для стабильности и функциональности композиции в случае, если такие компоненты композиции еще не присутствуют или присутствуют в недостаточном количестве в смеси, сформированной до этого этапа, или, необязательно, они уже были добавлены в предыдущих этапах в необходимом количестве для присутствия в окончательной композиции;

v) в конечном итоге, фильтруют смесь iii) или iv), чтобы удалить нежелательный осадок, который может повредить правильной функциональности суспензионного концентрата во избежание блокирования сопел фильтров и фильтров во время окончательного применения суспензионного концентрата в поле.

Предпочтительными сельскохозяйственными композициями микрокапсул (в каком-либо типе композиции, куда входят микрокапсулы) являются следующие активные ингредиенты или их смеси (хотя практически можно микрокапсулировать любой агрохимикат, поскольку он растворимый, диспергируемый и стабильный в масляной фазе): фторохлоридон, пиретроид и/или натурального происхождения пиретрин или их смеси, лямбда-цигалотрин, гамма-цигалотрин, суперциалотрин, альфа-циперметрин, кломазон, комбинации флурохлоридона, и/или лямбда-цигалотрина, и/или кломазона, и/или метазахлора, и/или алахлора с другими пестицидами или агрохимикатами, включая антидоты, сафенеры, средства против кольчатых червей, и/или семиохимикаты, трифлутрин и/или фенотрин, алахлор и/или ацетахлор, пендиметалин, трифлуралин, органофосфаты, хлорпирифос, эндосульфан, феноксапроп, триазольные фунгициды, пропиконазол, кетоконазол, триадименол, эпоксиконазол, тебуконазол (необязательно, где масляная фаза содержит обычный в сельском хозяйстве растворитель типа замещенного алкиллактама или N,N-диметилалкиламида), флуроксипир.

Благодаря удалению токсических изоцианатов или, по меньшей мере, снижению количества и токсикологического профиля их, микрокапсулы по данному изобретению можно применять для микрокапсулированных фармацевтических препаратов для применения их в медицине.

Лучше понять сложность данного изобретения и воспроизвести данное изобретение специалисту в данной области помогут примеры, представленные ниже.

Пример 1

Раскрыт способ получения микрокапсулированной композиции фторохлоридона при концентрации 25% (вес/вес).

LignoGAT™ является запатентованным раствором, раскрытым здесь, состоящим из воды, Celvol™ 205 и Kraftsperse™ 25M, соотношения в котором варьируют согласно (соответственно): 60-70%:5-15%:5-30%. В этом конкретном случае соотношение составляет 65:5:30.

Когда обе фазы хорошо смешаны в отдельных реакторах [важно отметить, что некоторое нагревание необходимо для включения твердых кристаллов cis-фторохлоридона с точкой плавления около 71°С], их масляную фазу медленно включают при около 50°С в водную фазу (при 35°С и рН, отрегулированном до 6,5 лимонной кислотой), эмульгируя органическую фазу в небольшие капли в непрерывной водной фазе с перемешивателем с высоким сдвигом при около 2500 об/мин (в обычном цилиндрическом 2,000 л реакторе) в течение 15 минут. Затем перемешиватель с высоким сдвигом останавливают, а якорную мешалку регулируют до 50 об/мин. Материал, формирующий стенку, представленный в органической фазе (изоцианаты и ацетиленкарбамидный мономер), реагирует с водой на границе масло/вода для формирования предварительной стенки капсулы вокруг масляной капли, содержащей активный ингредиент фторохлоридон. Температуру повышают до 50°С в начале реакции. Затем добавляют 0,15% (вес/вес) р-толуолсульфоновой кислоты (растворенной в изопропаноле) для прекращения полимеризации в стороне водной фазы и реакций формирования стенки. Далее смесь выдерживают при около 48°С пять часов. Таким образом, это позволяет избежать какого-либо осадка изоцианатов и/или свободных ацетиленкарбамидных мономеров. Затем смеси позволяют остыть. Измеряют рН и регулируют ее от 9,5 до 10 50% водным раствором NaOH. Окончательно, для стабилизации добавляют следующий раствор:

Полученную композицию гомогенизируют якорной мешалкой при 100 об/мин, а затем фильтруют через 100 мкм нейлоновое сито.

Пример 2

Получают микрокапсулы по способу Примера 1 и сравнивают с коммерческим фторохлоридоном CS 250 г/л (Racer™).

Микрокапсулы Примера 1 представлены на Фигуре 1.

Образованные по способу Примера 1 микрокапсулы имеют следующие параметры:

Отмечено, что фторохлоридон имеет два изомера (cis и trans) с различными точками плавления, и данное изобретение позволяет свободную капсуляцию и твердых, и жидких материалов (даже адсорбированных/абсорбированных/растворимых газообразных материалов на твердой или жидкой основе).

Инфракрасный анализ Racer™ CS показывает, что капсульная стенка состоит из TDI и PAPI, в то время как в данном изобретении TDI заменен намного менее токсичным и менее реакционно способным TMXDI. Специальные условия капсуляции по данному изобретению позволяют совершенно соответствовать физико-химическим и химическим (относительно применения в сельском хозяйстве) характеристикам Racer™, с различной композицией стенки капсулы, защитному коллоиду (с помощью LC-MS (жидкостная хроматография-масс-спектрометрия) определенному как тип Daxad™ 23 в Racer™), первичному эмульгатору (с помощью LC-MS и приготовления химического образца, определенному в Racer™ как тип Pluronic™ L64) и другим компонентам композиции.

Наблюдают, что микрокапсулы по способу данного изобретения представляют сферическую трехмерную структуру, однако сферы иногда имеют вмятину (DEP) на поверхности, показанную на Фигурах 1 и 2 стрелками (иногда поверхность вогнутой зоны составляет почти половину всей поверхности капсулы), что не обнаруживают в других коммерческих микрокапсулированных агрохимикатах или в микрокапсулах для других целей. Полагают, что причиной этого эффекта является специфическая реакция TMXDI + PAPI + ацетиленкарбамидный мономер.

Определение некапсулированного активного ингредиента выполняют следующим образом (это представлено в остальных примерах).

Фильтрация образца композиции, суспендированного в воде:

- 100 мг CS образца суспендируют в 15 мл смеси воды и дипропиленгликоля;

- фильтруют через фильтр из стекловолокна;

- промывают 2×5 мл смеси воды с дипропиленгликолем;

- определяют а. и. в фильтрате с помощью анализа HPLC-UV (высокоэффективная жидкостная хроматография с использованием ультрафиолетовых лучей) или GC-FID (газовая хроматография с пламенно-ионизационным определением).

Условия применения HPLC обычно следующие: Lichrospher 100 CN - 5 мкм, 250×4 мм; колоночный термостат: 32°С; объем инъекции: 10 мкл; подвижная фаза: 97% (объем/объем) n-гексан, 3% (объем/объем) изопропанол; поток: 1 мл/минута; детектор: при 240 нм; время анализа: 35,0 минуты.

Пример 3

Готовят композицию как описано в Примере 1, в которой материал, формирующий стенку, замещен преполимеризованной этерифицированной мочевиноформальдегидной смолой, Beetle™ 80, причем преполимеризация основана на способе, упомянутом в патенте США 6485736. Затем общее количество тетраметоксиметил ацетилен карбамида и изоцианата замещают, соответственно, из материалов, формирующих стенку, а гамма-бутиролактон удаляют из формулы. Деталь микрокапсул представляют в композиции фторохлоридона только после окончания способа, точно выполненного по примеру 1 (с вышеупомянутыми модификациями) (деталь на Фигуре 3), причем размер частиц неодинаковый, и микрокапсулы больше и немедленно высвобождают содержимое в водную фазу. Средний размер частиц составляет 29,3 мкм, а 90 процентиль составляет 71,64 мкм, что делает микрокапсулы неадекватно большими и слишком хрупкими.

Пример 4

В лаборатории получают следующие композиции по Примеру 3, с такими же соотношениями вес.%, как в Примере 1, но для 1 л окончательной композиции. Последовательно используют 14 реакторов с системой охлаждения и нагревания.

После окончательной эмульсификации регулируют соответствующую рН и окончательного добавления раствора для стабильности, взбалтывают и позволяют окончательной смеси достичь комнатной температуры, сразу же измеряют размер частиц, получают статистический показатель "90 процентиль" (10% микрокапсул имеют средний диаметр больше данного значения).

Некапсулированный активный ингредиент измеряют путем центрифугирования микрокапсул, а затем анализа супернатанта с помощью GC-FID общепринятым аналитическим методом. Стабильность эмульсии анализировали по определениям FAO/WHO (программа стандартов на пищевые продукты) для стабильности эмульсии лямбда-цигалотрина CS (композиция того же типа (капсульная суспензия)), этот документ включен в данное описание ссылкой. Только значения с отметкой "очень хорошая стабильность эмульсии" соответствуют требованиям разделения масло/разрушенная эмульсия и формированию кристаллов в эмульгированной композиции в воде. Кристаллизацию оценили субъективно (но согласованно с оценками различных образцов) согласно обследованию 5 образцов неразбавленной композиции под микроскопом с объективами ×10 и ×40. На Фигуре 4 представлены кристаллы в Пр.4-1 через 240 часов хранения при 35°С.

Получены следующие результаты

Можно заметить, что единственными приемлемыми композициями являются сформулированные с ACD, эти коммерческие соединения, содержащие значительное количество мономеров (или димеров или тримеров) (Пр.4-11, 4-12, 4-13 и 1), дают лучшие результаты. Однако эти ацетиленкарбамидные кросс-линкеры, содержащие более низкое количество мономеров, дают больший размер частиц. Пр.4-8, основанный на бензогуанаминовой смоле, интересен тем, что размер частиц микрокапсул очень приемлемый, представляет очень хорошие свойства эмульсификации, но только с помощью наблюдения капсул под микроскопом можно понять, что значительная часть из них разрушена. Все соединения меламина и мочевины показывают плохую характеристику с высокими количествами некапсулированного фторохлоридона и последующим формированием кристаллов. В примерах 4-8 можно наблюдать обратимую агломерацию, как представлено на Фигуре 5.

Пример 4

В следующем примере применяли другой первичный эмульгатор и систему защитного коллоида. Как в предыдущих примерах, Пример 1 - как модель, выполняются некоторые модификации. Раствор LignoGAT™, основанный на полимерном продукте реакции, содержащей лигносульфонаты, заменили (и в том же количестве) на Agrimer™ AL10 и PVP 15 (соотношение в вес.% 1:1). В этом способе микрокапсулировали квизалофоп-п-этил, растворенный в Solvesso 100 при 50% (теплый).

Для снижения размера частиц (который, как ожидают, будет больше, потому что LignoGAT™ заменен на эту новую смесь) скорость перемешивателя с высоким напряжением сдвига повышают до 3500 об/мин в течение 5 минут. Средний размер частиц образованных микрокапсул составляет 5,1 мкм при 90 процентиле 8,3 мкм. Свойства эмульсификации (5% композиции в воде в 100 мл измерительном цилиндре) не показывают разделение фаз через 2 часа, формирование кристаллов отсутствует. Влажный остаток просеивания, 150 мкм, составил 0,03%, а диспергируемость и суспендируемость составили, соответственно, 81% и 89%.

Пример 5

В этом примере микрокапсулировали по Примеру 1 с теми же компонентами и пропорциями (для получения 1 л композиции) за исключением следующего:

Пр.5-1: изоцианатная смесь TMXDI и PAPI и Powderlink™ 1174 [точно как в Пр.1].

Пр.5-2: изоцианатная смесь TDI и PAPI.

В обоих опытах капсулировали фенвалерат, также растворенный в растворителе на основе углеводорода при 50% (Marcol™) с предварительным мягким нагреванием до 50°С и смешиванием, затем давали смеси остыть. Окончательной композицией является эсфенвалерат 250 г/л капсульная суспензия (допустимая плотность = 1 г/см³).

Результаты представлены в следующей таблице:

Как видно, реакция с TDA и PAPI дает применимый размер частиц сформованных капсул, однако количество некапсулированного материала слишком высоко (32%), анализировали с помощью центрифугирования и HPLC-UV супернатанта. Наблюдали, что реакция происходила с активным выделением СО₂, и отмечали внезапное повышение температуры (2 л реактор нагревался до 75°С в Пр. 5-2, тогда как в Пр.5-1 регистрировали максимальную температуру 58°С). Обследование под микроскопом показали, что число микроскопических кусочков материала стенки реагировали без формирования стенки (таким образом, микрокапсулированный материал отсутствовал). Все это указывает на то, что способ с более реакционно-способным TDI был нерегулируемым (времени было недостаточно для хорошей эмульсификации и в то же время для формирования материала стенки), а именно, способ с TDI менее предсказуемый и менее поддается регулировке, чем способ с TMXDI + PAPI + ACD.

Пример 6

Композицию лямбда-цигалотрина приготовили по следующей формуле (500 л). Компоненты распределили по их функциональности. Первая Таблица Пр. 6.1 относится к водной фазе и масляной фазе до эмульсификации/капсуляции необходимых материалов. В Таблице Пр. 6.2 показаны соединения, которые отвечают за стабильность композиции. Доводят до 100% композиции.

Условия капсуляции вышеупомянутых компонентов:

эмульсификацию выполняют очень медленно (согласно общему объему) во избежание фазового перехода якорным перемешивателем при 100 об/мин и перемешивателем Cowless при 1500 об/мин;

температура реакции: 50°С;

перемешиватель высокого напряжения сдвига при 6000 об/мин в течение 5 минут во время капсуляции (MDH), добавление Cycat 4040;

время выдерживания микрокапсул при 55°С - 4 часа.

Характеристики данной композиции следующие (все измеренные параметры стандартизированы по определениям FAO и/или методам CIPAC (Международный совет по сотрудничеству в области аналитической химии пестицидов):

лямбда-цигалотрин: 10,05 г/л,

способность суспендироваться (CIPAC MT.161): 99 вес.%,

диапазон рН (CIPAC МТ.75,2): 6,4+/-0,5,

размер частиц, измеренный лазерным анализатором Mastersizer Micro 2.18: D[v, 0,5]=1,05 мкм,

D[v, 0.9]=2,28 мкм,

вязкость, измеренная Haake Rheowin Pro 2,67: η (вязкость) в Па·с при τ₁(1,0)=2,73,

η (вязкость) в Па·с при τ₁₀(10,0)=0,08,

точка выхода (τ₀) в Па при γ=0=7,41,

плотность при 20°С (A.Paar DMA 38): 1,0318+/-0,0012 г/мл.

Пример 7

Способ микрокапсуляции по данному изобретению отличается от всех способов опубликованных патентов, применяемых в промышленном масштабе во всем мире для агрохимикатов по основным включенным химическим компонентам, природе и структуре стенки и физико-химическим характеристикам самой микрокапсулы. Однако, для того чтобы смочь применить данное изобретение, дальнейшим требованием является возможность достижения скорости высвобождения и химической эквивалентности инертных ингредиентов к уже зарегистрированным продуктам на рынке (с целью разрешения продажи). Исходя из данного изобретения обнаружили, что при правильном выборе приемлемых ацетиленкарбамидных соединений, сурфактанта и стабилизационной системы и условий реакции данным изобретением можно достичь физико-химических характеристик коммерческих композиций как целого (а именно, параметры относительно законов, таких как EEC 91/414, определения FAO/WHO и т.д.) путем, довольно отличным от известного в уровне техники. Это точный выбор гликольурилов с низкой реакционной способностью, мягких условий реакции (температуры намного более низкие, чем в документах известного уровня техники), избежание дополнительных аминов или сероводородных соединений как катализаторов или материалов, формирующих стенку, и завершение, достигнутое органическими кислотами, что позволяет изготовить композиции по заказу с намеченной скоростью высвобождения (или быстрое, или пролонгированное) и биологической эффективностью.

Для демонстрации этого выполнили сравнение способа микрокапсулирования по данному изобретению для получения коммерческой композиции лямбда-цигалотрина согласно EEC 91/414. Контрольным материалом служит образец Karate™ Zeon 10 CS.

Капсуляцию GAT лямбда-цигалотрина 10 CS (GAT-lCy) выполнили по способу, описанному в Пр.6 (с учетом подробного пояснения способа, он раскрыт полностью в предыдущих примерах и/или в описании). Вышеприведенные значения являлись значениями 10 разных образцов, а статистические расхождения оценили анализом t-Стьюдента с соответствующим преобразованием для нормализации данных с помощью arcsin(sqrt(x)) для процентных значений.

На Фигуре 7 можно увидеть, что размер частиц композиции по данному изобретению распределяется одинаково с незначительными расхождениями, или в среднем, или в 90 процентиле, и оба продукта отвечают определениям FAO.

Относительно способности суспендироваться FAO определяет минимум 80% лямбда-цигалотрина, найденного в суспензии через 30 минут в воде D по стандарту CIPAC. Оба продукта намного превышают минимум, GAT-lCy и KZ показывают одинаковую 99,2% способность суспендироваться, без существенных расхождений по анализу t-Стьюдента.

Самопроизвольность дисперсии в [%]определяли по CIPAC MT 160. FAO определяет минимум 90% лямбда-цигалотрина в суспензии через 5 минут в воде D по стандарту CIPAC при 30±2°С. GAT-lCy представляет 92% дисперсии, тогда как KZ представляет 94%, но без значительных расхождений в анализе t-Стьюдента.

Текучесть в [%] определили согласно CIPAC MT 148. Регулярно вязкость измеряли в лаборатории для предположения, какой будет текучесть (быстрее, дешевле и проще измерить вязкость), но определения FAO указывают только на этот анализ текучести, потому что "реальным" результатом влияния вязкости на продукт является сложность для работы руками, в частности, чтобы вынуть агрохимикат из пакета или бутылки, и промывание бутылки по экологическим соображениям. FAO определяет максимальный "остаток" 1,5%. Текучесть GAT-lCy эквивалентна текучести KZ и соответствует определению FAO 463/CS (2003) для "остатка после промывания". Значения (не имеющие значительных статистических расхождений) следующие:

остаток и остаток после промывания, соответственно, для GAT-lCy: 2,6% и 0,3%;

то же для KZ: 2,1% и 0,3%, без значительных статистических расхождений.

Устойчивую пену в [мл] через 1 минуту определяли согласно CIPAC МТ 47,2, и не было образцов с какой-либо устойчивой пеной через 1 минуту.

Оба образца соответствуют определениям FAO и статистически не расходятся по какому-либо значению.

Пример 8

Скорость высвобождения GAT-lCy и KZ.

Для скорости высвобождения применяли директиву OECD (Организация экономического сотрудничества и развития) для анализа химикатов №428. Анализируемыми композициями были (попарно) GAT-lCy 10 г/л и GAT-lCy 5 г/л (полученные по примеру 6) по сравнению с аналогичными характеристиками продуктов Syngenta (KZ 10 г/л и KZ 5 г/л). Для каждого образца выполняли один экспериментальный опыт.

Результаты представлены на Фигуре 8 и 9. Понятно, что GAT-lCy изначально имеет более быстрое высвобождение в обоих типах образцов (частично из-за более широких пор в микрокапсулах, происходящих от применяемого четырехпальцевого ацетиленкарбамида). Однако, при условиях анализа содержание лямбда-цигалотрина в рецепторных клетках в случае KZ (и 5 CS, и 10 CS) более низкое.

Пример 9

Получили суспоэмульсию, содержащую 250 г/л метазахлора и 33,3 г/л кломазона. В суспоэмульсии твердые мелко измельченный или диспергированный или эмульгированный активный ингредиент находится в непрерывной водной фазе, тогда как дискретная фаза представлена микрокапсулами. В данном примере поясняется, как приготовить микрокапсульную часть суспоэмульсии, а именно, микрокапсулы кломазона. Суспензионный концентрат, который составляет часть композиции, является концентратом измельченного и диспергированного метазахлора (технически было получено согласно утратившему силу патенту Германии 2849442, более точно согласно примеру, раскрывающему моноклинальную суспензию метазахлора). Метазахлор можно также получить по европейскому патенту 12216 согласно примерам 2 (а) или (b) или примерам 4 (а), или (b), или (с).

Формула капсульной суспензии кломазона состоит из следующих ингредиентов, причем способ аналогичен применяемому для микрокапсуляции лямбда-цигалотрина:

Суспензионный концентрат метазахлора отдельно готовят по следующей прописи:

Затем суспендированный метазахлор смешивают с капсульной суспензией кломазона следующим образом:

Данная композиция обладает характеристиками, представленными на Фигуре 11 (размер частиц) и Фигуре 12 (вязкость). Изображение микрокапсул представлено на Фигуре 6.

Пример 10

Замедляющий горение материал (оксид сурьмы) микрокапсулировали по данному изобретению вместе с материалом фазового превращения (РСМ) перфтордеканом, по способу данного изобретения. Затем водную фазу высушили распылением для получения жидкой композиции микрокапсул.

Пример 11

Следующими выполнили микрокапсуляции флуроксипира по формуле капсульной суспензии кломазона примера 9 и водной фазы примера 6. Как сравнительный анализ выполнили микрокапсуляцию по известному уровню техники с помощью TDI и PAPI, что показало средний размер частиц 2,73 мкм и 90 процентиль 15,79 мкм.

Измерения каждого примера представлены на Фигуре 10 и выполнены согласно микрокапсулам.

Анализируемый материал, формирующий стенку, включает:

Specflex NE 138 - 2,25 части,

TMXDI - 1,12 части.

ACD следующий:

Пример 11-1 триметоксиметоксиметил монометилол ацетиленкарбамид 0,80 части,

Пример 11-2 тетраметоксиметил ацетиленкарбамид 0,80 части,

Пример 11-3 тетраметоксиметил ацетиленкарбамид 0,90 части,

Пример 11-4 тетрабутоксиметил ацетиленкарбамид 0,50 части,

Пример 11-5 тетрапентоксибутоксил ацетиленкарбамид 1,00 части.

Результаты представлены на Фигуре 12, где расхождения оценивали по типу и количеству производного ацетиленкарбамида.

Пример 12

Выполнили две композиции: одну по примеру 6 (Пр.12-1) и такую же композицию, но с заменой материала, формирующего стенку, TMXDI на TXDI, и с удалением 3% тетраметоксиметил ацетиленкарбамида (Пр.12-2).

Содержание остаточных изоцианатов анализировали путем дериватизации образца с 1-(9-антрацененилметил)пиперазином и определения с помощью HPLC-UV при 254 нм. Поскольку целью анализа было сравнение, количественное определение в весовом проценте не выполняли. Однако, проверяли AU единицы абсорбции ультрафиолетовых лучей (для одинаково введенных 10 мкл из растворов 50 мг/мл в ацетонитриле образцов) для сравнения количества остаточных TDI, TMXDI и PAPI (поскольку они элюируются одновременно). Результаты показали, что Пр.12-1 имеет значение AU 641 мВ (выше предела обнаружения), в то время как Пр.12-2 имеет значение AU 11 мВ (ниже предела обнаружения). Таким образом, применение ACD предотвратило присутствие остаточных изоцианатов в агрохимической композиции.

Реферат

Настоящее изобретение относится к микрокапсулам, используемым в агрохимических композициях, в составе какого-либо типа композиции, приемлемого для применения в сельском хозяйстве, а также для микрокапсуляции фармацевтических или медицинских соединений, замедлителей горения, материалов фазового превращения, термореактивных материалов, чернил, катализаторов. Микрокапсулы заключают материал с растворимостью в воде ниже 750 мг/л при 20°С, причем стенка микрокапсул сформирована посредством реакции межфазовой полимеризации материалов, формирующих стенку: (а) алифатический изоцианат(ы), и (b) ароматический изоцианат(ы), и (с) соединение(ия) формулы (I), ацетиленкарбамидные производные, ! ! где R1, R3, R5, R7 представляют собой, независимо друг от друга, метил, этил, n-пропил, изопропил, n-бутил, изобутил, втор-бутилен, трет-бутил; R2, R4, R6, R8 представляют собой, независимо друг от друга, водород, метил, этил, n-пропил, изопропил, n-бутил, изобутил, втор.-бутил, трет.-бутил; R9, R10 представляют собой водород или гидроксиметил; включая олигомерные формы соединений (I), где число молей соединений (I) составляет от 2 до 10; и микрокапсулы имеют средний диаметр от 0,3 до 25 мкм при измерении обычным лазерным дифракционным анализатором размеров частиц с предварительным обычным растворением в воде при перемешивании. Также описаны способ получения агрохимической композиции типичной капсульной суспензии, включающей указанные выше микрокапсулы, и варианты применения таких микрокапсул. Технический результат - получение микрокапсул с возможностью регулирования скорости высвобождения микрокапсулированного материала, а также улучшение токсикологич�

Формула

1. Микрокапсулы, заключающие материал с растворимостью в воде ниже 750 мг/л при 20°С, отличающиеся тем, что стенка микрокапсул сформирована посредством реакции межфазовой полимеризации материалов, формирующих стенку:
(a) алифатический изоцианат(ы), и
(b) ароматический изоцианат(ы), и
(c) соединение(ия) формулы (I), ацетиленкарбамидные производные,

где R₁, R₃, R₅, R₇ представляют собой независимо друг от друга метил, этил, n-пропил, изопропил, n-бутил, изобутил, втор-бутилен, трет-бутил;
R₂, R₄, R₆, R₈ представляют собой независимо друг от друга водород, метил, этил, n-пропил, изопропил, n-бутил, изобутил, втор-бутил, трет-бутил;
R₉, R₁₀ представляют собой водород или гидроксиметил;
включая олигомерные формы соединений (I), где число молей соединений (I) составляет от 2 до 10; и
микрокапсулы имеют средний диаметр от 0,3 до 25 мкм при измерении обычным лазерным дифракционным анализатором размеров частиц с предварительным обычным растворением в воде при перемешивании.

2. Микрокапсулы по п.1, где ароматический изоцианат по п.1 (а) имеет формулу (II):

где n= от 0 до 6.