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CN111167374A - 作为流变改性剂的水凝胶及其制备方法 - Google Patents

作为流变改性剂的水凝胶及其制备方法 Download PDF

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CN111167374A
CN111167374A CN201911097205.5A CN201911097205A CN111167374A CN 111167374 A CN111167374 A CN 111167374A CN 201911097205 A CN201911097205 A CN 201911097205A CN 111167374 A CN111167374 A CN 111167374A
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Abstract

将水凝胶与水混合以产生水凝胶溶液。通过调节水凝胶与水的比例和/或通过调节混合条件来控制水凝胶溶液的粘度。水凝胶溶液可用于改变农业组合物的流变性。水凝胶可以包括乳糖，其可以由来自乳业或食品加工业的乳渗透液废料流提供。

Description

作为流变改性剂的水凝胶及其制备方法
相关申请的交叉引用
本申请要求于2018年11月9日提交的题为“作为流变改性剂的水凝胶及其制备方法”的美国临时专利申请第62/758,031号的优先权，并且涉及于2018年11月9日提交的题为“乳糖衍生的水凝胶及其制备方法”的美国非临时专利申请第16/185,406号和于2018年11月9日提交的题为“作为活性成分载体的水凝胶及其制备方法的”的美国临时专利申请第62/758,049号，在此通过引用将其全部内容并入本文。
技术领域
本发明总体上涉及用作流变改性剂的水凝胶及其制备方法。
背景
流变改性剂用于改性多种试剂，包括农业、生物医学、化妆品、食品制造、个人卫生、制药以及个人卫生行业中的试剂粘度。根据应用情况，流变改性剂可能难以生产或获得，难以处理，昂贵和/或对环境不友好。
发明简述
一些实施方式提供了改变农业组合物流变性的方法。在实施方式中，改变农业组合物的流变性的方法包括提供农业组合物和水凝胶，将所述的水凝胶在液体中共混以产生水凝胶溶液，以及将水凝胶溶液添加到农业组合物中。水凝胶溶液改变了农业组合物的流变性。
在实施方式中，液体与水凝胶的比率为约0.25∶1至约60∶1。液体与水凝胶的比例可以为约0.5∶1至约10∶1。液体与水凝胶的比例可以为约10∶1至约50∶1。
在实施方式中，所述的液体是水。
在实施方式中，所述的水凝胶包括糖。所述的糖可以是乳制糖。
在实施方式中，糖可以是乳糖。所述的乳糖可以为选自以下的一种或多种：纯化的乳糖、牛奶渗透液、乳清、乳清渗透液、脱乳糖渗透液、脱蛋白乳清、乳制品衍生的多糖、酪乳、脱脂乳、哺乳动物乳、全脂奶粉、脱脂干奶和黄油奶粉。所述的乳糖可以来自乳制品或食品加工操作的废料。所述的废料可以是乳渗透液。
在实施方式中，所述的水凝胶包括交联剂。所述的交联剂可包括甲基丙烯酸酐。
在实施方式中，所述农业组合物的粘度被增加或降低。
在实施方式中，所述的农业组合物被配制成液体。
在实施方式中，所述的农业组合物包括佐剂、肥料、保湿剂、微量营养素、常量营养素、植物生长调节剂，种子处理剂或农药中的至少一种。
附图简要说明
图1是根据一个实施方式的水凝胶制备方法的流程图。
图2是根据一个实施方式的水凝胶溶液制备方法的流程图。
图3-5是根据实施方式的水凝胶溶液的剪切速率相对于粘度的函数图。
详细说明
本文公开了水凝胶溶液。所述的溶液包括与水混合的水凝胶。还公开了制备水凝胶和水凝胶溶液的方法。所述的方法是原子经济的(即不产生废物)，环境友好的，并且不产生挥发性有机化合物。
如本文所用，术语“水凝胶”是指亲水性聚合物网络，其可以被水溶胀并且通常能够以比其干质量大许多倍的负载吸收水。网络结构可以通过聚合物链之间的共价键形成，但是也可以通过物理交联来构建，所述物理交联是由例如链缠结、静电相互作用以及经由强氢键或范德华相互作用的缔合形成的。将碳水化合物掺入聚合物结构中可以引发亲水性，这有助于制备水凝胶。含糖聚合物可通过聚合物化学物质(例如聚脲，酚醛树脂，以及苯乙烯和丙烯酰胺衍生物的自由基聚合反应)起到水凝胶作用。
水凝胶配方
本领域已知的任何水凝胶都可适用于水凝胶溶液，下文将对其进行详细描述。在一些实施方式中，本文公开的水凝胶通常可以理解为包含至少一种糖和交联剂的组合物。
所述的糖可以是乳制糖。在一些实施方式中，糖是乳糖。尽管使用乳糖作为合适的糖的实例，并且在整个本公开内容中详细描述了乳糖衍生的水凝胶，但是用于所公开的水凝胶溶液的合适的水凝胶的组合物不限于包括乳糖的那些。
乳糖可包括乳糖的α-和β-异构体之一或两者。
乳糖可以是衍生的乳糖，例如酯化的乳糖。在一实例中，酯化的乳糖是甲基丙烯酸酯乳糖。乳糖可以在八个游离羟基中的任何一个或多个上衍生化。甲基丙烯酸酯乳糖可包括乳糖单甲基丙烯酸酯，乳糖二甲基丙烯酸酯，乳糖三甲基丙烯酸酯，乳糖高级甲基丙烯酸酯或其任意组合。甲基丙烯酸酯单体可以以任何比例存在。
乳糖可以是分离的和/或相对纯的乳糖。例如，乳糖可以是具有≥94％的α-乳糖的市售乳糖一水合物。乳糖或其他乳制糖可以通过牛奶渗透液、乳清、乳清渗透液、脱乳糖渗透液、脱蛋白乳清、乳制品衍生多糖、酪乳、脱脂乳、哺乳动物乳、全脂奶粉、脱脂干乳、黄油奶粉或其任何组合的形式提供。乳糖可以例如来自乳制品或食品加工操作的废料流形式提供。在一个实例中，乳糖通过以乳制品操作的废牛奶渗透液形式提供。
在乳糖衍生的水凝胶的实施和使用中，从现有废物流中获得乳糖和/或其它乳制糖可以有助于利用未开发的原料，降低生产乳糖衍生的水凝胶的成本，和/或降低会产生含乳糖废料流的材料的生产成本。
在一些实例中，在将乳糖与丙烯酸衍生物合并之前，将乳糖溶解于水中。
所述的交联剂可以是丙烯酸衍生物。丙烯酸衍生物可以是甲基丙烯酸酐、甲基丙烯酸单体、甲基丙烯酰氯、活化的丙烯酸酯、丙烯酸酐、丙烯酸，或其任意组合。在一实例中，丙烯酸衍生物是甲基丙烯酸酐。
在一些实施方案中，乳糖和甲基丙烯酸酐可以组合形成水凝胶前体混合物。在一些实例中，在氢氧化钠的存在下，组合乳糖和甲基丙烯酸酐以产生包括甲基丙烯酸乳糖、甲基丙烯酸钠和/或甲基丙烯酸的水凝胶前体混合物。
前体混合物中乳糖与甲基丙烯酸酐的比例可为约1.0：0.1至约1.0：3.0，例如约1.0：0.1，约1.0：0.5，约1.0：1.0，约1.0：2.0或约1.0：3.0。
在一些实施方案中，所公开的乳糖衍生的水凝胶利用的乳糖来源是已知为一独立制造过程所产生的废物副产物或废物流。所述的乳糖衍生的水凝胶可以是生物可降解的。所述的乳糖衍生的水凝胶及其制备方法可能比已知的水凝胶和生产方法更环保。所述的方法在下文中立即会被更详细地描述。
乳糖衍生水凝胶的生产方法
制备所公开的乳糖衍生的水凝胶的方法包括在不存在光引发剂的情况下，使用光诱导的光聚合在一锅法反应中使乳糖甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸钠共聚。该方法不产生挥发性有机化合物或废物。
图1示出了制备乳糖衍生的水凝胶的方法100。方法100包括步骤102：将乳糖分配在水中以产生乳糖溶液；步骤104：调节乳糖溶液的pH；步骤106：将甲基丙烯酸酐添加到乳糖溶液中以产生反应混合物；步骤108：调节反应混合物的pH的步骤；任选步骤110：中和反应混合物；任选步骤112：过滤反应混合物以产生水凝胶前体混合物；以及步骤114：将水凝胶前体混合物暴露于光以产生乳糖衍生的水凝胶。
在步骤102中，可以搅拌乳糖和水，这可以有助于分配乳糖。另外地或作为替代地，可以加热乳糖和水，例如从约25℃至约90℃，或从约65℃至约90℃，这可以有助于分配乳糖。可以搅拌和/或加热乳糖和水，直到乳糖部分或完全溶解在水中以产生乳糖溶液。
乳糖可以是分离的和/或相对纯的乳糖。例如，乳糖可以是具有≥94％的α-乳糖的市售乳糖一水合物。乳糖可以通过牛奶渗透液、乳清、乳清渗透液、脱乳糖渗透液、脱蛋白乳清、乳制品衍生多糖、酪乳、脱脂乳、哺乳动物乳、全脂奶粉、脱脂干乳、黄油奶粉或其任何组合的形式提供。乳糖可以例如来自乳制品或食品加工操作的废料流形式提供。在一个实施例中，乳糖通过以乳制品厂操作的废牛奶渗透液形式提供。
在步骤104之前，可以将步骤102中产生的乳糖溶液冷却，例如被动地冷却至室温。
在步骤104中，将乳糖溶液的pH调节至至多约10。在一个实施例中，将氢氧化钠水溶液添加至溶液以增加pH。在一个实施例中，步骤102中的乳糖通过牛奶渗透液提供，且乳糖溶液的未调节pH为约6.2至约6.4。
在步骤106中，可以将乳糖溶液和甲基丙烯酸酐一起搅拌。可以以产生乳糖与甲基丙烯酸酐的期望比例的量添加甲基丙烯酸酐。在一个实施例中，所述的乳糖与甲基丙烯酸酐的摩尔比为约1.0：0.5。乳糖和甲基丙烯酸酐可反应生成乳糖甲基丙烯酸酯。
在步骤108中，将反应混合物的pH调节至至多约10。在一个实施例中，通过缓慢加入氢氧化钠水溶液使pH保持约9.5±0.5。
在一个实施例中，通过用甲基丙烯酸酐酯化以用甲基丙烯酸酯基团将乳糖官能化以产生乳糖甲基丙烯酸酯。乳糖甲基丙烯酸酯可以包括乳糖单甲基丙烯酸酯，乳糖二甲基丙烯酸酯，乳糖三甲基丙烯酸酯和/或乳糖高级甲基丙烯酸酯单体。在实施例中，甲基丙烯酸钠作为酯化反应的副产物和水解的结果而产生。酯化反应中还会生成甲基丙烯酸。所述的乳糖甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸钠和/或甲基丙烯酸可以共聚。
在一些实施方案中，在添加氢氧化钠之后和在步骤110之前，将反应混合物搅拌，例如在室温下搅拌约30分钟。
在步骤110中，可以将反应混合物中和至pH约7。在一种实施方式中，通过添加盐酸中和反应混合物。在一些实施方式中，不执行步骤110。
在任选的步骤112中，可以通过例如重力过滤、真空过滤或离心过滤反应混合物，这可以有助于除去不溶性颗粒。在一种实施方式中，反应混合物通过定性滤纸重力过滤。滤液在步骤114中用作水凝胶前体混合物。
在步骤114中，将水凝胶前体混合物暴露于光下，这可以有助于诱导乳糖甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸钠的自引发共聚。乳糖二-和高级甲基丙烯酸酯可在聚合过程中充当交联剂。在一实施例中，所述的光在紫外光谱中。在一实施例中，所述的UV光具有约365nm的波长和/或约3.4mW/cm2至约3.8mW/cm2的强度。在一实施例中，所述的水凝胶前体混合物在室温下暴露于紫外光约60分钟。
通过方法100生产的乳糖衍生的水凝胶可以具有各种稠度，这可能与乳糖相对于甲基丙烯酸酐的(摩尔：摩尔)比有关。在一个实例中，具有1.0：0.5的乳糖：甲基丙烯酸酐比率的水凝胶前体混合物产生具有明胶样稠度的水凝胶。在一个实例中，具有1.0：0.1的乳糖：甲基丙烯酸酐比率的水凝胶前体混合物产生具有粘液样稠度的水凝胶。通常，随着甲基丙烯酸酐与乳糖的比例降低，所得的水凝胶变得更软并且更像液体。
本文公开的生产乳糖衍生的水凝胶的方法可具有许多益处，包括优于已知的生产水凝胶的方法的益处。所公开的方法可以采用绿色化学技术和/或比已知的生产方法更环保的技术。所公开的方法可以利用已知作为独立的制造过程(例如来自乳制品或食品加工业)中的废物副产物或废料流的乳糖来源。所公开的方法可能比已知方法更具成本效益。
乳糖甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸钠单体的光聚合可以在不存在光引发剂的情况下进行，这使得该方法可以排除光引发剂。即使没有光引发剂，所公开的方法也可以实现高聚合速率。
其他益处可包括但不限于，在水中实施该方法，在室温下实施该方法，不产生废料(即该方法是原子经济的)和/或通过该方法不产生挥发性有机化合物。
水凝胶溶液
可以将上述水凝胶与液体结合并混合以形成水凝胶溶液。水凝胶溶液的粘度可通过调节水凝胶中乳糖与甲基丙烯酸酐的比例，溶液中水凝胶与液体的比例和/或混合条件来控制。混合条件在下面的生产水凝胶溶液的方法中进行描述。
如实施例3-5中更详细地描述以及如图4和5所示，与单独的水相比，水凝胶溶液可显示出增加的粘度。水凝胶溶液可表现出剪切稀化行为。将水凝胶添加到本体液体中可以改变本体液体的粘度。
如上所述，乳糖衍生的水凝胶可包括任何所需比例的乳糖与甲基丙烯酸酐。
在一个实施例中，所述的乳糖与甲基丙烯酸酐的摩尔比为约1.0：0.5。
可以将水凝胶与液体混合以产生水凝胶溶液。所述水凝胶溶液可以具有约0.25：1至约500：1，约0.25：1至约400：1，约0.25：1至约300：1，约0.25：1至约200：1，约0.25：1至约100：1，约0.25：1至约50：1，约0.25：1至约40：1，约0.25：1至约30：1，约0.25：1至约20：1，约0.25：1至约10：1，约0.25：1至约5：1，约0.25：1至约1：1，约0.5：1至约500：1，约1：1至约500：1，约5：1至约500：1，约10：1至约500：1，约20：1至约500：1，约30：1至约500：1，约40：1至约500 1：1，约50：1至约500：1，约100：1至约500：1，约200：1至约500：1，约300：1至约500：1，约400：1至约500 1：1，约0.5：1至约50：1，约0.5：1至约10：1，或约10：1至约50：1的液体重量：水凝胶重量比。
可以将水凝胶溶液添加到试剂中以改变试剂的流变性。所述试剂可以是例如农业组合物。农业组合物可以是或可以包含例如佐剂、肥料、湿润剂、微量营养素、常量营养素、植物生长调节剂、种子处理剂或农药。如本文所用，农药可以是例如除草剂、杀虫剂、杀真菌剂、杀线虫剂或灭鼠剂。所述农业组合物可以配制成液体，例如可以喷洒或以其他方式递送到期望位置的液体。例如，可以通过施肥将农业组合物递送到期望的位置。在一些实施方案中，将水凝胶溶液添加至减少漂移的佐剂中以改变佐剂的流变性。佐剂的液体雾化行为可以改变，这可以减少细小液滴的形成。在一些实施方案中，将水凝胶溶液添加到悬浮浓缩物中以充当结构化剂，增加粘度和/或帮助将固体材料保持在悬浮状态。
生产水凝胶溶液的方法
图2示出了制备水凝胶溶液的方法200。所述的方法200包括将水凝胶和液体混合的步骤202，以及将水凝胶和液体混合以形成水凝胶溶液的步骤204。
在步骤202中，水凝胶可以是乳糖衍生的水凝胶，例如上面所述的，或在2018年11月9日提交的标题为“乳糖衍生的水凝胶及其制备方法”的美国非临时专利申请16/185,406中描述的那些。所述的液体可以是水性或非水性的。在一实施例中，所述的液体是水。
所述水凝胶和液体可以以约0.25：1至约500：1，约0.25：1至约400：1，约0.25：1至约300：1，约0.25：1至约200：1，约0.25：1至约100：1，约0.25：1至约50：1，约0.25：1至约40：1，约0.25：1至约30：1，约0.25：1至约20：1，约0.25：1至约10：1，约0.25：1至约5：1，约0.25：1至约1：1，约0.5：1至约500：1，约1：1至约500：1，约5：1至约500：1，约10：1至约500：1，约20：1至约500：1，约30：1至约500：1，约40：1至约500 1：1，约50：1至约500：1，约100：1至约500：1，约200：1至约500：1，约300：1至约500：1，约400：1至约500 1：1，约0.5：1至约50：1，约0.5：1至约10：1，或约10：1至约50：1的液体重量：水凝胶重量比进行组合。
在步骤204中，混合可以是均质的。混合可以通过例如高剪切混合器、转子定子或湿介质研磨机进行。在一实施例中，所述的水凝胶和液体在约4000rpm下被高剪切。
可以将水凝胶和液体共混一段时间以产生所需的混合程度。在一些实施方式中，当混合速度相对较快时，水凝胶和液体混合相对较短的时间。在一些实施方式中，当混合速度相对较慢时，水凝胶和液体混合相对较长的时间。混合时间的例子是约2分钟至约40分钟，约2分钟至约35分钟，约2分钟至约30分钟，约2分钟至约25分钟，约2分钟至约20分钟，约2分钟至约15分钟，约2分钟至约10分钟，约2分钟至约5分钟，约5分钟至约40分钟，约10分钟至约40分钟，约15分钟至约40分钟，约20分钟至约40分钟，约25分钟至约40分钟，约30分钟至约40分钟，约35分钟至约40分钟，或约4分钟至约30分钟。
水凝胶溶液可能显得混浊。在一些实施例中，随着时间的推移，均质化的水凝胶颗粒从水凝胶溶液中沉降出来。在一些实施例中，不执行步骤204，并且随着时间的推移，水凝胶在液体中至少部分解离。
在一些实施方案中，将水凝胶干燥并随后再水化。在一个实施例中，将干燥的水凝胶添加到容器中，并将液体添加到容器中。所述的液体可以是水或农用组合物。所述干燥的水凝胶可以是粉末形式。所述的容器可以是喷雾罐。在将水凝胶施加到所需位置之前或之时，所述的液体可以使干燥的水凝胶再水化。所述的水凝胶可能会影响液体的流变性。
在一些实施方式中，水凝胶不干燥。在一个实例中，将未干燥的水凝胶添加到容器中，并且液体同样被添加到容器中。所述的液体可以是水或农用组合物。所述的未干燥的水凝胶可以是液体、凝胶、半固体或固体形式。所述的容器可以是喷雾罐。在将水凝胶施加至所需位置之前或之时，水凝胶可不吸收、吸收一部分或全部液体。
在一些实施方案中，水凝胶前体混合物在被递送至目标物之前不被交联。在一些实施方式中，水凝胶前体混合物在被递送至目标物之后被交联。水凝胶前体混合物可通过暴露于环境光下而交联以形成水凝胶。在一个实施例中，将所述的水凝胶前体混合物以液滴的形式喷洒在农业目标物上，例如植物；施用时的交联增加了液滴的粘度，这反过来可能影响液滴蒸发的速度，液滴内的流动模式和/或植物对液滴的吸收。
实施例
以下示例示出了本公开的各个方面，并且不应被认为是限制性的。
实施例1–乳糖衍生的水凝胶的制备
乳糖衍生的水凝胶是根据2018年11月9日提交的题为“乳糖衍生的水凝胶及其制备方法”的美国非临时专利申请16/185,406中所述的方法制备的，其全部内容通过引用并入本文。简而言之，具有1.0：0.5的乳糖：甲基丙烯酸酐(mol：mol)比的水凝胶通过如下方法制备。
向装有磁力搅拌棒的100mL圆底烧瓶中加入渗透粉(10.0g)和去离子水(20mL)。将混合物在65℃下搅拌直至产生澄清的无色溶液(约15分钟)。然后将溶液冷却至室温，并加入氢氧化钠水溶液(2.5M，约3滴)，直到溶液的pH值约为10。加入甲基丙烯酸酐(2.07mL；94％，以2000ppm脱品醇A(密立波西格玛(MilliporeSigma)公司，密苏里州圣路易斯)作为抑制剂，并将混合物剧烈搅拌。缓慢加入氢氧化钠水溶液(4.89mL)，保持pH值为9.5±0.5；pH值不允许超过10。氢氧化钠的添加完成后，将反应混合物在室温搅拌30分钟。
加入盐酸(0.75mL；1M；ACS Plus，赛默飞世尔科技公司(Thermo FisherScientific)，汉普顿，新罕布什尔)以中和反应混合物至pH 7。然后将混合物离心并倾析以产生水凝胶前体混合物，将其转移至聚苯乙烯培养皿中。
然后在室温下对水凝胶前体混合物进行UV照射(365nm，3.4-3.8mW/cm2)60分钟。前体混合物中的乳糖甲基丙烯酸酯、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸钠的光诱导共聚反应产生了水凝胶。
实施例2–未固化的水凝胶前体混合物的流变性分析
根据实施例1的方法制备具有1.0：0.5的乳糖：甲基丙烯酸酐(mol：摩mol)比的水凝胶前体混合物。不辐照水凝胶前体混合物，并且未形成水凝胶。
用水将水凝胶加入到100mL烧杯中。将水凝胶和水以4000rpm高剪切15分钟，以将凝胶均质化为小颗粒。按照以下水：水凝胶重量：重量比制备水凝胶溶液：(A)10：1–10克水：1克水凝胶；(B)1：1–1克水：1克水凝胶；(C)2：1–2克水：1克水凝胶；和(D)1：2–1克水：2克水凝胶。
匀浆后，通过移液管倒出1mL每种溶液，以将液体与任何残留的颗粒分离，并在MCR流变仪(安东帕(Anton Paar)公司，格拉茨，奥地利)上进行测试。在MCR流变仪上测试溶液之前，先确定每种溶液的密度。每种溶液上清液的密度约为1g/mL。
剪切速率与粘度数据的关系如图3所示。结果表明，未交联形成水凝胶的水凝胶溶液的粘度与水的粘度相比没有显着不同。
实施例3：以各种比例用水稀释的水凝胶的流变性分析
根据实施例1的方法制备具有1.0：0.5的乳糖：甲基丙烯酸酐(mol：mol)比的水凝胶。与实施例2相比，水凝胶前体混合物经过辐照，并形成水凝胶。
根据实施例2的一般程序，将水凝胶用于制备水凝胶溶液，除了将水凝胶溶液混合5分钟(而不是15分钟)。按照以下水：水凝胶重量：重量比，制备水凝胶溶液：(E)20：1–40克水：2克水凝胶；(F)40：1–80克水：2克水凝胶；(G)50：1–100克水：2克水凝胶。
如实施例2中所述，在MCR流变仪上测试溶液之前，先确定每种溶液的密度。每种溶液上清液的密度约为1g/mL。
剪切速率与粘度数据的关系如图4所示。水凝胶溶液表现出剪切稀化行为。水的粘度为0.001Pa·s，与剪切速率无关。在低剪切速率下，水凝胶溶液的粘度是水粘度的100,000倍以上。在高剪切速率(100/s)下，水凝胶溶液的粘度约为水的粘度的1,000倍。出乎意料的是，将水凝胶添加到大量的水中改变了大量的水的粘度。
实施例4–剪切时间对用水稀释的水凝胶流变性分析的影响
根据实施例1的方法制备具有1.0：0.5的乳糖：甲基丙烯酸酐(mol：mol)比的水凝胶。与实施例2相比，水凝胶前体混合物经过辐照，并形成水凝胶。
根据实施例2的一般程序，将水凝胶用于制备水凝胶溶液，不同的是将水凝胶加入到250mL(而不是150mL)烧杯中，并如下所述将水凝胶溶液混合不同的时间。按照以下水：水凝胶重量：重量比，制备水凝胶溶液：(H)40：1，混合5分钟–40克水：1克水凝胶；(I)40：1，10分钟混合–40克水：1克水凝胶；(J)40：1，混合15分钟–40克水：1克水凝胶；(K)40：1，混合20分钟–40克水：1克水凝胶；(L)40：1，混合30分钟–40克水：1克水凝胶；和(M)50：1，混合15分钟–50克水：1克水凝胶。
如实施例2中所述，在MCR流变仪上测试溶液之前，先确定每种溶液的密度。每种溶液上清液的密度约为1g/mL。
剪切速率与粘度数据的关系如图5所示。所有稀释比和混合时间下的所有水凝胶溶液((H)至(M))均表现出剪切稀化行为。水的粘度为0.001Pa·s，与剪切速率无关。与水相比，稀释和均质的水凝胶显示出增加的粘度。
随着高剪切混合时间的增加，粘度降低。不限于任何作用机理或作用方式，附加的高剪切时间可能已经破坏了本体溶液中的水凝胶聚合物网络，从而降低了本体溶液的粘度。50：1的15分钟混合溶液(M)的粘度比40：1的15分钟混合溶液(J)的粘度低，这表明水凝胶溶液越稀，其粘度越低。即使在低浓度(例如50：1溶液)下，与水相比，水凝胶也会显着影响溶液粘度。出乎意料的是，将水凝胶添加到本体水中，改变了本体水的粘度。
尽管本公开提供了对优选实施例的参考，但是本领域技术人员将认识到，可以在形式和细节上进行改变而不背离本发明的精神和范围。

Claims (16)

1.一种改变农业组合物流变学的方法，所述的方法包括：
提供农业组合物和水凝胶；
将水凝胶混合在液体中以产生水凝胶溶液；和
将水凝胶溶液添加到农业组合物中，
其中，所述的水凝胶溶液改变了农业组合物的流变性。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，液体与水凝胶的比例为约0.25∶1至约60∶1。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，液体与水凝胶的比例为约0.5∶1至约10∶1。
4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，液体与水凝胶的比例为约10∶1至约50∶1。
5.如权利要求1所述的方法，其中，所述液体是水。
6.如权利要求1所述的方法，其中，所述的水凝胶包含糖。
7.如权利要求6所述的方法，其中，所述糖包括乳制糖。
8.如权利要求6所述的方法，其中，所述糖包括乳糖。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述的乳糖为选自以下的一种或多种：纯化的乳糖、牛奶渗透液、乳清、乳清渗透液、脱乳糖渗透液、脱蛋白乳清、乳制品衍生的多糖、酪乳、脱脂乳、哺乳动物乳、全脂奶粉、脱脂干奶和黄油奶粉。
10.如权利要求8所述的方法，其中，所述的乳糖是来自乳制品或食品加工操作的废料。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述的废料是乳渗透液。
12.如权利要求1所述的方法，其中，所述的水凝胶进一步包含交联剂。
13.如权利要求12所述的方法，其中，所述交联剂包括甲基丙烯酸酐。
14.如权利要求1的方法，其中，所述农业组合物的粘度增加或降低。
15.如权利要求1所述的方法，其中，所述农业组合物被配制成液体。
16.如权利要求1所述的方法，其中，所述农业组合物包括佐剂、肥料、保湿剂、微量营养素、常量营养素、植物生长调节剂、种子处理剂和农药中的至少一种。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA3060477A1 (en) 2018-11-09 2020-05-09 Windfield Solutions, Llc Hydrogels as rheology modifiers and methods of making the same
CN117247305A (zh) * 2023-09-16 2023-12-19 鲁东大学 一种促进植物根系生长的水凝胶及制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5474915A (en) * 1990-05-08 1995-12-12 University Of Iowa Research Foundation Method of making poly(sugar acrylates) using hydrolytic enzymes
CN1809593A (zh) * 2003-06-20 2006-07-26 诺沃恩Ip控股公司 半乳甘露聚糖水解胶体
CN101128488A (zh) * 2004-12-29 2008-02-20 路易吉·安布罗西奥 可生物降解的超吸收性聚合物水凝胶及其制备方法
US20130165533A1 (en) * 2011-12-22 2013-06-27 Chun-Jen Liao Method for crosslinking a colloid, and crosslinked colloid therefrom
CN105102525A (zh) * 2013-03-13 2015-11-25 阿克佐诺贝尔化学国际公司 流变改性剂
US20160022567A1 (en) * 2013-03-07 2016-01-28 Intelactive S.A. Waxes having oil-in-water self-emulsifying and water gel-forming properties, compositions, uses and methods relating to same
CN107249574A (zh) * 2014-09-30 2017-10-13 重庆民济医疗器械有限公司 水凝胶组合物、其制备方法及其应用

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU621218B2 (en) 1989-04-26 1992-03-05 Sumitomo Chemical Company, Limited Emulsifiable pesticidal solid compositions
US5572827A (en) 1995-05-05 1996-11-12 Ball Horticultural Company Method for applying hydrogel coatings to embryonic plants
FR2734124B1 (fr) 1995-05-15 1997-08-08 Rhone Poulenc Chimie Granule dispersable dans l'eau, obtenu par extrusion, de matiere active phytosanitaire liquide ou a bas point de fusion
PT1230009E (pt) * 1999-11-18 2003-12-31 Sorex Ltd Composicao de gel aerificado estavel quando armazenada e um processo para a produzir
US6562361B2 (en) 2001-05-02 2003-05-13 3M Innovative Properties Company Pheromone immobilized in stable hydrogel microbeads
KR20050047699A (ko) 2003-11-18 2005-05-23 주식회사 엘지생명과학 살균성 수성 액상수화제
JP4775809B2 (ja) 2005-03-30 2011-09-21 独立行政法人農業・食品産業技術総合研究機構 ハイドロゲル成分含有組成物の調製方法およびその用途
US20070128121A1 (en) 2005-12-05 2007-06-07 The Regents Of The University Of California Polymer hydrogels for controlled release and absorption of biocides
CN101721349B (zh) * 2008-10-16 2011-07-20 常州百瑞吉生物医药有限公司 可注射原位交联水凝胶及其制备方法和用途
FR2973648A1 (fr) 2011-04-08 2012-10-12 Commissariat Energie Atomique Hydrogels thixotropes a base d'alpha-lactalbumine, leur procede de preparation et leurs utilisations
WO2012162840A1 (en) 2011-06-03 2012-12-06 Frank Gu Polysaccharide-based hydrogel polymer and uses thereof
US20140100111A1 (en) * 2012-10-04 2014-04-10 Thomas M. Schultz, SR. Seed Coating Hydrogels
AU2014229490A1 (en) 2013-03-15 2015-11-05 Adama Makhteshim Ltd Artificial environment for efficient uptake of fertilizers and other agrochemicals in soil
CN103202290B (zh) 2013-05-07 2014-04-16 中化化工科学技术研究总院 氰氟草酯悬浮剂及其制备方法
MX2017000819A (es) 2014-09-15 2017-05-04 Adama Makhteshim Ltd Composiciones para el suministro de productos agroquimicos a las raices de una planta.
US20180297902A1 (en) * 2017-04-14 2018-10-18 Liquid Fertiliser Pty Ltd Stable aqueous dispersions of zinc orthophosphates
CN105028457B (zh) 2015-07-04 2017-05-10 中化化工科学技术研究总院 一种吡虫啉悬浮剂及其制备方法
AU2017219895A1 (en) 2016-02-19 2018-08-16 Advanced Bionutrition Corp. Stabilizing methods for coating seeds with biological materials
WO2017223261A2 (en) 2016-06-23 2017-12-28 3M Innovative Properties Company Hydrogels, articles comprising hydrogels, and methods thereof
TWI805554B (zh) 2016-07-28 2023-06-21 日商住友化學股份有限公司 樹脂、硬化型樹脂組成物及硬化膜
KR101829136B1 (ko) 2016-08-11 2018-02-13 가톨릭대학교 산학협력단 가시광선 광경화 수용성 키토산 유도체, 키토산 하이드로겔 및 이의 제조방법
CN106561682A (zh) 2016-10-28 2017-04-19 华南农业大学 一种鱼藤酮微水凝胶控释剂及其制备方法
CN107663263B (zh) 2017-08-31 2019-12-10 海南大学 一种交联海藻酸钠水凝胶及其制备方法和应用
EP3829303A1 (en) 2018-07-27 2021-06-09 Bayer Aktiengesellschaft Controlled release formulations for agrochemicals
GB2577250A (en) 2018-09-14 2020-03-25 Bionema Ltd Insect-pathogenic fungus, spores, composition and use of same
CA3060806A1 (en) 2018-11-09 2020-05-09 Winfield Solutions, Llc Hydrogels as carriers of active ingredients and methods of producing thesame
CA3060477A1 (en) 2018-11-09 2020-05-09 Windfield Solutions, Llc Hydrogels as rheology modifiers and methods of making the same
US10800893B2 (en) 2018-11-09 2020-10-13 Regents Of The University Of Minnesota Lactose-derived hydrogels and methods of producing the same

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5474915A (en) * 1990-05-08 1995-12-12 University Of Iowa Research Foundation Method of making poly(sugar acrylates) using hydrolytic enzymes
CN1809593A (zh) * 2003-06-20 2006-07-26 诺沃恩Ip控股公司 半乳甘露聚糖水解胶体
CN101128488A (zh) * 2004-12-29 2008-02-20 路易吉·安布罗西奥 可生物降解的超吸收性聚合物水凝胶及其制备方法
US20130165533A1 (en) * 2011-12-22 2013-06-27 Chun-Jen Liao Method for crosslinking a colloid, and crosslinked colloid therefrom
US20160022567A1 (en) * 2013-03-07 2016-01-28 Intelactive S.A. Waxes having oil-in-water self-emulsifying and water gel-forming properties, compositions, uses and methods relating to same
CN105102525A (zh) * 2013-03-13 2015-11-25 阿克佐诺贝尔化学国际公司 流变改性剂
CN107249574A (zh) * 2014-09-30 2017-10-13 重庆民济医疗器械有限公司 水凝胶组合物、其制备方法及其应用

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Publication number Publication date
US20240147992A1 (en) 2024-05-09
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