关键词:农药制剂表面活性剂应用
二十一世纪,农药的使用仍是人类同病虫草害作斗争的主要手段之一。通常由工厂合成的农药原药不能直接用于病虫草害的防治,而需将其加工成具有各种特定物理化学性能的农药分散体系,称之为农药剂型。表面活性剂在农药的剂型加工中起着润湿、分散、乳化等作用,已成为农药制剂中不可缺少的组分之一。
1.表面活性剂的特性及其在农药制剂中的作用
表面活性剂是具有特定分子结构的一类物质,其分子结构的特点是具有不对称性。整个分子可分为两个部分,一部分是亲油的非极性基团,叫做疏水基或亲油基;另一部分是亲水的极性基团,称为亲水基。表面活性剂这种特定的分子结构决定了表面活性剂具有一些特殊的性质。
表面活性剂在农药剂型加工中的主要作用有润湿、分散、乳化、增溶等。
(1)润湿作用
大多数农药原药不溶或难溶于水,不能为水所润湿,难以直接分散到水中。若选择适当的表面活性剂在原药界面吸附,则可将原药的疏水性界面变为亲水性界面,使药物分散于水中,便于药剂的稀释使用和药液在植物表面或昆虫表皮的蜡质层上润湿和铺展。
(2)分散作用
在农药的剂型加工中,常需要将原药分散成微小颗粒(微米级),其分散的药物颗粒存在巨大的相界面和界面间的吸引能,若分散的药物颗粒界面是裸露的,在药物颗粒界面间引力的作用下,很容易导致药物颗粒间聚结合并变大。若选择适当的表面活性剂在药物颗粒界面吸附并形成稳定吸附层,通过降低药物颗粒界面间的吸引能、静电排斥作用、空间稳定作用等保持制剂的分散稳定性。
(3)乳化作用
对于大多数不溶于水的液体原药或原药溶液,一旦静止液滴便迅速聚合而导致油水分离。若加人合适的表面活性剂,表面活性剂分子在分散的液滴界面有序排列,其亲油基朝向油,亲水基朝向水,通过降低油水界面能、形成界面保护膜等途径维持乳液的稳定性。
(4)增溶作用
当表面活性剂在其水溶液中的浓度大于临界胶束浓度时,表面活性剂分子会在溶液中自发有序的排列形成胶束,表面活性剂分子水溶液中所形成胶束内核造就了一个疏水微空间,从而可将增水性药物液体或溶液溶解其内,表面活性剂的这种作用称为增溶作用。
2.农药制剂应用表面活性剂现状
中国农药制剂用表面活性的研究始于20世纪50年代,20世纪60年代开始批量生产,现在主要产品有:
(1)乳化剂有阴离子、非离子以及与非离子复配的表面活性剂。农乳单体如十二烷基苯磺酸钙(农乳500号)、壬基酚聚氧乙烯醚(农乳100号)、二苄基苯酚聚氧乙烯醚(农乳300号),苄基二甲基酚聚氧乙烯醚(农乳400号)、苯乙基酚聚氧乙烯醚(农乳600号)、烷基酚甲醛树脂聚氧乙烯醚(农乳700号)、苯乙基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚(农乳1600号)等等。复配的农药乳化剂如0201、0203B、0204C等,基本能满足乳油制剂要求。
(2)分散剂主要品种有木质素磺酸盐类产品、二丁基萘磺酸钠甲醛缩合物(No)、甲基萘磺酸钠甲醛缩合物(MF)、烷基酚聚氧乙烯基甲醛缩合物磺酸盐(SOPA)等,基本可以满足一般可湿性粉剂加工需求。
(3)渗透剂、增效剂主要品种有氮酮、脂肪醇聚氧乙烯醚(JFC)、八氯二丙醚(S2)、增效醚等。
农药用表面活性剂的主要不足为:适用于农药新剂型的表面活性剂品种少,质量也有待提高;环境相溶性好的生物型表面活性剂研究起步晚、品种少。
3.农药制剂应用表面活性剂的发展
(1)水基化专用表面活性剂的开发
在水基化新剂型农药产品中,所用表面活性剂必须满足以下条件:①在水中溶解性好并能保持长期稳定不降解;②稳定地吸附在原药界面上形成稳定的保护层且不发生脱附;③不降低产品药效,对作物不产生药害。分子量大的表面活性剂能在原药界面形成多点吸附,不易从原药界面脱落和转移,可为产品提供长期稳定性,这种特性能满足水基化新剂型农药的需要。在水基化新型农药专用表面活性剂开发中,一个发展趋势是乳化性能、分散性能优良的大分子量的产品(分子量一般为2000~20000甚至更大)取代分子量小的产品(分子量为200~500)
(2)开发生物表面活性剂
生物表面活性剂是指由天然或再生资源加工的、对人体刺激性小和容易生物降解的表面活性剂,目前生物表面活性主要是以油脂基为疏水基的表面活性剂(如α-磺酸脂肪酸甲酯、酯基季铵盐等)和以碳水化合物为亲水基的表面活性剂(烷基多苷等)两大类。目前生物表面活性剂新品种主要有美国Henkel公司生产的APG(烷基多糖苷),在农药制剂中作为乳化剂和药效增强剂,在柠檬酸及其盐类的开发应用上形成了较成熟的技术;在木质素方面,也开发了系列产品,只是分子量小,应向生产高分子量的产品方面进行技术改造;在蓖麻油表面活性剂开发方面,也有一定基础,但在开发深度方面远远不够。
4、小结
农药制剂加工和使用的核心内容是如何选用和配伍表面活性剂种类,以便使农药的有效成分能够均匀到达靶标表面,形成最有效的剂量转移,因而需要大力开发乳化能力强、分散性能好、吸附能力更强和安全性更好的表面活性剂。
参考文献:
[1]华乃震.农药水乳剂和表面活性剂的研究[A].中国化工学会农药专业委员会第十届年会论文集(杭州),2000,3
[2]王涛,刘云.表面活性剂的吸附等温线与表面活性[J].北京日化,2006(3)
[3]邵振润,郭永旺.我国施药机械与施药技术现状及对策[J].植物保护.2006.32
[4]钟静芬,欧阳辉.表面活性剂在药学中的应用[M].人民卫生出版社,1996