Инкапсулированная частица

Инкапсулированная частица

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

Настоящая заявка испрашивает приоритет предварительных патентных заявок США №№61/648707, поданной 18 мая 2012 года, 61/648766, поданной 18 мая 2102 года и 61/648884, поданной 18 мая 2012 года, содержание которых включено в настоящее описание полностью посредством ссылки. Настоящая заявка относится к следующей обычной патентной заявке США, переуступленной тому же самому правопреемнику, содержание которой включено в настоящее описание полностью посредством ссылки: патентной заявки США***, поданной 17 мая 2013 года, озаглавленной "ИНКАПСУЛИРОВАННАЯ ЧАСТИЦА", испрашивающей приоритет предварительной патентной заявки США №61/648697, имеющей номер дела патентного поверенного №PF-72188/065322,00185, на Alice Hudson, Lillian Senior, Bernard Sencherey и Victor Granquist как изобретателей.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение в целом относится к инкапсулированной частице. Более конкретно, настоящее изобретение относится к инкапсулированной частице, включающей ядро, полиуретановый слой и воск.

ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Инкапсулированные частицы, которые включают в себя слои, такие как слой серы и ядро, известны в данной области техники. Толщина и внешняя целостность слоя серы ограничивает скорость, с которой освобождается ядро, например, растворяется. Инкапсулированные частицы известного уровня техники, как правило, требуют большого количества серы, например, свыше 15% вес. серы в расчете на общий вес инкапсулированной частицы, тем самым снижая общее количество ядра, присутствующего в инкапсулированной частице. Кроме того, слой, состоящий из серы, как правило, имеет тенденцию проявлять хрупкость и подвержен разламыванию при обработке. Когда слой серы разламывается или трескается, часть ядра высвобождается быстро и остальная часть ядра остается частично подверженной воздействию воды и других жидкостей, которые могут быстро растворить ядро, таким образом, препятствуя контролируемому высвобождению. Быстрое растворение ядра, как правило, является нежелательным, поскольку, по меньшей мере, одна из целей инкапсулирования ядра состоит в достижении контролируемого высвобождения ядра с течением времени.

Другие инкапсулированные частицы известного уровня техники включают полиуретановые слои в отличие от слоев серы. Однако, данные инкапсулированные частицы имеют тенденцию к проявлению поверхностных дефектов и проблем, связанных с несоответствующей внешней целостностью, например, частичной инкапсуляцией ядра полиуретановым слоем, несоответствующей толщиной полиуретанового слоя, а также наличием раковин и выемок в полиуретановом слое. Подобно описанным выше частицам, когда полиуретановые слои с поверхностными дефектами расположены вокруг ядра, часть ядра может оставаться частично открытой для воздействия или наличие тонкого участка полиуретанового слоя, несоответствующего толщине остальной части полиуретанового слоя, может привести к быстрому пропитыванию полиуретанового слоя водой и другими жидкостями. Любой из вариантов, описанных выше, как правило, приводит к быстрому растворению ядра, таким образом, препятствуя контролируемому высвобождению ядра, что, как правило, является нежелательным.

Кроме того, некоторые инкапсулированные частицы, включающие полиуретановые слои, агломерируются в процессе инкапсулирования, тем самым приводя к снижению выхода инкапсулированных частиц. Агломерация обычно происходит во время инкапсулирования ядра. Агломерация ядер в процессе инкапсулирования приводит к снижению эффективности инкапсулирования, препятствуют полному инкапсулированию ядра полиуретановым слоем, ограничивает образование полиуретанового слоя, имеющего одинаковую толщину, увеличивает количество необходимого полиуретанового слоя относительно количества ядер, который требуется для инкапсулирования ядра, снижает выход инкапсулированных частиц и приводит к образованию раковин и выемок в полиуретановом слое получаемых инкапсулированных частиц. Соответственно, сохраняется потребность в разработке усовершенствованной инкапсулированной частицы и способе инкапсулирования ядер частиц.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ СУЩНОСТИ И ПРЕИМУЩЕСТВ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Предметом изобретения является инкапсулированная частица. Инкапсулированная частица включает в себя ядро, полиуретановый слой, расположенный вокруг ядра, и воск, расположенный вокруг полиуретанового слоя. Полиуретановый слой включает в себя продукт реакции изоцианата и полиольного компонента. Полиольный компонент содержит каталитический полиол, полученный из ароматического инициатора на основе амина, и простой полиэфир-полиол, который отличается от каталитического полиола в весовом соотношении от около 1:2 до около 10:1. Ядро инкапсулируется согласно способу, который включает в себя стадии обеспечения ядра, обеспечения изоцианата, обеспечения полиольного компонента, а также обеспечения воска. Способ также включает в себя стадии смешивания и проведения реакции изоцианата и полиольного компонента для образования полиуретана и инкапсулирования ядра полиуретановым слоем, содержащим полиуретан, а также инкапсулирование полиуретанового слоя воском. Кроме того, предлагается система инкапсулирования ядра полиуретановым слоем. Система включает в себя изоцианат и полиольный компонент.

Каталитический полиол придает полиуретановому слою свойства эластичности, стойкости к истиранию и контролируемого высвобождения. Кроме того, способ инкапсулирования ядра способствует более полному инкапсулированию ядра, одинаковой и минимальной толщине полиуретанового слоя, повышенному выходу инкапсулированных частиц и минимизированным дефектам полиуретанового слоя. Увеличение выхода и улучшение качества инкапсулированных частиц снижает время и стоимость затрат, необходимых для образования инкапсулированных частиц. Кроме того, улучшенные свойства полиуретанового слоя позволяют инкапсулированным частицам противостоять быстрому пропитыванию водой и обеспечивают контролируемое высвобождение, например, растворение, ядра частиц.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Инкапсулированная частица включает в себя ядро, полиуретановый слой, расположенный вокруг ядра, и воск, расположенный вокруг полиуретанового слоя. Ядро, как правило, включает в себя удобрение, которое может включать кальций, магний, азот, фосфат, калий, серу и их комбинации. Удобрение может быть выбрано из группы азотных удобрений, фосфорных удобрений, калийных удобрений, серных удобрений и их комбинации, например, смешанных удобрений. Подходящие удобрения включают в себя, но не ограничиваются, безводный аммиак, мочевину, нитрат аммония, нитрат аммония-мочевину, нитрат аммония-кальций, фосфорную кислоту, фосфат моноаммония, полифосфат аммония, сульфат-фосфат аммония, хлористый калий, нитрат аммония, сульфат аммония, серную кислоту, а также их комбинации. В одном из вариантов осуществления изобретения, удобрение является азотным удобрением, таким как мочевина. В другом варианте осуществления изобретения, удобрение является сульфатом аммония.

В вариантах осуществления изобретения, в которых ядро включает удобрение, ядро может также включать в себя другие компоненты, отличные от удобрений. Такие другие компоненты включают в себя, но не ограничиваются, гербициды, инсектициды, фунгициды и другие компоненты для использования в сельском хозяйстве. Тем не менее, инкапсулированная частица не ограничивается использованием в сельском хозяйстве и ядро согласно настоящему описанию не ограничивается удобрением или другими компонентами, описанными непосредственно выше.

Хотя форма ядра не является критической, ядра, имеющие сферическую форму являются типичными. Соответственно, ядро является, как правило, либо круглым, либо почти сферическим. Ядро может быть любого размера. В одном варианте осуществления изобретения, ядро имеет размер частиц в диапазоне от №170 в 5/16 дюймов, альтернативно от №35 до №: 3 1/2, и альтернативно от №18 до №5 меш, при измерении в соответствии со стандартными методиками определения гранулометрического состава с использованием шкалы сит США. В другом варианте осуществления изобретения, ядро имеет размер частиц в диапазоне от 0,1 до 10, альтернативно от 0,1 до 7, альтернативно от 0,5 до 5, альтернативно от 1 до 4, и альтернативно от 1,5 до 2,5 миллиметров (мм). Ядра, которые имеют круглую или почти сферическую форму, и имеют такие размеры частиц, как описано выше, как правило, позволяют нанесение более тонких и более равномерных полиуретановых слоев по сравнению с ядрами, имеющими другие размеры частиц.

Возвращаясь к полиуретановому слою, данный полиуретановый слой может быть частично или полностью расположен вокруг ядра. В одном варианте осуществления изобретения, полиуретановый слой расположен, по меньшей мере, на 75%, альтернативно, по меньшей мере, на 95%, и альтернативно, по меньшей мере, на 99% ядра. Кроме того, следует иметь в виду, что полиуретановый слой может содержать один полиуретановый слой или несколько полиуретановых слоев. В одном варианте осуществления изобретения, полиуретановый слой содержит, по меньшей мере, два полиуретановых слоя, альтернативно, по меньшей мере, три полиуретановых слоя, альтернативно, по меньшей мере, четыре полиуретановых слоя, альтернативно, по меньшей мере, пять полиуретановых слоев, и альтернативно, по меньшей мере, шесть полиуретановых слоев. Следует понимать, что ядро может быть инкапсулировано, по меньшей мере, одним полиуретановым слоем и одним или более дополнительными слоями, включающими материал, отличный от полиуретана. Как правило, каждый полиуретановый слой имеет среднюю толщину от около 5 до 50, альтернативно от 10 до 40, и альтернативно от 15 до 35 микрон. Следует понимать, что полиуретановый слой может быть использован с различной толщиной в зависимости от одного или нескольких желательных свойств, например, скорости растворения инкапсулированной частицы.

Полиуретановый слой включает продукт реакции изоцианата и полиольного компонента. Изоцианат может содержать один или более изоцианатов. Как правило, изоцианат представляет собой ароматический изоцианат. В одном из вариантов осуществления изобретения, изоцианат включает в себя, но не ограничивается, мономерный и полимерный метилендифенилдиизоцианат, мономерный и полимерный толуолдиизоцианат, а также их смеси. В другом варианте осуществления изобретения, изоцианат представляет собой LUPRANATE^® М20, коммерчески доступный продукт от компании BASF Corporation of Florham Park, NJ.

Полимерные метилендифенилдиизоцианаты, такие как LUPRANATE® M20S, обеспечивают высокую плотность сшивания и среднюю вязкость. Альтернативно, мономерные метилендифенилдиизоцианаты, такие как LUPRANATE® М Isocyanate, обеспечивают низкую вязкость и высокое содержание NCO при низкой номинальной функциональности. Аналогично, толуолдиизоцианаты, такие как LUPRANATE® MP 102, также обеспечивают низкую вязкость и высокое содержание NCO при низкой номинальной функциональности. Специалисты в данной области техники будут выбирать подходящий изоцианат на основе необходимых свойств полиуретанового слоя, образованного из такого изоцианата.

Как правило, изоцианат имеет вязкость от 1 до 3000, альтернативно от 20 до 1000, альтернативно от 50 до 300 и альтернативно от 600 до 800 сантипуаз (сП) при 25°C. Изоцианаты, имеющие низкую и среднюю вязкость, облегчают распыление изоцианата на ядро. Изоцианат, как правило, имеет номинальную функциональность от 1 до 5, альтернативно от 1,5 до 4 и альтернативно от 2,0 до 2,7, которая обеспечивает эффективную реакцию изоцианата с полиольным компонентом и улучшает экономическую эффективность. Как правило, изоцианат имеет содержание NCO от 20 до 50, альтернативно от 25 до 40, альтернативно от 30 до 33, альтернативно от 20 до 30, и альтернативно от 21 до 25% вес. Содержание NCO обеспечивает высокую молекулярную плотность сшивания, которая способствует формированию полиуретанового слоя. Содержание NCO также обеспечивает больше химических связей на единицу массы с целью улучшения экономической эффективности. Вязкость, номинальная функциональность и содержание NCO изоцианата могут изменяться за пределами указанных диапазонов, но, как правило, как целые, так и дробные значения находятся в пределах этих диапазонов. В одном варианте осуществления изобретения, изоцианат используют в количестве от 40 до 60, альтернативно от 45 до 55 и альтернативно от 48 до 52% вес. в расчете на общий вес изоцианата и полиольного компонента.

Возвращаясь к полиольному компоненту, такой полиольный компонент включает в себя каталитический полиол, полученный из ароматического инициатора на основе амина, и простой полиэфирполиол, который отличается от каталитического полиола. В одном варианте осуществления изобретения, полиольный компонент включает в себя один или более других полиолов, отличных как от каталитического полиола, так и от простого полиэфира полиола. Полиольный компонент, как правило, включает в себя полиолы, имеющие, по меньшей мере, две гидроксильных (ОН) функциональных группы. В дополнение к функциональным группам ОН, полиольный компонент может включать в себя полиолы, имеющие одну или более функциональных групп NH. В целом, полиольный компонент имеет различные физические и химические свойства, отличные, но зависящие от свойств отдельных полиолов, включенных в полиольный компонент. Как правило, полиольный компонент имеет вязкость от 100 до 5000, альтернативно от 150 до 3000 и альтернативно от 200 до 2000 сП при 25°С. Полиольный компонент, как правило, имеет номинальную функциональность выше 2, альтернативно от 2 до 6, альтернативно от 2,5 до 4 и альтернативно от 3 до 3,5. Как правило, полиольный компонент имеет число ОН от 50 до 600, альтернативно от 100 до 500 и альтернативно от 150 до 300 мг КОН/г. Вязкость, номинальная функциональность и число ОН полиольного компонента могут иметь любое значение за пределами указанных диапазонов, но, как правило, как целые, так и дробные значения находятся в пределах этих диапазонов. В одном варианте осуществления изобретения, полиольный компонент используется в количестве от 40 до 60, альтернативно от 45 до 55 и альтернативно от 48 до 52% вес. в расчете на общий вес изоцианата и полиольного компонента. Каталитический полиол упоминается как "каталитический" полиол, поскольку каталитический полиол может быть использован вместо катализатора для облегчения химической реакции изоцианата с полиольным компонентом. Иначе говоря, полиольный компонент, который включает в себя каталитический полиол, будет, как правило, вступать в химическую реакцию с изоцианатом при более низких температурах в присутствии меньшего количества катализатора (даже без использования катализатора) по сравнению с полиольным компонентом, который не включает в себя каталитического полиола. Как указано выше, каталитический полиол получают из инициатора на основе амина. Тем не менее, каталитический полиол может быть образован при помощи более чем одного инициатора. В одном варианте осуществления изобретения, каталитический полиол со-инициируется с инициатором на основе амина и дипропиленгликолем. Не будучи связанными или ограниченными какой-либо конкретной теорией, считается, что содержание амина в каталитическом полиоле облегчает реакцию изоцианата с полиольным компонентом. Каталитический полиол обычно включает алкиленоксидные заместители. Примеры подходящих алкиленоксидных заместителей включают этиленоксид, пропиленоксид, бутиленоксид, амиленоксид, их смеси, смеси алкиленоксида и тетрагидрофурана, и эпигалогидрины.

Как описано ранее выше, каталитический полиол образуется из ароматического инициатора на основе амина. В одном варианте осуществления изобретения, ароматический инициатор на основе амина имеет формулу

в которой R₁ выбран из алкильной группы, аминогруппы и водорода; и каждый из R₂-R₆ независимо выбран из аминогруппы и водорода при условии, что, по меньшей мере, один из R₁-R₆ представляет собой аминогруппу. Таким образом, следует понимать, что R₁ может быть выбран из алкильной группы, аминогруппы, или водорода, или любого соединения, включающего их комбинации. Кроме того, следует понимать, что R₂-R₆ не должны быть идентичными, и каждый может включать в себя аминогруппу или водород. Кроме того, следует понимать, что термин "аминогруппа" может относиться либо к R-N-H группам, либо к NH₂ группам, для всех без исключения.

Ароматический инициатор на основе амина может включать в себя, но не ограничивается ими, толуолдиамин. Подходящие примеры толуолдиамина, включают, но не ограничиваются ими, следующие формулы и их смеси:

Не будучи связанными или ограниченными какой-либо конкретной теорией, считается, что смешиваемость между изоцианатом и полиолом минимизирует образование поверхностных дефектов в полиуретановом слое инкапсулированной частицы. Например, когда неароматический полиол сочетается с изоцианатом, таким как ароматический изоцианат, смешиваемость может быть нарушена. Неароматической полиол может реагировать с ароматическим изоцианатом частично только на границе раздела, что приводит к возникновению поверхностных дефектов, таких как раковины и выемки, в полиуретановых слоях, образованных из вышеуказанных компонентов. Ароматический инициатор на основе амина, как описано выше, имеет тенденцию к получению каталитического полиола, который является смешиваемым с изоцианатом, например, способен полностью смешиваться. Считается, что смешиваемость изоцианата и каталитического полиола, полученного из ароматического инициатора на основе амина, как правило, получают в результате двух основных эффектов. Во-первых, считается, что смешиваемость зависит от сил Лондона (London Forces), которые порождают мгновенно индуцированные диполи между подобными ароматическими остатками каталитического полиола и изоцианата. Мгновенно индуцированные диполи обеспечивают эффективное смешивание каталитического полиола и изоцианата. Во-вторых, считается, что смешиваемость достигается благодаря планарной геометрии ароматических остатков каталитического полиола и изоцианата, которая предусматривает комплементарную укладку каталитического полиола и изоцианата. Таким образом, изоцианат и каталитический полиол смешиваются эффективно. Как правило, каталитический полиол, полученный из ароматического инициатора на основе амина, имеет вязкость от 400 до 25000 и альтернативно от 450 до 20000 сП при 25°С. В одном варианте осуществления изобретения, каталитический полиол имеет вязкость от 500 до 2500, альтернативно от 1000 до 2000, альтернативно от 1500 до 2500 и альтернативно от 1800 до 2000 сП при 25°С. В другом варианте, каталитический полиол имеет вязкость от 1000 до 10000, альтернативно от 3000 до 8000 и альтернативно от 4500 до 6000 сП при 25°С. В еще одном варианте, каталитический полиол имеет вязкость от 15000 до 25000, альтернативно от 16000 до 20000 и альтернативно от 17500 до 19000 сП при 25°С. Как правило, каталитический полиол имеет номинальную функциональность выше 2,5, альтернативно от 2,5 до 8, альтернативно от 2,5 до 4,5 и альтернативно от 3,5 до 4,5. Каталитический полиол, как правило, имеет гидроксильное число (ОН) от 100 до 700, альтернативно от 200 до 500 и альтернативно от 250 до 350 мг КОН/г.В другом варианте, каталитический полиол имеет число ОН от 350 до 450 мг КОН/г. В еще одном варианте, каталитический полиол имеет гидроксильное число от 400 до 500 мг КОН/г. Как правило, каталитический полиол имеет среднечисловой молекулярный вес от 240 до 2250, альтернативно от 330 до 1120 и альтернативно от 370 до 900 г/моль. Вязкость, номинальная функциональность, число ОН и среднечисловой молекулярный вес каталитического полиола согласно данному варианту могут изменяться за пределами указанных диапазонов, но, как правило, как целые, так и дробные значения находятся в пределах этих диапазонов. Примеры соответствующих каталитических полиолов являются коммерчески доступными от BASF Corporation of Florham Park, NJ под торговыми наименованиями PLURACOL^® 1168, PLURACOL^® 735 и PLURACOL^® 1578.

Свойства каталитического полиола влияют на свойства полиуретанового слоя. Вязкость каталитического полиола влияет на распыление полиольного компонента на ядре. Номинальная функциональность каталитического полиола влияет на реакцию полиольного компонента и изоцианата. Число ОН каталитического полиола влияет на плотность сшивания полиуретанового слоя. Каталитический полиол обычно присутствует в полиольном компоненте в количестве от 1 до 95, альтернативно от 10 до 65, альтернативно от 10 до 45, альтернативно от 45 до 55, альтернативно от 15 до 35 и альтернативно от 5 до 25, весовых частей в расчете на 100 весовых частей полиольного компонента. Количество каталитического полиола может изменяться за пределами указанных диапазонов, но, как правило, как целые, так и дробные значения находятся в пределах этих диапазонов.

Как описано выше, полиольный компонент также включает в себя простой полиэфирполиол. Простой полиэфирполиол обычно образуется из инициатора и множества звеньев алкиленоксида. В одном варианте осуществления изобретения, множество звеньев алкиленоксида содержит, по меньшей мере, 50% вес. звеньев пропиленоксида в расчете на общий вес множества звеньев алкиленоксида. Альтернативно, множество звеньев алкиленоксида содержат, по меньшей мере, 50, 60, 70, 80, 90, 95 или 99% вес. звеньев пропиленоксида в расчете на общий вес множества звеньев алкиленоксида. В качестве еще одной альтернативы, множество звеньев алкиленоксида может содержать 100% вес. звеньев пропиленоксида в расчете на общий вес множества звеньев алкиленоксида. Простой полиэфирполиол как правило, имеет средний молекулярный вес более 400 г/моль, поскольку такой среднечисловой молекулярный вес имеет тенденцию к улучшению эксплуатационных свойств полиуретанового слоя. Более конкретно, простой полиэфирполиол, имеющий среднечисловой молекулярный вес более 400 г/моль, как правило, придает эластичность, стойкость к истиранию, а также свойства контролируемого высвобождения полиуретановому слою. В одном варианте осуществления изобретения, простой полиэфирполиол имеет средний молекулярный вес от 400 до 15000, альтернативно от 500 до 7000 и альтернативно от 500 до 5000 г/моль. Как правило, простой полиэфирполиол имеет вязкость от 100 до 10000 и альтернативно от 100 до 5000 сП при 25°С. Простой полиэфирполиол, как правило, имеет номинальную функциональность, по меньшей мере, 2,5, альтернативно от 2 до 5 и альтернативно от 2,8 до 3,2. Как правило, простой полиэфирполиол имеет гидроксильное число от 20 до 300, альтернативно от 23 до 275 и альтернативно от 25 до 250 мг КОН/г. Среднечисловой молекулярный вес, вязкость, номинальная функциональность и число ОН простого полиэфирполиола может иметь любое значение за пределами вышеуказанных диапазонов, но, как правило, как целые, так и дробные значения находятся в пределах этих диапазонов.

В одном варианте осуществления изобретения, простой полиэфирполиол является полиолом с промежуточным молекулярным весом и вторичными концевыми гидроксильными группами. Согласно этому варианту осуществления изобретения, простой полиэфирполиол обычно инициируется, по меньшей мере, одним трехфункциональным инициатором не на основе амина. Подходящие инициаторы для инициирования простого полиэфирполиола согласно этому варианту осуществления включают в себя глицерин, триметилолпропан, пропиленгликоль, дипропиленгликоль, изопропиленгликоль, сорбит, сахарозу и тому подобное. Согласно этому варианту осуществления изобретения, простой полиэфирполиол, как правило, имеет среднечисловой молекулярный вес от 470 до 1400, альтернативно от 500 до 1200, альтернативно от 600 до 1000 и альтернативно от 600 до 800 г/моль. Как правило, простой полиэфирполиол согласно этому варианту имеет вязкость от 150 до 700, альтернативно от 160 до 600 и альтернативно от 170 до 370 сП при 25°С. Простой полиэфирполиол согласно этому варианту, как правило, имеет номинальную функциональность более 2,5, альтернативно от 2,75 до 5 и альтернативно от 2,8 до 3,2. Как правило, простой полиэфирполиол согласно этому варианту имеет число ОН от 100 до 300, альтернативно от 180 до 280 и альтернативно от 220 до 240 мг КОН/г.Среднечисловой молекулярный вес, вязкость, номинальная функциональность и число ОН простого полиэфирполиола согласно этому варианту осуществления изобретения могут иметь любое значение за пределами вышеуказанных диапазонов, но, как правило, как целые, так и дробные значения находятся в пределах этих диапазонов. Подходящий простой полиэфирполиол для данного варианта осуществления изобретения является коммерчески доступным от BASF Corporation of Florham Park, NJ, под торговым наименованием PLURACOL^® GP730.

В другом варианте осуществления изобретения, простой полиэфирполиол является полиэфиртриолом. Согласно этому варианту осуществления изобретения, простой полиэфирполиол обычно инициируется, по меньшей мере, одним трехфункциональным инициатором не на основе амина. Подходящие инициаторы для инициирования простого полиэфирполиола согласно этому варианту осуществления включают в себя глицерин, триметилолпропан, пропиленгликоль, дипропиленгликоль, изопропиленгликоль, сорбит, сахарозу и тому подобное. Согласно этому варианту осуществления изобретения, простой полиэфирполиол, как правило, имеет среднечисловой молекулярный вес от 500 до 5500, альтернативно от 1000 до 5000, альтернативно от 2000 до 4000 и альтернативно от 2500 до 3500 г/моль. Как правило, простой полиэфирполиол согласно этому варианту имеет вязкость от 100 до 1000, альтернативно от 250 до 750 и альтернативно от 450 до 650 сП при 25°С. Согласно этому варианту, простой полиэфирполиол, как правило, имеет номинальную функциональность, по меньшей мере, 2,5, альтернативно от 2,75 до 5 и альтернативно от 2,8 до 3,2. Как правило, простой полиэфирполиол согласно этому варианту имеет число ОН от 10 до 100, альтернативно от 25 до 75, альтернативно от 45 до 65 и альтернативно от 50 до 60 мг КОН/г. Среднечисловой молекулярный вес, вязкость, номинальная функциональность и число ОН простого полиэфирполиола согласно этому варианту осуществления изобретения могут иметь любое значение за пределами вышеуказанных диапазонов, но, как правило, как целые, так и дробные значения находятся в пределах этих диапазонов. Подходящий простой полиэфирполиол для данного варианта осуществления изобретения является коммерчески доступным от BASF Corporation of Florham Park, NJ, под торговым наименованием PLURACOL 4156.

В еще одном варианте осуществления изобретения, простой полиэфирполиол является привитым полиэфиртриолом с вторичными концевыми гидроксильными группами. Согласно этому варианту осуществления изобретения, простой полиэфирполиол обычно инициируется, по меньшей мере, одним трехфункциональным инициатором не на основе амина. Подходящие инициаторы для инициирования простого полиэфирполиола согласно этому варианту осуществления включают в себя глицерин, триметилолпропан, пропиленгликоль, дипропиленгликоль, изопропиленгликоль, сорбит, сахарозу и тому подобное. Согласно этому варианту осуществления изобретения, простой полиэфирполиол, как правило, имеет среднечисловой молекулярный вес от 1000 до 10000, альтернативно от 4000 до 7000 и альтернативно от 5000 до 6000 г/моль. Как правило, простой полиэфирполиол согласно этому варианту имеет вязкость от 1000 до 10000, альтернативно от 3000 до 6000, альтернативно от 3000 до 5000 и альтернативно от 4000 до 5000 сП при 25°С. Согласно этому варианту, простой полиэфирполиол, как правило, имеет номинальную функциональность, по меньшей мере, 2,5, альтернативно от 2,75 до 5 и альтернативно от 2,8 до 3,2. Как правило, простой полиэфирполиол согласно этому варианту имеет число ОН от 10 до 100, альтернативно от 10 до 75, альтернативно от 10 до 50, альтернативно от 20 до 50, альтернативно от 20 до 40 и альтернативно от 25 до 35 мг КОН/г. Среднечисловой молекулярный вес, вязкость, номинальная функциональность и число ОН простого полиэфирполиола согласно этому варианту осуществления изобретения могут иметь любое значение за пределами вышеуказанных диапазонов, но, как правило, как целые, так и дробные значения находятся в пределах этих диапазонов. Подходящий простой полиэфирполиол для данного варианта осуществления изобретения является коммерчески доступным от BASF Corporation of Florham Park, NJ, под торговым наименованием PLURACOL^® 4600.

Простой полиэфирполиол обычно присутствует в полиольном компоненте в количестве от 10 до 100, альтернативно в количестве от 40 до 90, альтернативно от 40 до 60, альтернативно в количестве от 65 до 85 и альтернативно от 75 до 95 весовых частей в расчете на 100 весовых частей полиольного компонента. Количество простого полиэфирполиола может изменяться за пределами указанных диапазонов, но, как правило, как целые, так и дробные значения находятся в пределах этих диапазонов.

Простой полиэфирполиол обычно присутствует в полиольном компоненте в количестве, которое является большим, чем количество каталитического полиола. Весовое соотношение простого полиэфирполиола и каталитического полиола в полиольном компоненте, как правило, составляет от 1:2 до 10:1, альтернативно от 2:1 до 10:1, альтернативно от 2:1 до 8:1, альтернативно от 2,5:1 до 6:1, альтернативно от 5:1 до 6:1, альтернативно от 2:1 до 4:1, альтернативно от 2,5:1 до 3,5:1 и альтернативно от 1:2 до 2:1. Весовое соотношение простого полиэфирполиола и каталитического полиола может изменяться за пределами указанных диапазонов, но, как правило, как целые, так и дробные значения находятся в пределах этих диапазонов.

Не будучи связанными или ограниченными какой-либо конкретной теорией, считается, что различные свойства, соотношения и количества изоцианата и полиольного компонента, описанные здесь, минимизируют агломерацию и образование поверхностных дефектов в полиуретановом слое инкапсулированной частицы. Более конкретно, считается, что соотношение простого полиэфирполиола и каталитического полиола, в частности, влияет на стадии инкапсулирования ядра полиуретановым слоем, а также эксплуатационные свойства полиуретанового слоя. На стадии инкапсулирования, это соотношение способствует оптимальным условиям обработки, например, вязкости, скорости реакции и отсутствию агломерации. Кроме того, такое соотношение способствует плотности сшивания и молекулярной структуре, необходимой для формирования соответствующего полиуретанового слоя, то есть полиуретанового слоя, имеющего превосходную стойкость к истиранию и скорость растворения.

В одном варианте осуществления изобретения, полиольный компонент и изоцианат содержит масло. В одном варианте осуществления изобретения, масло является растворимым в полиольном компоненте, включающем в себя каталитический полиол, полученный из ароматического инициатора на основе амина, и простой полиэфирполиол, который отличается от каталитического полиола. Согласно этому варианту осуществления изобретения, масло может дополнительно минимизировать агломерацию инкапсулированных частиц во время нанесения покрытия и процессов отверждения. Масло по существу не вступает в химическую реакцию с изоцианатом, полиольным компонентом или другими жидкостями, присутствующими во время отверждения полиуретана. Другими словами, масло, по существу, является свободным от замещающих групп, которые, как известно, реагирует с полиольным компонентом и/или изоцианатом, например, гидроксильных групп и аминогрупп. В некоторых вариантах осуществления, менее 10, 5, 1, 0,5, или 0,1% вес. от общего количества присутствующего масла реагирует с полиольным компонентом, изоцианатом и/или другими жидкостями, присутствующими во время отверждения. В качестве альтернативы, в одном конкретном варианте осуществления, ни одно из масел не вступает в реакцию с полиольным компонентом, изоцианатом и/или другими жидкостями, присутствующими во время отверждения. Масло может быть добавлено к изоцианату, полиольному компоненту или может добавляться к смеси изоцианата и полиольного компонента. Хотя и отсутствуют особые ограничения, масло может содержать соевое масло, рапсовое масло, арахисовое масло, подсолнечное масло, хлопковое масло, сложные метиловые эфиры, полученные из растительных масел, и их комбинации. В одном конкретном варианте осуществления изобретения, масло включает в себя сложные метиловые эфиры, полученные из растительных масел. Если используется, масло, как правило, присутствует в количестве от 1 до 30, альтернативно от 5 до 25 и альтернативно от около 10 до 20% вес. в расчете на общий вес изоцианата и полиольного компонента. Однако, как будет понятно любому среднему специалисту в данной области техники, другие количества масла также могут быть использованы в зависимости от применения инкапсулированной частицы.

В другом варианте осуществления изобретения, полиуретановый слой образуется в присутствии одного или более катализаторов. В согласно этому варианту осуществления изобретения, полиольный компонент или изоцианат могут включать в себя один или более катализаторов. Если включен, катализатор, как правило, включен в полиольный компонент. Катализатор обычно присутствует в полиольном компоненте, чтобы катализировать реакцию между полиольным компонентом и изоцианатом. Следует отметить, что катализатор, как правило, не расходуется во время реакции между полиольным компонентом и изоцианатом. Примеры подходящих катализаторов включают в себя, но не ограничиваются ими, аминные катализаторы (например, катализаторы геле-образования, такие как аминные катализаторы в дипропиленгликоле, вспенивающие катализаторы, такие как бис(диметиламиноэтил)эфир в дипропиленгликоле), металлические катализаторы, например, олово, висмут, свинец, калий и т.д., и металлоорганические катализаторы, например октоаты, нафтанаты, лаураты, ацетаты, и т.д., на основе, но не ограничиваясь, цинка, висмута, олова, железа, свинца, ртути, циркония, кальция, марганца, калия и натрия. Конкретные, неограничивающие примеры подходящих катализаторов, включают в себя 33% триэтилендиамин в дипропиленгликоле, дилаурат дибутилолова, 70% октоат калия в диэтиленгликоле, ацетат калия в диэтиленгликоле, ацетат калия, 1,2-диметилимидазол и дилаурат диметилолова.

В еще одном варианте осуществления изобретения полиуретановый слой образуется в присутствии силиконового поверхностно-активного вещества. Как правило, силиконовое поверхностно-активное вещество содержит полиорганосилоксан. Неограничивающий пример подходящего полиорганосилоксана представляет собой кремнийорганическую молекулу с алкильными боковыми цепями, включающую полисилоксановую основную цепь и полиэфирные боковые цепи. Кремнийорганическая молекула с алкильными боковыми цепями согласно этому примеру может иметь гребенчатую структуру или дендримерную структуру.

Не будучи связанными или ограниченными какой-либо конкретной теорией, считается, что силиконовое поверхностно-активное вещество улучшает смачивание полиольного компонента и изоцианата на ядре. Соответственно, силиконовое поверхностно-активное вещество может также быть описано в качестве смачивающего агента. Считается также, что силиконовое поверхностно-активное вещество дополнительно улучшает адгезию полиуретанового слоя к ядру. Кроме того, также считается, что силиконовое поверхностно-активное вещество дополнительно снижает комкование и агломерацию инкапсулированных частиц во время и после процесса инкапсулирования. Тем не менее, следует иметь в виду, что силиконовое поверхностно-активное вещество не является обязательным.

Как правило, выход инкапсулированных частиц является измерением количества инкапсулированных частиц, которые проходят через сито размером 4 мм меш, и имеют однородный полиуретановый слой, расположенный вокруг них. Силиконовое поверхностно-активное вещество снижает агломерацию ядер, таким образом увеличивая выход инкапсулированных частиц. Процесс инкапсулирования, как правило, максимизирует количество инкапсулированных частиц, которые образуются индивидуально и являются свободнотекучими, и минимизирует количество инкапсулированных частиц, которые являются агломерированными, таким образом, обеспечивая более высокий общий выход инкапсулированных частиц.

В