本發(fā)明涉及含有葡糖酰胺的表面活性劑濃縮物用于改善土壤增濕和植物生長(zhǎng)的用途，以及相應(yīng)的制劑和方法。
背景技術(shù)：
眾所周知，對(duì)植被茂密的土地進(jìn)行灌溉的措施看起來(lái)簡(jiǎn)單，但是難度不小。有人行走和/或有車駛過(guò)的部分草地就是一個(gè)典型的示例，其需要定期養(yǎng)護(hù)。例如當(dāng)養(yǎng)護(hù)高爾夫球場(chǎng)或者其它類似體育場(chǎng)和草坪體育場(chǎng)的時(shí)候，盡管定期進(jìn)行灌溉，仍然有較小或者也有較大的草坪區(qū)域可能會(huì)變干。當(dāng)嘗試給這些部位增濕的時(shí)候，水無(wú)法足夠深地滲入土壤之中，尤其無(wú)法滲入草的根部區(qū)域之中。
其原因部分是所謂的枯草層，地表上方的枯草層會(huì)將噴灌水從根部區(qū)域引開(kāi)，使得相應(yīng)的種植區(qū)域因?yàn)檫^(guò)分干燥而欠缺營(yíng)養(yǎng)、生根很淺并且有病害。即使水在到達(dá)地表時(shí)均勻分布，也可能會(huì)引起麻煩。施用的水經(jīng)常不能均勻散布，尤其不能進(jìn)入相應(yīng)的植物根部區(qū)域。更確切地說(shuō)，施用的水會(huì)以空間有限的水流滲入到較深的土壤層之中，使得這里也會(huì)出現(xiàn)以上所述的損害。如果存在土壤壓實(shí)的情況，尤其在有車駛過(guò)和/或有人走過(guò)的區(qū)域中無(wú)法避免此類情況，則可能會(huì)出現(xiàn)更多麻煩。
所述的問(wèn)題并非僅僅涉及灌溉過(guò)程。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和/或保護(hù)性物質(zhì)也難以盡可能均勻分布到植物根部區(qū)域之中。
眾所周知，給噴灌用水和/或含水的有用物質(zhì)制劑摻入具有濕潤(rùn)劑特征的助劑，所述助劑能以眾所周知的方式降低水的表面張力，以這種方式保證水相在整個(gè)土壤區(qū)域中并且尤其也在植物生根的區(qū)域中更好散布，就能減少以上所述的問(wèn)題。這比較適用于養(yǎng)護(hù)體育場(chǎng)、高爾夫設(shè)施，但也適用于保護(hù)其它綠化設(shè)施。
DE-A197 01 127描述了一種高度濃縮之后仍然有流動(dòng)性和澆注性、基于表面活性劑的含水濃縮物形式的低泡濕潤(rùn)劑，可在植物生根的區(qū)域內(nèi)灌溉的時(shí)候強(qiáng)化水的滲透和擴(kuò)散，其含有油水型烷基(多)糖苷化合物作為生態(tài)相容性表面活性劑組分。除了該表面活性劑組分之外，含水濃縮物還含有烯屬不飽和脂肪醇作為止泡劑/消泡劑，并且還含有低水溶性醇作為粘度調(diào)節(jié)劑。
WO 01/37658建議使用陰離子型輔助表面活性劑防止上述體系中起泡。
盡管使用已知的體系能實(shí)現(xiàn)良好的結(jié)果，但仍然留有很大的改善空間，這尤其涉及均勻化、強(qiáng)化和控制水滲入生長(zhǎng)茂密的地面之中。
現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)某些短鏈的N-烷基葡糖酰胺特別適合作為土壤增濕劑和植物生長(zhǎng)促進(jìn)劑。
WO 96/16540描述了殺蟲(chóng)劑組合物，長(zhǎng)鏈的烷基酰胺，具有多羥基羰基取代基，在酰氨氮上有至少三個(gè)羥基基團(tuán)。在實(shí)施例中描述了十二烷基-N-甲基葡糖酰胺、十二烷基十四烷基-N-甲基葡糖酰胺和十六烷基硬脂基-N-甲基葡糖酰胺的乳化濃縮液、水可分散性粉末和顆粒。該文獻(xiàn)中沒(méi)有提示所述葡糖酰胺的濕潤(rùn)作用。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
因此本發(fā)明的主題是含有以下物質(zhì)的含水組合物用于改善土壤增濕的用途
(a)一種或多種式(I)烷基葡糖酰胺，
其中
R1表示具有5～9個(gè)碳原子的直鏈或者支化的烷基基團(tuán)，
R2表示具有1～3個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)，
和
(b)水。
本發(fā)明還涉及使用本發(fā)明所述的組合物來(lái)促進(jìn)植物生長(zhǎng)。
本發(fā)明同樣涉及用來(lái)改善土壤增濕和/或植物生長(zhǎng)的制劑，其含有本發(fā)明所述組合物。
本發(fā)明還涉及改善土壤增濕的方法，其中將本發(fā)明所述的組合物施用到土壤上。
本發(fā)明同樣涉及改善植物生長(zhǎng)的方法，其中將本發(fā)明所述的組合物施用到植物生長(zhǎng)的土壤上。
按照本發(fā)明使用的組合物除了作為土壤濕潤(rùn)劑表現(xiàn)出很高的有效性之外，還有十分優(yōu)異的用途技術(shù)特性，并且有利于生態(tài)，原因在于其可以生物降解，水生生物毒性很小，并且基于可再生的原料。
按照德國(guó)聯(lián)邦政府土壤保護(hù)公約中的定義，本發(fā)明所述的“土壤”表示“摻雜了水、空氣和生物的、受地球表面環(huán)境因素影響而產(chǎn)生并且隨時(shí)間演變而來(lái)的、有自身形貌組織的礦物質(zhì)和有機(jī)物質(zhì)的轉(zhuǎn)化產(chǎn)物，能夠作為高等植物的生長(zhǎng)環(huán)境”。根據(jù)本發(fā)明使用的組合物尤其可在有機(jī)質(zhì)土層(含有機(jī)質(zhì)層的H層、L層、O層)中起作用。本發(fā)明所述的“表土”表示植物在其中生長(zhǎng)的土壤上層。
本發(fā)明所述的“改善土壤增濕”表示含有組分(a)的本發(fā)明組合物與不含組分(a)的組合物相比，土壤濕潤(rùn)高出至少10％，優(yōu)選高出至少20％，特別優(yōu)選高出至少50％。測(cè)定濕潤(rùn)的優(yōu)選方法可參閱P.T.Bially，Esterified Alkyl Polyglucosides as Wetting Agents for Plant Growth Media，in P.Baur and M.Bonnet(Hrsg)Proceedings of the 9th International Symposium on Adjuvants for Agrochemicals ISAA 2010，S.397-404，ISAA Society，Wageningon，Niederlande2010，ISBN 978-90-815702-1-3。效果定量分析的其它參數(shù)是將土壤的最大或者隨時(shí)間變化的含水量確定為水勢(shì)的函數(shù)和達(dá)到最大含水量的速度，在相關(guān)土壤學(xué)書籍中對(duì)此均有描述(例如Wilfried Ehlers，Wasser in Boden und Pflanze.Dynamik des Wasserhaushaltes als Grundlage von Pflanzenwachstum und Ertrag，Ulmer 1996)。
本發(fā)明所述的“改善植物生長(zhǎng)”表示利用本發(fā)明所述的制劑進(jìn)行灌溉可使得灌溉地面上的植物生長(zhǎng)面積增加至少10％，優(yōu)選增加至少20％，或者(地上)植被的生物質(zhì)增加至少5％。
視土壤成分和植物的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)供應(yīng)而定，通過(guò)本發(fā)明所述的制劑也可以局部產(chǎn)生諸如綠化效果或者更好的膨脹之類的質(zhì)量特征。
本發(fā)明所述的組合物一方面包括含水量(b)最高為60重量％的濃縮物，另一方面包括本發(fā)明所述濃縮物占比不大于5重量％的灌溉液體。
本發(fā)明所述的組合物含有一種或多種式(I)N-烷基葡糖酰胺作為組分(a)，
其中
R1表示具有5～9個(gè)碳原子的直鏈或者支化的烷基基團(tuán)，
R2表示具有1～3個(gè)碳原子的烷基基團(tuán)，
式(I)烷基葡糖酰胺的制備有充分的事先描述并且為專業(yè)人士熟悉(例如參見(jiàn)EPA-A 0 550 637和EP-A 0 285 768)。例如通過(guò)羧酸酯與一種N-烷基葡糖仲胺的縮合反應(yīng)，可以通過(guò)一種糖(優(yōu)選是D-葡萄糖)的還原胺化反應(yīng)制備所述的N-烷基葡糖仲胺。
在一種或多種式(I)烷基葡糖酰胺中，殘基R1優(yōu)選表示具有7～9個(gè)碳原子的直鏈或者支化的烷基基團(tuán)。殘基R2優(yōu)選表示甲基基團(tuán)。
本發(fā)明所述的組合物特別優(yōu)選含有辛基-N-甲基葡糖酰胺(R1＝C7-烷基，R2＝甲基)和癸基-N-甲基葡糖酰胺(R1＝C9-烷基，R2＝甲基)構(gòu)成的混合物。該混合物中辛基-N-甲基葡糖酰胺的含量為10～90重量％，優(yōu)選為20～80重量％，特別優(yōu)選為30～70重量％，均相對(duì)于該混合物中所含烷基葡糖酰胺的總量)。該混合物中癸基-N-甲基葡糖酰胺的含量為10～90重量％，優(yōu)選為20～80重量％，特別優(yōu)選為30～70重量％，均相對(duì)于該混合物中所含烷基葡糖酰胺的總量)。還優(yōu)選壬基-N-甲基葡糖酰胺(R1＝C8-烷基，R2＝甲基，基于壬酸)。
式(I)烷基葡糖酰胺中的五羥基己基殘基具有不同的手性中心，因此可能各自存在多個(gè)立體異構(gòu)體。通常從D-葡萄糖之類的天然糖制備式(I)的烷基葡糖酰胺，但是原則上也可以使用其它天然或者合成的己糖或者其它C6-單元，從而可以產(chǎn)生式(I)的不同立體異構(gòu)體。
本發(fā)明濃縮物優(yōu)選含有10～70重量％、特別優(yōu)選20～60重量％并且特別優(yōu)選40～55重量％組分(a)的一種或多種烷基葡糖酰胺。
本發(fā)明組合物含有水作為組分(b)。例如可以使用脫鹽的水、地下水、海水或自來(lái)水作為水。水優(yōu)選具有15°dH(德國(guó)硬度)以下的硬度。
本發(fā)明濃縮物中的含水量?jī)?yōu)選為20～50重量％，特別優(yōu)選為30～45重量％，特別優(yōu)選為40～45重量％。
除了組分(a)和(b)之外，本發(fā)明所述的組合物還適宜含有
c)一種或多種多元醇，優(yōu)先選自丙二醇、甘油、二丙二醇，以及丙二醇和二丙二醇的混合物，必要時(shí)各自與各自具有最多十個(gè)重復(fù)單元的聚丙二醇和/或聚乙二醇混合，尤其優(yōu)選丙二醇和/或甘油。
本發(fā)明濃縮物中的多元醇含量?jī)?yōu)選為1～30重量％，特別優(yōu)選為2～10重量％，特別優(yōu)選為2～5重量％。
在另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，使用作為粘度調(diào)節(jié)劑的低水溶性單官能醇作為組分(d)。優(yōu)選C1-4范圍的相應(yīng)化合物，其中作為粘度調(diào)節(jié)劑的乙醇最為重要。可按照種類和量，通過(guò)其它組分以及多元混合物中的總水量來(lái)確定粘度調(diào)節(jié)劑的用量。
如果本發(fā)明所述的濃縮物中存在一種粘度調(diào)節(jié)劑，則用量(優(yōu)選基于乙醇)下限為5～7重量％，上限為12～15重量％。大約10～15重量％范圍內(nèi)的乙醇用量一般來(lái)說(shuō)就能在室溫下充分影響粘度，即濃縮物的目標(biāo)流動(dòng)性和澆注性。
在另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，本發(fā)明所述的組合物含有一種或多種消泡劑作為組分(e)。
優(yōu)先使用的消泡劑是基于有機(jī)硅的消泡劑，優(yōu)選選自直鏈聚二甲基硅氧烷，濃度為2.0g/l且表面年齡為20毫秒(ms)時(shí)20重量％含水丙二醇中的動(dòng)態(tài)表面張力(DYOS，單位：[mN/m])與相同條件下20重量％含水二丙二醇中的動(dòng)態(tài)表面張力之比大于1.10，并且濃度為2.0g/l且表面年齡為20ms時(shí)20重量％含水丙二醇中的動(dòng)態(tài)表面張力與濃度為10.0g/l且表面年齡為20ms時(shí)自來(lái)水中的動(dòng)態(tài)表面張力之比大于1.10。
可以根據(jù)以上定義，通過(guò)一些簡(jiǎn)單的常規(guī)試驗(yàn)從已知的商業(yè)化產(chǎn)品確定本發(fā)明的這些消泡劑。例如以品名(Momentive)、(Wacker)和Break9903(Evonik)銷售的產(chǎn)品均適用。
本發(fā)明所述濃度為2.0g/l并且20ms時(shí)20重量％丙二醇中的消泡劑的動(dòng)態(tài)表面張力與相同條件下20重量％二丙二醇中的動(dòng)態(tài)表面張力之比大于1.10。優(yōu)先使用15°DH(德國(guó)硬度)的自來(lái)水作為水。按照本發(fā)明所述根據(jù)氣泡壓力法，例如使用Kriiss GmbH公司的張力儀BP2100測(cè)定動(dòng)態(tài)表面張力。
在另一種優(yōu)選實(shí)施方式中，使用C12-24范圍的一種或多種烯屬不飽和脂肪醇作為消泡劑組分(e)，這里尤其可使用天然來(lái)源的相應(yīng)脂肪醇。這一類中烯屬雙鍵率很高的脂肪醇或脂肪醇混合物是特別適宜的混合物組分，至少大部分歸屬于C16/18-脂肪醇的范疇。眾所周知，脂肪醇分子中烯屬雙鍵的規(guī)模決定相應(yīng)有用物質(zhì)的凝固溫度范圍。按照本發(fā)明所述，優(yōu)選凝固溫度范圍低于20～25℃并且特別是相應(yīng)凝固點(diǎn)在等于/小于10～15℃范圍內(nèi)的脂肪醇或者脂肪醇混合物。
基于脂肪醇的消泡劑組分(如果存在的話)在本發(fā)明所述濃縮物中的含量?jī)?yōu)選為3～25重量％并且尤其優(yōu)選在大約5～2010重量％范圍內(nèi)。
在另一種實(shí)施方式中，所述消泡劑(e)是陰離子型表面活性劑，尤其如WO01/37658中推薦的磺基琥珀酸酯及其鹽。
在另一種實(shí)施方式中，本發(fā)明所述的組合物含有與組分(a)～(e)不同的一種或多種表面活性劑、優(yōu)選是DE-A 197 01 127中所述的烷基(多)糖苷化合物作為組分(f)。此類化合物可在脂肪醇與葡萄糖、低聚葡萄糖或者(如果同時(shí)減小鏈長(zhǎng))與淀粉之類的多糖苷進(jìn)行反應(yīng)時(shí)作為通式R-O-(G)x的反應(yīng)產(chǎn)物產(chǎn)生，其中R表示尤其具有8～18個(gè)碳原子的伯烴殘基，優(yōu)選是直鏈和脂族烴殘基，并且G表示具有5或6個(gè)碳原子的葡萄糖單元，優(yōu)選表示葡萄糖。表示單糖苷和低聚糖苷分布的低聚度x在這里涉及的表面活性劑類別中通常是介于1～10之間的值，例如在大約1.2～4范圍內(nèi)，優(yōu)選在大約1.2～2范圍內(nèi)。可以參考關(guān)于此類化合物的制備和特性的大量專業(yè)知識(shí)和文獻(xiàn)資料。
優(yōu)選的烷基(多)糖苷化合物含有基于很大程度上飽和的前體脂肪醇、也就是基于具有8～14尤其具有8～12個(gè)碳原子的脂肪醇的烷基殘基。C8/10-脂肪醇與葡萄糖、低聚葡萄糖和/或多聚葡萄糖的反應(yīng)產(chǎn)物特別適合作為其它表面活性劑(f)。所謂的DP值(平均聚合度或者上述式中的低聚度x)在這里也在1～10范圍內(nèi)，優(yōu)選在1～5范圍內(nèi)，尤其在大約1.2～4范圍內(nèi)。
此外本發(fā)明所述的組合物還可以含有環(huán)氧乙烷/環(huán)氧丙烷嵌段共聚物作為組分(f)，例如適合使用平均分子量為2800g/mol的環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷嵌段共聚物如Genapol PF40，或者8000g/mol的環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷嵌段共聚物如Genapol PF80，或者6000g/mol的的環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷嵌段共聚物如(Clariant)或者(BASF)。
在另一種實(shí)施方式中，本發(fā)明所述的組合物可以含有例如WO 03/000055中所述的改性聚甘油酯作為組分(f)。
這里涉及一種或多種共聚物，所述共聚物含有源自以下物質(zhì)的一個(gè)或者多個(gè)結(jié)構(gòu)單元
a)甘油，
b)至少一種二羧酸，以及
c)至少一種式(I)單羧酸
R1-COOH (II)
其中R1表示(C5-C29)烷基；(C7-C29)烯基；苯基或者萘基。
WO 03/000055和EP 1 379 129描述了原則上可用的共聚物成分以及制備和共聚反應(yīng)的實(shí)施方式。通常在醇和/或羧酸之間進(jìn)行縮合反應(yīng)，也就是通過(guò)醚鍵(如果是甘油的兩個(gè)醇官能團(tuán)縮合)或者通過(guò)酯鍵(如果是甘油的一個(gè)醇官能團(tuán)與單羧酸或二羧酸的羧酸官能團(tuán)縮合)使得單體相互結(jié)合。
例如可從Clariant公司買到和作為相應(yīng)的共聚物。
如果存在組分(f)，則濃縮物中的用量總和通常為1～30重量％，優(yōu)選為10～25重量％，特別優(yōu)選為15～20重量％。
本發(fā)明所述的組合物必要時(shí)可含有其它常見(jiàn)的助劑(g)。常見(jiàn)的助劑(g)例如是惰性物質(zhì)，如粘合劑、濕潤(rùn)劑、分散劑、乳化劑、滲透劑、染料、防腐防凍劑、填充劑、載體和染料、蒸發(fā)抑制劑、影響pH值的制劑(緩沖液、酸和堿，如檸檬酸、鹽酸、苛性鈉)或者影響粘度的制劑(例如增稠劑)。優(yōu)選的助劑(g)是防凍劑和蒸發(fā)抑制劑如甘油或者乙二醇，例如用量為2～10重量％，和防腐劑，例如Mergal(Riedel)或者Cobate
如果存在組分(g)，用量通常為0.1～10重量％，優(yōu)選為0.2～5重量％，特別優(yōu)選為0.3～3重量％。
一般來(lái)說(shuō)，本發(fā)明濃縮物中組分(a)～(g)的含量如下：
a)10～70重量％一種或多種式(I)N-烷基葡糖酰胺，與以上所述的一樣，
b)10～60重量％水，
c)0～10重量％多元醇，
d)0～20重量％、優(yōu)選1～20重量％、特別優(yōu)選2～10重量％一種或多種粘度調(diào)節(jié)劑，
e)0～10重量％一種或多種消泡劑，
f)0～30重量％、優(yōu)選0～25重量％、尤其是0～20重量％一種或多種其它的表面活性劑，以及
g)0～10重量％、優(yōu)選0～5重量％、尤其是0～3重量％一種或多種助劑。
N-烷基葡糖酰胺a)與多元醇c)的重量比一般來(lái)說(shuō)在10∶1～4∶1之間。
N-烷基葡糖酰胺a)與粘度調(diào)節(jié)劑d)的重量比一般來(lái)說(shuō)在10∶1～5∶1之間。
N-烷基葡糖酰胺b)與消泡劑e)的重量比一般來(lái)說(shuō)在5∶1～200∶1之間。
本發(fā)明所述的組合物尤其是濃縮物優(yōu)選由組分(a)～(h)構(gòu)成，優(yōu)選不含農(nóng)藥有效成分和/或肥料。
在另一種實(shí)施方式中，本發(fā)明濃縮物含有鐵鹽、錳鹽或鋅鹽之類的微量元素作為組分(h)。
即使相對(duì)于灌溉用水總量以例如0.1重量％的很少量加入本發(fā)明所述的組合物，也能利用水相引起均勻濕潤(rùn)土壤和優(yōu)選植物的整個(gè)根部區(qū)域的所需效果。上述定義的濃縮物在灌溉用水中的用量?jī)?yōu)選在0.1～5重量％范圍內(nèi)，并且尤其在大約0.5～2重量％范圍內(nèi)，各自相對(duì)于整個(gè)水相。
本發(fā)明組合物也可用于強(qiáng)化注入營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和/或除草劑、殺蟲(chóng)劑和/或殺真菌劑之類的保護(hù)劑、促進(jìn)和改善植物生長(zhǎng)?？梢杂帽娝苤姆绞?，以水溶液、乳液和/或分散體形式施用這些額外的有效物質(zhì)，在此然后在本發(fā)明教導(dǎo)的范疇內(nèi)一起使用本發(fā)明組合物。
以下將通過(guò)實(shí)施例詳細(xì)解釋本發(fā)明，本發(fā)明不限于這些實(shí)施例。
實(shí)施例
在以下實(shí)施例中，只要沒(méi)有其它說(shuō)明，用量數(shù)據(jù)均基于重量。
使用以下物質(zhì)作為本發(fā)明所述的葡糖酰胺(a)：
GA1：50～70重量％C8-葡糖酰胺和30～50重量％C10-葡糖酰胺構(gòu)成的50重量％混合物、5重量％丙二醇和45重量％水
濃縮物1
使用GA1作為濃縮物1。
濃縮物2
20重量％葡糖酰胺GA1(a)
3重量％丙二醇(c)
10重量％Clariant(EO/PO嵌段共聚物)(f)
10重量％Synergen GL 5，Clariant(與鄰苯二甲酸酐交聯(lián)的聚甘油酯)(f)
57重量％水(b)
應(yīng)用實(shí)施例1
如下所述檢驗(yàn)實(shí)際使用的濃縮物：
將干燥斑塊蔓延的一塊草坪分為大小大致相同、損害癥狀類似的兩小塊。地面具有以下尺寸：
試驗(yàn)地面A：25m x 16.5m＝412.5m2試驗(yàn)地面B：24m x 17.5m＝420m2。
在整個(gè)試驗(yàn)持續(xù)期間根據(jù)自然降雨量以相同方式充分人工灌溉這兩塊地面。在不給人工施用的水摻入其它添加劑的情況下灌溉地面A。在試驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，使用人工噴灌水噴灌地面B，每100m2施用250ml濃縮物1。經(jīng)過(guò)3周并且再經(jīng)過(guò)另外4周之后，以類似方式處理試驗(yàn)地面B。
經(jīng)過(guò)10周之后查看這兩個(gè)地面，得到以下景象：
地面A：
損害形態(tài)沒(méi)有變化；干燥斑塊蔓延沒(méi)有變化。
地面B：
干燥斑塊蔓延減少70％。再生后的斑塊部分中植物生長(zhǎng)很大程度上恢復(fù)。
應(yīng)用實(shí)施例2
使用USDA規(guī)定的砂質(zhì)壤土試樣或者LUFA標(biāo)準(zhǔn)土壤2.3規(guī)定的“粉砂(silty sand)”(http：//www.lufa-speyer.de/images/stories/bodanalyse.pdf)測(cè)定最大持水能力。其值為37.3％(g/100g)，通過(guò)本發(fā)明所述的產(chǎn)品可將其提高至少3％，單位面積劑量為1～2.5g濃縮物/m2，通過(guò)粗滴噴嘴將其施用到干燥土壤上。這些產(chǎn)品具有至少一天的作用時(shí)間，效果在沒(méi)有雨水沖刷的情況下可持續(xù)至少一個(gè)月。