
第二章农药助剂.ppt
163页第二章 农药助剂第一节 农药表面活性剂第二节 农药乳化剂第三节 农药分散剂第四节 润湿剂和渗透剂第五节 农药溶剂和助溶剂第六节 农药载体本章难点与重点一一.难点:难点: 农药助剂的选择原则及助剂对农药活性的影响及剂型农药助剂的选择原则及助剂对农药活性的影响及剂型与助剂的关系与助剂的关系 二二.重点:重点: 掌握农药助剂在农药剂型加工中起到的重要作用,助掌握农药助剂在农药剂型加工中起到的重要作用,助剂种类、分类及特性理解农药助剂的选择原则及助剂对剂种类、分类及特性理解农药助剂的选择原则及助剂对农药活性的影响及剂型与助剂的关系农药活性的影响及剂型与助剂的关系第一节 农药表面活性剂一.表面活性剂的基础知识二.农药表面活性剂的基本概念三.农药表面活性剂的化学结构特点四.农药表面活性剂的分类、性质和重要品种五.表面活性剂的亲水亲油平衡值的基本概念和性能六.表面活性剂HLB值在农药助剂中的应用表面活性剂的基础知识 在一定的温度下,纯液体的表面张力在一定的温度下,纯液体的表面张力有一定值,且表面层的组成与内部的相同;有一定值,且表面层的组成与内部的相同;但加入溶质后,表面张力会发生变化,且但加入溶质后,表面张力会发生变化,且溶液表面层的浓度不同于其内部浓度。
按溶液表面层的浓度不同于其内部浓度按照水的表面张力随溶质浓度的变化关系,照水的表面张力随溶质浓度的变化关系,可以将一些物质分成两类:可以将一些物质分成两类:表面活性物质表面活性物质::能显著降低水的表面张力的物质(如:硬能显著降低水的表面张力的物质(如:硬脂酸钠、脂酸钠、8个碳以上的直链有机酸碱金属个碳以上的直链有机酸碱金属盐、烷基硫酸酯盐、烷基苯磺酸盐等)盐、烷基硫酸酯盐、烷基苯磺酸盐等) 非表面活性物质非表面活性物质:能使水的表面张力明显:能使水的表面张力明显升高的物质如:无机盐和不挥发的酸、升高的物质如:无机盐和不挥发的酸、碱等表面活性剂浓度与溶液性质的关系物质的表面张力物质的表面张力(20℃℃)大多数表面活性剂水溶液与典型油相的界面张力范围大多数表面活性剂水溶液与典型油相的界面张力范围大多数表面活性剂水溶液的表面张力范围大多数表面活性剂水溶液的表面张力范围加入加入C6~C18的各种脂肪酸钠后,的各种脂肪酸钠后,引起水和石蜡间界面张力降低情况(引起水和石蜡间界面张力降低情况(30℃℃))加入脂肪酸钠后,水溶液表面张力降低情况(加入脂肪酸钠后,水溶液表面张力降低情况(25℃℃))农药表面活性剂的基本概念 表面活性剂是指在加入少量时就能显著降低溶液表面张力并改变体系界面状态的物质 。
农药表面活性剂是一种具有表面活性的化合物,它溶于液体,特别是水中,在低浓度时也能在液体或气体表面或其他界面上定向吸附,使表面张力或界面张力显著降低并产生润湿或反润湿、乳化或破乳、分散或凝集、起泡和消泡、增溶等一系列作用农药表面活性剂的化学结构特点 农药表面活性剂分子结构一般是由极性基和非极性基构成,具有不对称结构它的极性基易溶于水具有亲水性质,称亲水基团(Hydrophilic Group),而长链烃基(非极性基)易溶于“油”,具有亲油性质,称亲油基团(Lipophilic Group),又称疏水基团、憎水基团这样在同一分子上既有亲油基团,又有亲水基团而使表面活性剂分子具有即能与水结合,又能与油结合的两亲分子的物质称为两亲化合物(Amphiphile Compounds)然而并非所有的这种两亲分子结构都可以做表面活性剂,只有分子内亲油基团和亲水基团之间达到适当的平衡,才能显示出表面活性剂的特性表面活性剂分子结构示意表面活性剂分子结构示意棕榈酸钠(棕榈酸钠(C15H31COONa))的结构的结构硬脂酸硬脂酸卵磷脂结构卵磷脂结构表面活性剂在气液上形成单分子膜 当溶液浓度较稀,吸附量当溶液浓度较稀,吸附量不大时,表面活性剂分子在表不大时,表面活性剂分子在表面层有较大的活动范围,它们面层有较大的活动范围,它们的排列不那么整齐,但其憎水的排列不那么整齐,但其憎水基团仍然倾向于逸出水面。
基团仍然倾向于逸出水面 当达到饱和吸附时,表面当达到饱和吸附时,表面活性剂分子在水溶液紧密而有活性剂分子在水溶液紧密而有规则地定向排列着,水的表面规则地定向排列着,水的表面就像覆盖一层薄的表面膜,称就像覆盖一层薄的表面膜,称之为之为单分子膜单分子膜((monomolecular film)表面活性剂两亲分子示意表面活性剂在油水界面上的定向吸附排列表面活性剂在达到CMC后可形成胶束 农药表面活性剂溶液在特定条件下,溶液的若干物理、化学性质和电化学性质都发生突变时的浓度,称为临界胶束浓度当达到临界胶束浓度后,农药表面活性剂所形成的胶束便对许多物质具有乳化、分散、可溶化(增溶)作用目前农药表面活性剂所有已知性质和通途,都与临界胶束浓度直接或间接有关,农药助剂应用时,都必须使浓度高于农药表面活性剂的临界胶束浓度才能实现润湿、浸透、分散、乳化、起泡、消泡等预期效果表面活性剂的表面吸附和胶束形成十二烷基硫酸钠水溶液物化性质曲线农药表面活性剂的分类、性质和重要品种 农药表面活性剂的种类繁多,但其性质之差异主要农药表面活性剂的种类繁多,但其性质之差异主要取决于亲水和亲油基团的性质特别是亲水基团的性质。
因取决于亲水和亲油基团的性质特别是亲水基团的性质因此通常采用按化学结构在水溶液中电离性的分类方法将其此通常采用按化学结构在水溶液中电离性的分类方法将其分为离子型和非离子型两大类及特殊表面活性剂,离子型分为离子型和非离子型两大类及特殊表面活性剂,离子型中又可分为阳离子型、阴离子型和两性型表面活性剂中又可分为阳离子型、阴离子型和两性型表面活性剂1.离子型2.非离子型阳离子型阴离子型两性型表面活性剂3.特殊表面活性剂高分子型生物表面活性剂天然产物表面活性剂非离子型表面活性剂 非离子型表面活性剂在水中不电离,溶于水时,疏水基和亲水基在同一分子上,分别起到亲油和亲水的作用在目前农药助剂中,非离子型表面活性剂品种最多,应用最广、用量最大,包括乳化剂、分散剂、润湿剂、渗透剂、喷雾助剂、悬浮剂和化学稳定剂等非离子型单体的化学结构特点使其在水相或油相系统中都不会离解成带电荷离子,既他们是以中性分子状态或所谓胶束状态应用因此他们在酸性、碱性和各种盐介质中比较稳定,使用时可与离子型及不同非离子型单体复配组合,不会沉淀失效,对硬水普遍不敏感,对环境条件的适应能力很强此外,非离子型农药助剂还具有毒性低,对生态系统安全的特点,适于农药制剂加工与应用的发展趋势。
非离子型表面活性剂 非离子型表面活性剂的优点与其结构有很好的可变性分不开主要表现在: ①亲油基结构变化; ②环氧乙烷加成数目和位置的变化; ③环氧丙烷、环氧丁烷加成数目和位置差异; ④环氧乙烷-环氧丙烷、环氧丙烷-环氧丁烷、环氧乙烷-环氧丙烷-环氧丁烷在分子中的重量和相对位置的变化; ⑤其他亲水基结构和位置的变化; ⑥端羟基和(或)其他反应活性基的存在非离子型表面活性剂分类非离子型表面活性剂醚型酯型多元醇型植物类助剂烷基酚聚氧乙烯醚类苄基酚聚氧乙烯醚类苯乙基酚聚氧乙烯醚类脂肪醇聚氧乙烯醚类苯乙基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚类脂肪酸酯类脂肪酸酯环氧乙烷加成物脂肪(酰)胺环氧乙烷加成物非离子型表面活性剂代表性品种介绍 农乳600 号和衍生物农乳600-2 号,是农药助剂中优秀的非离子型品种,特别适宜作乳化剂和分散剂非离子型表面活性剂代表性品种介绍 农乳1600 号及衍生物农乳1600-Ⅱ号,在实际应用中,农乳1600 比较亲水,HLB值约为14.4农乳1602 比较亲油, HLB值约为13.65斯盘和吐温其水溶性,具有乳化、分散、增溶、稳定等作用。
阴离子型表面活性剂 阴离子型表面活性剂是指具有阴离子亲水性基团的表面活性剂,其是由离子性的亲水基团和油溶性的亲油基团组成可在水相或油相中离解成带电荷的阴离子来实现助剂功能目前在农药助剂中是仅次于非离子型表面活性剂的品种,主要包括分散剂、乳化剂、润湿剂、渗透剂、喷雾助剂、悬浮剂助剂和化学稳定剂等其大部分阴离子型表面活性剂是油溶性的,特别是阴离子乳化剂和分散剂一般是与非离子或其他阴离子型表面活性剂混用阴离子型表面活性剂阴离子型表面活性剂的结构特点主要表现在:①亲油基结构变化;②亲水基结构及在分子中位置的变化;③某些非离子作中间体合成具有非离子性的阴离子;④阴离子种类和数目的变化阴离子型表面活性剂分类 磺酸盐类主要有:烷基苯磺酸盐、烷基磺酸盐、烷基萘磺酸盐、萘磺酸甲醛缩合物等代表品种有农乳500,渗透剂BX 硫酸盐类表主要有:硫酸盐化蓖麻油、脂肪醇硫酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚硫酸盐等代表品种有土耳其红油、分散剂FES 磷酸盐和亚磷酸盐类主要有:烷基酚聚氧乙烯醚磷酸盐、芳烷基酚聚氧乙烯醚磷酸盐、脂肪醇聚氧乙烯酯磷酸盐、烷基酚聚氧乙烯醚亚磷酸盐等。
代表品种有烷基聚氧乙烯醚亚磷酸酯阴离子表面活性剂R-OSO3Na 硫酸酯盐R-SO3Na磺酸盐R-OPO3Na2磷酸酯盐ABS-Ca和DBS-Ca烷基聚氧乙烯醚亚磷酸酯结构烷基聚氧乙烯醚亚磷酸酯结构阳离子型表面活性剂 阳离子型表面活性剂的化学结构是由阳离子亲水基和亲油基组成,在水相或油相中可电离成带电荷的阳离子,而起表面活性剂作用的是带正电荷的阳离子部分其中大部分阳离子型农药表面活性剂是油溶性的,可与各类非离子单体及不同阳离子单体组合连用主要用作分散剂、乳化剂、喷雾助剂、悬浮剂助剂和化学稳定剂等但因其性能较特殊,价格一般较高,且对某些作物易引起药害和对农药可引起分解,目前在农药中应用较少重要的阳离子型表面活性剂有季胺盐和高级烷基胺基2类阳离子型表面活性剂例子 CH3 |R-N+-CH3Cl-季胺盐通式 | CH3如:[C6H5CH2·N(CH3)2C12·H25]+·Cl-洁尔灭(氯化十二烷基二甲烷基苄茎氯化胺) 两性离子表面活性剂 两性离子表面活性剂属于两性表面活性剂,其正电荷中心N原子是季铵基团中的N原子,表现强碱性目前由于成本较高和性能限制,用作农药表面活性剂的很少。
实际应用中,主要甜菜碱型和磷脂类甜菜碱型产品结构磷脂类产品结构高分子型表面活性剂 习惯上把分子量在2000U以上的称谓高分子农药表面活性剂从来源上可分为天然高分子型和合成高分子型表面活性剂两类但习惯上仍按其在水溶液中的电离性分类,其中重要的有非离子型和阴离子两大类 ①非离子型:包括烷基酚、芳烷基酚或烷基芳基酚甲醛缩合物、聚氧乙烯醚及其类似品种、聚乙烯醇、聚氧烷烯乙二醇醚代表品种有农乳700 ②阴离子型:包括聚丙烯酸、聚丙烯酸钠和聚丙烯酰胺、萘磺酸甲醛缩合物、黄原酸胶、木质素磺酸盐、羟甲基纤维素代表品种有SOPA、分散剂M-9高分子表面活性剂中阴离子型代表产品SOPA分散剂分散剂M-9生物表面活性剂 生物表面活性剂是指由细菌、酵母和真菌等多种微生物产生的具有表面活性剂特征的化合物一般都具有良好的降低表面张力和界面张力的性能,也有的不能显著降低界面张力,但对油-水界面表现出很强的亲合力,从而形成稳定的乳状液生物表面活性剂具有乳化、破乳、起泡、展布及润湿等性能,而且用微生物制取的表面活性剂产物易被生物完全降解,无毒性,具有环境安全性能 生物表面活性剂根据亲水基的类别可分为糖脂系、酰基缩氨酸系、磷脂系、脂肪系和高分子生物表面活性剂。
其中糖脂系生物表面活性剂是其中最重要的一种,主要品种有鼠李糖脂、海藻糖脂、槐糖脂等天然产物表面活性剂 在自然界有很多天然产物如动物蛋白质、胶类、植物蛋白质、糖苷、生物碱、鞣质等都具有表面活性,能显著降低水的表面张力由于天然产物成分复杂,往往不能确定其有效成分或是较难分离,所以目前还是使用混合物来应用但天然产物成本较低,而且使用效果较好,所以在一定范围内仍有广泛应用大量应用的有: ①皂素是一种糖苷,是环戊烷菲的衍生物,经水解可得糖苷元和糖类化合物含皂素的植物常见的是茶籽饼、皂荚、无患子等 ②亚硫酸纸浆废液是生产纸浆的副产物,具有较强的分散性能,是可湿性粉剂、矿物油浓乳剂的重要湿展剂和分散剂,并具有一定的乳化作用 ③动物废料的水解物用废动物蛋白、皮、角和骨等水解后制成的胶状液体,具有易溶水,在碱性及硬水中稳定,扩散能力强等特点,用作胶悬剂、乳粉、涂抹剂的助剂亲水亲油平衡亲水亲油平衡( (hydrophile-lipophile balance) ) 表面活性剂都是两亲分子,由于亲水和亲油基团的不表面活性剂都是两亲分子,由于亲水和亲油基团的不同,很难用相同的单位来衡量,所以同,很难用相同的单位来衡量,所以Griffin提出了用一个提出了用一个相对的值即相对的值即亲水亲油平衡值亲水亲油平衡值来表示表面活性物质的亲水性来表示表面活性物质的亲水性。
亲水亲油平衡值是指表面活性剂分子中亲水基的强度与亲亲水亲油平衡值是指表面活性剂分子中亲水基的强度与亲油基的强度之比值,简称油基的强度之比值,简称HLB值值对非离子型的表面活性对非离子型的表面活性剂,剂,HLB的计算公式为:的计算公式为: 例如:石蜡无亲水基,所以例如:石蜡无亲水基,所以HLB=0,,聚乙二醇,全部聚乙二醇,全部是亲水基是亲水基,,HLB=20其余非离子型表面活性剂的其余非离子型表面活性剂的HLB值介值介于于0~~20之间HLB值愈高表示表面活剂的亲水性愈强;相值愈高表示表面活剂的亲水性愈强;相反,则其亲油性愈强反,则其亲油性愈强HLB值=亲水基质量亲水基质量+憎水基质量×100/5表面活性剂基本性能要求 ①易于农药制剂加工,有助发挥药效; ②实际使用中对作物安全,对人、畜、生态系统毒性小,对天敌安全,无害; ③稳定性好,不易分解、失效; ④资源丰富,成本低廉HLB值的应用 根据需要,可根据根据需要,可根据HLB值选择合适的表面活值选择合适的表面活性剂例如:性剂例如:HLB值在值在2~~6之间,可作油包水型之间,可作油包水型的乳化剂;的乳化剂;8~~10之间作润湿剂;之间作润湿剂;12~~18之间作之间作为水包油型乳化剂。
为水包油型乳化剂0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 HLBHLB值值 | |———| |——| |——| |——| |石蜡石蜡 W/O乳化剂乳化剂 润湿剂润湿剂 洗涤剂洗涤剂 增溶剂增溶剂 | | | |————| | 聚乙二醇聚乙二醇 O/W乳化剂乳化剂表面活性剂HLB值与其应用性能的关系第二节 农药乳化剂一.基本概念和性能要求二.农药乳化剂的分类和重要种类三.农药乳化剂的选择原则四.农药乳化剂与HLB值的选择五.农药乳化剂的应用技术农药乳化剂基本概念 基本概念:农药乳化剂是制备农药乳状液并保证处于最低稳定状态所使用的物质农药乳状液是农药制剂加工和应用技术中经常遇到的一种分散体系,是指由一种或多种液体以液珠形式分散在与它不相混溶的液体中构成的分散体系农药乳状液的液珠直径一般都大于0.1μm,属粗分散体系,由于体系呈乳白色而称为乳状液。
农药乳化剂是保证乳状液稳定存在的关键它使油滴与油滴之间、水滴与水滴之间不能很快聚合,达到最佳的两相平衡,乳状液稳定存在农药乳化剂性能要求和特性 ①乳化性能好,适用农药品种多,用量少; ②与原药、溶剂及其他组分有良好互溶性,不分层、不结晶、不沉淀; ③对水质硬度、水温、稀释液的有效成分浓度,有较广泛的适应能力; ④黏度低,流动性好,闪点较高,生产管理和使用方便、安全; ⑤有两年或两年以上的有效期 农药乳化剂对使用技术条件应变能力,集中表现在对水质,水温和稀释倍数的适应性20年以前水质一般采用标准硬水342mg/L(以碳酸钙计),现已扩大到20~1000mg/L;水温由室温扩大到10~40℃;稀释倍数过去是几百倍到几千倍,现在是几倍到几十倍农药乳化剂的分类离子型非离子型阳离子型阴离子型两性型农药乳化剂复配乳化剂非离子型乳化剂重要品种 目前实际生产应用的主要非离子型助剂,按分子中亲水基种类和结构可分为醚型、酯型、端羟基封闭型和其他结构四大部分 (1)醚型 主要有烷基酚聚氧乙烯醚类;苄基酚聚氧乙烯醚类;苯乙烯基酚聚氧乙烯醚类;脂肪醇聚氧乙烯醚类;苯乙基酚聚氧乙烯醚聚氧丙烯醚类等。
(2)酯型 主要有脂肪酸环氧乙烷加成物类;蓖麻油环氧乙烷加成物及其衍生物;松香酸环氧乙烷加成物及类似物;多元醇(山梨醇)脂肪酸酯环氧乙烷加成物等 (3)端羟基封闭型 主要是非离子的聚氧乙(丙)烯醚链的端羟基被化学不活泼的元素或基团取代所制得的乳化剂 (4)其他结构 烷基酚、烷芳基酚或芳烷基酚聚氧乙烯醚,或聚氧乙烯聚氧丙烯醚甲醛缩合物;聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物还有一些植物胶类助剂如黄原酸胶,阿拉伯胶等高分子化合物醚型非离子型乳化剂重要品种 ①烷基酚聚氧乙烯醚:主要应用性能有湿润、渗透、乳化、可溶化、起泡、分散等代表品种有NP或OP系列 ②烷基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚:主要应用性能有湿润、渗透、乳化、可溶化、起泡、分散等醚型非离子型乳化剂重要品种 ③苄基酚聚氧乙烯醚:主要应用性能有乳化、可溶化、分散等代表品种有农乳BP、农乳BC ④苄基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚:主要应用性能有乳化、可溶化、分散等醚型非离子型乳化剂重要品种 ⑤苄基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚:主要应用性能有乳化、可溶化、分散等 ⑥苯乙基酚聚氧乙烯醚:主要应用性能有乳化、可溶化、分散等醚型非离子型乳化剂重要品种 ⑦脂肪醇聚氧乙烯醚:主要品种以月桂醇为主成分的产品和异十三醇聚氧乙烯醚。
⑧苄基酚聚氧乙烯醚:代表品种有农乳1601,宁乳33等醚型非离子型乳化剂重要品种 ⑨脂肪胺、脂肪酰胺的环氧乙烷加成物及类似品种:主要应用性能有乳化、可溶化、分散等酯型非离子型乳化剂重要品种①脂肪酸环氧乙烷加成物类;②蓖麻油环氧乙烷加成物及其衍生物;酯型非离子型乳化剂重要品种③松香酸环氧乙烷加成物及类似物;④多元醇(山梨醇)脂肪酸酯环氧乙烷加成物Span型Tween型端羟基封闭型非离子型乳化剂重要品种①对称结构封段的非离子型乳化剂;②不对称结构封段的非离子型乳化剂;其他结构类型的非离子乳化剂 ①烷基酚、烷芳基酚或芳烷基酚聚氧乙烯醚,或聚氧乙烯聚氧丙烯醚甲醛缩合物; ②聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物;阴离子型乳化剂重要品种 阴离子型农药乳化剂按常规分类法分为磺酸盐、硫酸盐、磷酸酯类和高分子阴离子乳化剂四类,实际应用中以磺酸盐类的烷基苯磺酸盐阴离子乳化剂为主 (1)磺酸盐 烷基苯磺酸盐;烷基萘磺酸盐;烷基磺酸盐;烷基丁二酸酯磺酸盐;烷基联苯醚磺酸盐;萘磺酸甲醛缩合物;N-甲基脂肪酰胺牛磺酸盐 (2)硫酸盐 硫酸化蓖麻油;脂肪醇硫酸盐;脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸盐;烷基酚聚氧乙烯醚硫酸盐;苯乙基酚聚氧乙烯醚硫酸盐。
(3)磷酸酯和亚磷酸酯 烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯;烷基聚氧乙烯醚磷酸酯;芳烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯;脂肪酸聚氧乙烯酯磷酸酯;烷基磷酸酯;烷基聚氧乙烯醚亚磷酸酯 (4)高分子型 高分子硫酸酯盐磺酸盐阴离子乳化剂重要品种 ①烷基苯磺酸盐,主要应用性能润湿、渗透、乳化、起泡、分散 ②烷基磺酸盐 ③烷基丁二酸酯磺酸盐,主要应用性能润湿、渗透、分散农乳500 号或钙盐(代号DBS-Ca)磺酸盐阴离子乳化剂重要品种④烷基萘磺酸钙盐、镁盐,主要应用性能湿润、分散⑤异硫逐酸盐 RCOOCHRCOOCH2 2CHCH2 2SOSO3 3M M⑥脂肪酰胺牛磺酸盐磺酸盐阴离子乳化剂重要品种 ⑦脂肪酰胺肌氨酸盐; ⑧苯乙基酚醚磺酸盐;磺酸盐阴离子乳化剂重要品种 ⑨烷氧基聚氧乙烯醚磺酸盐; ⑩烷氧二苯醚磺酸盐;硫酸盐阴离子乳化剂重要品种 ①脂肪醇硫酸盐,主要应用性能润湿、渗透、乳化、可溶化、分散 ②脂肪醇醚硫酸盐 ③烷基酚聚氧乙烯醚硫酸盐 ④芳烷基酚醚硫酸盐磷酸酯和亚磷酸酯阴离子乳化剂重要品种①烷基磷酸酯②脂肪酸聚氧乙烯酯磷酸酯。
③烷基聚氧乙烯醚酯磷酸酯或烷基聚氧丙烯醚酯磷酸酯磷酸酯和亚磷酸酯阴离子乳化剂重要品种④烷基酚聚氧乙烯醚酯磷酸酯⑤芳烷基酚聚氧乙烯醚磷磷酸酯⑥亚磷酸酯非离子乳化剂农乳1600 号类型性能指标浊点和克拉夫点 浊点:衡量非离子型表面活性剂的技术指标指在非离子型表面活性剂的稀溶液中,当温度低于浊点时,表面活性剂分子处于分散状态,在温度升高时,分子因逐渐靠近而开始缔合,由若干分子缔合或聚集在水中呈现云斑或乳白色,此时的温度称为浊点 克拉夫点:指在低温下,离子型表面活性剂在水中的溶解度很低,随着温度的升高,表面活性剂浓度反略微增大,但当升高到某一特定温度时,其溶解度突然急剧上升,则该温度点就称为克拉夫点复配乳化剂(Blended Emulsifiers ) 复配乳化剂是指对特定的应用目的而专门设计的两种以上的表面活性剂乳化剂单体,经过一定加工工艺而制得的复合物,可以含有乳化剂单体以外的必要辅助组分(溶剂或稳定剂)其中最重要、最普遍采用阴离子-非离子复配乳化剂按复配乳化剂组分类有两种基本形式,既由一类表面活性剂组成和由两类表面活性剂组成复配乳化剂(Blended Emulsifiers ) 复配乳化剂可以按应用对象(杀虫剂、除草剂、杀菌剂等)来分类。
不过,常采用的分类法是按这些应用对象数目及条件来分类:①专用乳化剂;②多种(泛用)有机氯、有机磷农药乳化剂;③亲水亲油型乳化剂对在阴离子-非离子复配乳化剂中,以烷基苯磺酸钙盐作为阴离子组分的产品在实际生产和应用中最重要和普遍 复配乳化剂质量控制常用两种方式:一是给定乳化剂用量和乳化性能试验条件,考察对不同农药种类、品种、规格的乳化性能及水平当达到预期的乳油质量指标,则完成设计任务,生产时质量控制以此为准质量控制则由组成单体、规格、比例和规定的工艺条件来完成质量监测则由配方试验评定通常预期的农药种类、品种愈多,原药规格变化(特别是纯度和杂质波动)愈大,乳油质量指标愈高,那么复配乳化剂质量控制水平要求愈高,质量监测用配方试验要求则愈严二是给定乳化剂用量和试验配方原药、溶剂等条件以及乳化试验条件(如水质硬度、稀释倍数、相同的乳液稳定时间),考察乳化剂在各种温度下乳化性能,或者乳化剂比例可调范围复配乳化剂性能指标实例农乳100 号- 农乳500号复配协同效应 关于表面活性剂协同效应的理论解释,1979 年常盘提出了表面活性剂分子间相互作用的假设,将表面活性剂的联合作用分为四种类型:①形成络合物(相互作用强);②形成一种构造(相互作用稍强);③互助作用(相互作用弱);④独自作用(无相互作用)。
农药乳化剂的选择原则 ①农药原药的乳化方式:a.直接乳化法;b.间接乳化法;c.原药的表面活性剂化 ②农药乳化剂选择的理论基础:目前在理论上最有效的是以HLB值为基准的方法,简称HLB值法它是建立在Griffin乳化试验法和Davies的HLB动力学基础理论基础上 HLB值法的基本点为:a.每个乳化剂都有一个特定的HLB值范围;b.农药乳状液,油/水(O/W)型需要的乳化剂HLB值通常在8~18,水/油(W /O )型需要的HLB值通常在3.5~6;c.被乳化系统的HLB值与所选乳化剂系统HLB值等值时,通常可获得最佳的乳化效果,表现在所制乳状液具有最佳稳定性 ③乳化实验法:该法主要考虑因素包括原药种类、物质性质、制剂含量、溶剂种类、性质及用量,制剂乳油的质量控制和应用条件及其他特殊要求等即使按HLB值法选定的乳化剂,最后仍需通过乳化实验来验证用近似法从其在水中的溶解度估计用近似法从其在水中的溶解度估计HLB值值表面活性剂的分子大小与表面活性关系示意表面活性剂的分子大小与表面活性关系示意有机磷农药用乳化剂 比较适合的有下列15类阴离子有3类,非离子12类。
(1)阴离子 ①烷基苯磺酸钙盐;②有机磷酸酯;③芳烷基酚聚氧乙烯醚硫酸盐以上三种阴离子中以烷基苯磺酸钙应用综合性能最好,应用最多、最广 (2)非离子乳化剂 ①苄基酚(二苄基和三苄基酚)聚氧乙烯醚;②苄基联苯酚聚氧乙烯醚;③苯乙基酚聚氧乙烯醚;④苯乙基、异丙苯基酚聚氧乙烯醚;⑤苯乙基联苯酚聚氧乙烯醚;⑥异丙苯基酚聚氧乙烯醚;⑦苯乙基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚; ⑧苯乙基酚异丙苯基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚;⑨蓖麻油环氧乙烷加成物及衍生物;⑩烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物;芳烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物;某些含磷酸酯型非离子等以上12类中,又以③、 ⑦、11应用综合性能更好,应用更多、更广 采用上述15类乳化剂,取其中适当规格相互复配应用,可以解决绝大多数有机磷杀虫剂、除草剂和杀菌剂的乳化问题农药溶剂所需的HLB值范围 选择亲油基组成与被乳化物组成相似的乳化剂,称为结构相似法其基本点是被乳代物与乳化剂的亲油基有足够的亲和性,相容性农药乳化剂的应用技术 农药乳化剂的选择主要应用HLB值法,在工业生产中最成功的例子是亲水亲油型(H/L)乳化剂对的研制和应用,此种乳化剂的组成性能特性是其中一个有较强的亲油性, HLB值为9.3~12.0,另外一个有较强的亲水性, HLB值为11.6~14.4。
既用两组或两组以上亲水亲油性可调整的复配乳化剂来满足不同农药种类、规格、含量、溶剂系统、使用条件等的变化所引起的乳化系统亲水亲油性的差异,用最快的速度和最简便的方法迅速找到最佳的可适用的乳化剂品种、规格和用量农药乳化剂在应用中须注意问题 (1)分层沉淀:主要原因是各单体其本身的物理和化学性质等因素引起的 (2)流动性:目前解决复配乳化剂,特别是钙盐与非离子的阴-非复配乳化剂流动性问题主要技术手段有两个:一是合成优质的低凝固点、流动性好的非离子;二是添加高效的降黏剂 (3)化学稳定性乳化剂:主要是指应用对象农药制剂受乳化剂的作用,化学稳定性受损引起农药分解、劣化试验发现,乳化剂能加速或诱发农药某些品种在贮存、运输中不良化学反应,包括分解有效成分在内因此,在选用乳化剂时,要特别注意选择乳化剂的种类、质量和配方组成等问题农药乳化剂在应用中须注意问题 (4)高浓度乳油用乳化剂:通常称70%和70%以上的农药制剂为高浓度制剂在配制高浓度乳油剂型时,一般选用高浓度乳油专用乳化剂 (5)农药-化肥联用时的乳化剂:这是一类新型助剂即掺合剂(Compatibility Agent)所需解决的问题。
所需的乳化剂种类品种、规格以及乳化剂配方设计要求乳化剂在强电解质和高浓度(离子强度)存在下具有好的分散性,乳化性和乳状液稳定性 (6)泛用型除草剂的乳化剂:除草剂中应用乳化剂的主要场合是乳油和水悬剂两大基本剂型乳化剂以专用型复配乳化剂、泛用型乳化剂和亲水亲油型(H/L 型)乳化剂为主 (7)含水乳油用乳化剂:新型的农药制剂农药微乳状液具有高度稳定性和较强的穿透性,其助剂系统也主要是阴离子与非离子型复配物第三节 农药分散剂1.农药分散剂的基本概念和性能要求2.农药分散剂的分类和种类3.分散剂的特性4.农药分散剂的选择原则5.农药分散剂的应用技术农药分散剂的基本概念和性能要求 (1)基本概念:分散剂( Dispersant)是指能降低分散体系中固体或液体粒子聚集的物质分散性是指粒子悬浮于水介质中,保持分散成细微个体粒子的能力分散性与悬浮性有直接关系影响分散性的主要因素是原药和载体的表面物质及分散剂的种类、用量作为农药分散剂不仅要求有分散性或浮化性,而且还具有保持分散体系相对稳定性 (2)性能要求:客观上要求制剂在水中及其他介质中快速分散性、自动分散性和(或)自崩解性、长期存放分散稳定性(多数制剂要求有效稳定期两年以上),贮运和堆放不结块、不起尘,良好的流动性。
当然,分散剂也必须满足农药助剂一般性能要求 农药基本加工剂型可湿性粉剂和悬浮剂对分散剂的共同性能要求:①使产品有良好流动性不结块;②有一定湿润性和分散悬浮性;③贮存稳定性和化学稳定性;④制剂良好稀释性与其它剂型产品相容性;⑤适度起泡性;⑥适应加工工艺性能农药分散剂的分类和种类农药分散剂水介质中的分散剂有机介质中的分散剂阴离子型分散剂非离子型分散剂用于无机粒子的分散剂用于有机粒子的分散剂阴离子分散剂①烷基萘磺酸盐,以钠盐为主其中部分产品可用作润湿剂;②双(烷基)萘磺酸盐甲醛缩合物(钠盐);③萘磺酸甲醛缩合物钠盐;④烷基或芳烷基萘磺酸甲醛缩合物钠盐;⑤甲酚磺酸、萘酚磺酸甲醛缩合物钠盐;⑥石油磺酸钠;⑦烷基苯磺酸钙盐及其它盐;⑧N-甲基-脂肪酰基-牛磺酸盐(钠盐);⑨有机磷酸酯类;⑩烷基酚聚氧乙烯酸甲醛缩合物硫酸盐非离子分散剂①烷基酚聚氧乙烯醚;②脂肪胺聚氧乙烯醚和脂肪酰胺聚氧乙烯醚;③脂肪酸聚氧乙烯酯;④甘油脂肪酸酯聚氧乙烯醚;⑤植物油(蓖麻油)环氧乙烷加成物及衍生物;⑥乙二胺聚氧乙烯聚氧丙烯醚;⑦环氧乙烷-环氧丙烷嵌段共聚物;⑧烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物;⑨烷基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚。
有机介质中的分散剂 ①用于无机粒子的分散剂:包括各类脂肪酸钠盐,常用的有月桂酸钠、硬脂酸钠盐和磺酸盐;长碳链的胺类化合物;长碳链醇类和有机硅类 ②用于有机粒子的分散剂:主要包括各种非离子型表面活性剂和分子量高(20000u)的新型聚合分散剂有机硅表面活性剂代表性分散剂的特性 (1)萘磺酸甲醛缩合物Ⅰ和烷基萘磺酸甲醛缩合物Ⅱ,其通式为: 是当今许多农药加工的重要分散剂品种国内产品有分散剂NNO,MF,CNF和C等生产上使用的实际是不同分子量和异构体的混合物结构、组成比例不同,其综合性能效果也各异部分分散剂分子结构式 a.分散剂S,本品可与其它阴离子型和非离子型表面活性剂同时使用,使用本品可缩短研磨时间为高温型阴离子分散剂 b.分散剂MF c.分散剂CNF代表性分散剂的特性 (2)木质素磺酸盐:它是由天然资源木质素为基本原料制得的一大类高分子阴离子型分散剂和其它分散剂相比,在降低表面张力、润湿性和渗透力方面较差,但是它成本低、分散性能不错,适应面广是主要的农药分散剂品种其突出优点:①与各类化学农药都有很好的相容性;②在固体制剂和液体制剂的许多场合都能发挥好的分散效果和具有一定润湿性,受限制少;③价格低。
目前作分散剂用的木质素磺酸盐都来自造纸工业中亚硫酸盐法和牛皮纸浆法的副产品其中牛皮浆木质素的分子量较低,酚羟基及核基含量较高,溶解参数能通过改性有广阔的范围,从而可得多样规格的分散剂产品而亚硫酸盐木质素的分子量较大,溶解度基本上是固定的木质素分子结构代表性分散剂的特性 (3)烷基酚聚氧乙烯酸甲醛缩合物硫酸盐:以SOPA润湿分散剂作代表其化学结构组成的可变性,使它们具有多功能、多用途其特点有①分散性能随缩合聚合度增大而增强一般缩合芳香核(k≥3)在5以上分散性能优良并趋于稳定,低芳核产品分散性能较差,但润湿性较好②合成工艺技术路线不同,产品分散性能也不同农药分散剂的选择原则 在多数情况下,制备农药分散体的中心环节始终是选择分散剂为中心的助剂和配方当农药品种和剂型一经指定,对助剂系统性能要求就基本上确定下来总结固态制剂用分散剂的一般选择原则有: ①分散能力强的表面活性剂,有最强吸附力的吸引剂是有效分散剂 ②高分子分散剂,特别是分子或链节上具有较多分枝的亲油基和亲水基,并带有足够电荷其分散力较强,适应性较广 ③分散能力是表面活性剂的重要结构特性,必然与其HLB 值相关。
对水相分散介质制备乳状液时,得到的结果是要求分散剂(更确切些是乳化剂或乳化分散剂)的HLB值9~18在有机介质中的分散体系,一般要求分散剂HLB值小于10,即亲油性较强农药分散剂的选择原则 ④根据吸附作用原理,对非极性固体农药,宜选非离子分散剂或弱极性离子分散剂若分散农药固体粒子表面具有官能团,显示明显极性,那么宜选用具极性亲合力吸附型阴离子,尤其是高分子阴离子分散剂 ⑤化学结构相似原理 ⑥分散剂协同效应的应用在多数农药分散系统中,选用两种或多种适当的分散剂或润湿- 分散剂,往往比用单一效果好 ⑦分散剂的掺合性对农药制剂性能,特别是对助剂系统要求有好的相容性,对强而浓的化肥电解质有好的掺合性农药分散剂的应用技术 (1)基础知识:干制剂最重要的两个性能指标,①自然润湿性,是指在规定试验条件下,一定量可湿性粉剂从落入水面至完全被水浸湿所需时间长短,称为润湿时间以分表示或秒表示润湿时间长润湿性差;反之,润湿性好FAO标准为1~2min②悬浮率(suspensibility)是指悬浮液摇匀静置一定时间后分散相微粒在悬浮液中的含量,以百分数表示可湿性粉剂分散稳定性好坏就是用悬浮率表示。
通常有两种表示法,即有效悬浮率和总悬浮率前者是可湿性粉剂中有效成分的悬浮率,即一般所说可湿性粉剂悬浮率总悬浮率则指固体物悬浮率,其中包括助剂和载体粒子在内 其中分散剂是农药干制剂重要组分,对于干制剂质量有重要影响农药分散剂的应用技术 (2)农药分散剂的选择应注意的问题: a.润湿分散剂用量悬浮液能否充分发挥防治效果,首先取决于药液(滴)对处理对象的黏着、湿展以及渗透作用由于分散过程要求粒子首先为润湿剂所覆盖因而,润湿剂的需要量可以计算出来粒子总表面积与润湿剂分子内表面积之比即为覆盖表面所需的润湿剂分子数,除以阿伏加德罗常数,乘以润湿剂的分子量当量,即可得所需润湿剂的重量配方设计中润湿剂用量通常在2%以内 b.粒子大小的最佳范围通常可湿粉的最佳粒径是在5~10μm研制时,配方设计一定要根据原药物化性能、作用机理、应用条件、加工技术及成本等综合平衡来决定最适宜的粒径及分布 c.性能测定时间按惯例新制可湿性粉剂通常要放置一段时间(24h)作为老化时间 关于好的润湿性和低悬浮率的情况 ①可湿性粉剂粉碎粒度不合格,粗粒子过多,由重力润湿造成假象,实际农药粒子并未被润湿剂所润湿,因而分散剂也难于吸附在粒子表面上,不管润湿时间长短,此时都无法形成稳定的分散体系。
②粉碎粒度已达到可湿性粉剂规定,润湿时间短,此时要重点考虑润湿剂量是否过多,或者配合效果不好 ③若润湿后,固体均匀分散开,形成悬浮液而后又很快聚结成为较大粒子沉降下来这时,很可能是分散剂不当,或者无效或者量不足;也可能是分散剂-润湿剂联用不当引起第四节 润湿剂和渗透剂1.基本概念和性能要求2.主要类别、品种及其特性3.农药润湿剂、渗透剂的质量控制4.农药润湿剂、渗透剂的应用技术基本概念 a.农药润湿剂(wetting agent)是指能够降低液固界面张力,增加含药液体对处理对象固体表面(植物、害虫及其它)的接触,使其能润湿或者能加速润湿过程的物质 b.农药渗透剂(penetrating agent)是指促进含药组分渗透到处理对象内部,或者是增强药液透过处理表面进入物体内部的能力的润湿剂 c.再润湿剂是指能预先附着在干制剂表面,干燥后再遇水(或其它液体)时能显示润湿性助剂,目前用于加工DF,WG和WP 渗透剂是润湿剂的一类,但润湿剂的作用实质是加速液固界面接触和增加接触面积;渗透剂的作用则是增加和促进液体进入固体内部润湿和渗透作用性能是农药加工和应用过程中所必备的两种性能。
性能要求 每种润湿剂都有特定润湿效率(Wetting efficiency),有时又称润湿力,是表面活性剂润湿表面的效力表示在液体中100%润湿处理叶面所必须的最低表面活性剂平衡浓度,用W/V(质量/体积)表示这个平衡浓度值愈低,表示润湿效率愈高,润湿性能愈好同一种润湿剂对不同的处理表面的润湿能力也存在很大差异 润湿作用取决于在动态条件下润湿界面上(叶面和药滴)表面张力的有效降低当润湿液体(药液)覆盖到被润湿物体上(植物茎叶、虫体及其它处理表面)时,表面活性剂分子必须迅速扩散到液体和被润湿物体间的移动边界上去,并使该区域内的表面张力降至一低值降低表面张力的结构要求是:①亲水基小;②疏水基大;③非离子而不是离子型的亲水基HLB值一般为7~18润湿剂结构与性能关系 ①润湿剂多为分子量较大的化合物(>1000)非离子型化合物,其分子相对较小的润湿剂比分子量大的润湿性好同时亲油基(疏水基)带有支链的比不带支链的润湿性要好 ②烷基苯系列中,具有最高润湿力的是烷基碳氢链较短者;而且烷基碳氢链末端有甲基较多者润湿力大 ③碱金属盐润湿力较好,碱土金属盐则分散性能、乳化性能较好。
④亲水基处在亲油基链中央者一般润湿渗透力大 ⑤对脂肪酸聚氧乙烯酯(单酯和双酯)和脂肪醇聚氧乙烯醚这两类非离子的润湿性既受亲油基结构影响,也与亲水基链的大小和位置有关 ⑥若分子中有两个或两个以上亲水基时,第二个亲水基引入分子与第一个亲水基相对位置也对产品润湿性影响较大一般讲,引入第二亲水基后分子润湿性有所减弱主要类别、品种及其特性农药润湿剂天然润湿剂和渗透剂人工合成润湿剂和渗透剂阴离子型非离子型阳离子型天然润湿剂和渗透剂 ①皂素(Soponin) 一种糖甙,环戊烷菲的衍生物是从含有皂素的植物体的抽提物国内常用的有茶子饼、皂荚、无串子 ②亚硫酸纸浆废液造纸副产物有效成分为木质素磺酸盐 ③动物废料的水解物是用动物废蛋白、皮、角和骨等水解而得的胶体液,易溶于水,在碱性和硬水中稳定扩散力强,具有保护胶体和乳化性能 除上述品种外,还有藻朊酸钠用作可湿性粉助剂皂素人工合成阴离子型润湿剂和渗透剂 ①α-烯烃磺酸盐主要包括α-烯烃磺酸钠盐和烷基磺酸钠②二烷基丁二酸酯磺酸钠盐,是目前应用最广泛的一类,其中典型的渗透剂T是二辛基丁二酸酯磺酸钠通式为:人工合成阴离子型润湿剂和渗透剂③烷基苯磺酸碱金属盐和胺盐,其中C9~C12烷基苯磺酸钠润湿性较好。
也用作乳化剂、分散剂④烷基酚聚氧乙烯醚硫酸盐常用是壬基酚或辛基酚聚氧乙烯醚硫酸钠⑤烷基萘磺酸钠(单和双烷基萘磺酸钠)常用作润湿剂的是低级烷基、丙基、异丙基、丁基或它们混合烷基盐人工合成阴离子型润湿剂和渗透剂 ⑥脂肪醇硫酸盐,又称烷基硫酸盐,最常用钠盐,少数用铵盐,其中以脂肪醇,尤其是月桂醇硫酸钠应用最广通式为: ⑦脂肪醇、烷基酚聚氧乙烯醚丁二酸半酯磺酸钠盐、烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物丁二酸半酯磺酸盐钠盐通式为:人工合成阴离子型润湿剂和渗透剂⑧脂肪酸胺N-甲基牛磺酸钠盐,常用的是C14~C18脂肪酸或混合脂肪酸的产品⑨脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠,其中以月桂醇醚硫酸钠应用最为普遍⑩脂肪酸或脂肪酸酯硫酸盐常用钠盐,包括各种动植物油或酯的硫酸钠人工合成非离子型润湿剂和渗透剂 ①烷基酚聚氧乙烯醚最常用的是壬基酚和辛基酚聚氧乙烯醚其中EO加成数5~10时润湿性、渗透性较好 ②脂肪醇聚氧乙烯醚,通式为: ③聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物,主要用于水悬剂及DF,WG 的加工,是新型润湿剂和多用途助剂 ④脂肪酸聚氧乙烯单酯,包括混合树脂酸聚氧乙烯酯 ⑤二甲基辛二醇及其EO加成物和四甲基癸二醇及其EO 加成物。
人工合成阳离子型润湿剂和渗透剂 是一类新开发使用的农药助剂目前主要品种有:烷基(C12~C24烷基)苄基二甲基氯化铵;烷基(C12~C24烷基)吡啶卤化物(氯和/或溴);烷基(C12H25等)胺氧化物等阳离子助剂对作物叶子和虫的渗透力较强,今后可望发展农药润湿剂、渗透剂的质量控制 农药润湿剂、渗透剂单体的性能控制,通常是通过合成工艺,按照应用时对结构的要求或预测来掌握生产工艺条件的其中最主要的是EO化工艺条件、中间体的质量、最佳的加成反应条件、产物的精制处理技术及产品收率和纯度农药润湿剂、渗透剂的应用技术 ①农药可湿性粉剂加工中的应用 可湿性粉剂(WP)是化学农药最基本加工剂型 WP润湿剂几乎包括了所有农药润湿剂品种近年开发的新型润湿剂、渗透剂大都与WP相关但各类WP用润湿剂,在制剂性能,特别是润湿性和再润湿性与分子结构之间,现在尚未找到明确而普遍适用的规律性 ②农药水剂和溶液剂加工的应用 水溶性较好的农药制成水剂或溶液剂也需加润湿剂、渗透剂才能对植物、虫体有好的润湿性和渗透性,有利于农药在靶标上展布和沉积多数情况下水剂和溶液剂加工选用复合形式助剂,即同时需要润湿剂、渗透剂等性能,组成润湿剂-渗透剂、润湿剂-黏着剂、润湿剂-成膜剂等使用。
③农药应用技术中的润湿剂和渗透剂 农药润湿剂和渗透剂主要用在种苗和喷雾处理的农药制剂产品中第五节 农药溶剂和助溶剂1.基本概念和性能要求2.主要类别、品种及其特性3.农药溶剂和助溶剂的应用技术基本概念 (1)农药溶剂(Solvent)是指用来溶解和稀释农药有效组分的液体化合物包括农药工业生产和应用技术中使用的溶剂、液体稀释剂或载体的总称通常不包括配方用水和其它用水和液体化肥溶液之类以及农药合成用溶剂 (2)农药助溶剂(Co-solvent),又称共溶剂,是辅助性溶剂,是指使仅微溶于一种溶剂的物质的溶度增大一般用量不多,但往往具有特殊作用和专用性 (3)天然溶剂,指主要来自于石油产品和动植物产品的溶剂,是最常见的一类农药溶剂 (4)特种溶剂:主要是指那些具有特殊理化性能,并适用于有特定要求的农药制剂的溶剂 在非表面活性剂类助剂里,除填料和载体外,溶剂是用量最大和应用最广的一大类性能要求 ①溶解能力好,首先要对制剂活性组分(原药)有好的溶解性 ②与制剂其它组分的相容性好不分层、不沉淀,低温不析出结晶,不与原药发生不利的化学反应 ③挥发性适中,闪点一般制剂要求不低于26.7℃,特殊制剂和应用技术另有要求。
以确保生产、贮运和使用的安全 ④对人、畜毒性低,低刺激性或无刺激性 ⑤对植物无药害,对环境安全 ⑥能形成稳定的乳状液或悬浮液 ⑦货源充足,质量稳定,价格适中,以利保证制剂质量和应用效果,降低成本农药溶剂在农药加工和生产中的作用 ①溶解和稀释农药活性组分和其他助剂,调整制剂含量 ②增强和改善制剂加工性能,如提高流动性,有利于计量、输送、包装和施用 ③赋予制剂特殊性能例如降低对哺乳动物的毒性;减轻可能引起的植物药害;防止和延缓喷雾药粒的过快蒸发变细,减少漂移和污染;减轻和避免令人不快的臭味;减缓和防止制剂贮运中变质,包括有效物分解、分层和沉淀等不良变化 ④制备增效的或具特定性能的液化制剂,单剂、混剂和与其它农业化学品的复合制剂,增强制剂展布、润湿和渗透作用,有利于药效的发挥溶剂主要类别、品种 (1)常规溶剂 ①芳烃类:如苯、甲苯、二甲苯、萘、烷基萘,各种中高沸点芳烃,如重芳烃、柴油芳烃等 ②脂肪烃、脂环烃类:白汽油、煤油、白油、机油、柴油、石蜡液体和重油等还有异构石蜡油 ③醇类:一元醇如甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇和丁醇、异丁醇等多元醇如丙三醇和乙二醇等还有脂肪醇 ④脂肪酸酯类:如蓖麻油甲酯、醋酸甲酯等,芳香酸酯,如邻苯二甲酸酯等。
⑤酮:环己酮、甲乙酮和丙酮等 ⑥醚类:包括单醚如乙二醇醚、丙二醇醚等 ⑦卤代烷烃类:如二氯甲烷、三氯甲烷等 ⑧植物油:如菜子油、棉子油、豆油、向日葵油和松节油等 ⑨混合溶剂上述各类溶剂的混合物溶剂主要类别、品种 (2)特种溶剂 ①酮:如异佛尔酮、吡咯烷酮、苯乙酮、甲基异丁基酮以及不饱和脂肪酮等 ②醚:如甲基乙二醇醚、乙基乙二醇醚、丁基乙二醇醚,石油醚 ③其他类:二甲基甲酰胺(DMF)、二甲亚砜、烷基酚、聚乙二醇、聚丙二醇、1,4- 二氧六环、乙腈、二缩乙二醇、三缩乙二醇、乙氧基乙醇醋酸酯、甲氧基乙醇醋酸酯和丁氧基乙醇醋酸酯等某些卤代烷如二氯二氟甲烷、四氯化碳、二氯乙烯、三氯乙烷和氯苯等也用作农药溶剂甚至冰醋酸、氢氧化钠和氢氧化钾在某些特殊场合成功应用混合特种溶剂应用也较为普遍常见溶剂性能的比较几种农药溶剂的黏度(20℃)部分溶剂的表面张力(20℃)常用三种农药溶剂物理化学性能含氧溶剂酮和醇农药溶剂规格和性能主要农药溶剂的性能及要求 ①芳烃类二甲苯型溶剂 现在常规农药溶剂大体上以二甲苯型为主体的芳烃类溶剂、脂肪烃溶剂、酮类溶剂和酸类溶剂为主。
而芳烃类溶剂中又推二甲苯型溶剂最为重要,应用最广、耗量也最大 ②重芳烃和C9、C10芳烃溶剂 C9芳烃特别适合某些高效除草剂加工和杀虫剂加工C10芳烃作为农药溶剂具有馏程适中,闪点高,对各种农药(主要是杀虫剂和除草剂)有良好的溶解度,用于农药乳油加工所配制剂闪点高,挥发速度慢、对农药无促分解作用,渗透性较强,无药害和无增毒作用具有代表性的有260# 重芳烃溶剂DH-100、 DH-150和DH-200主要农药溶剂的性能及要求 ③柴油芳烃和轻柴油芳烃 是从柴油和轻柴油中抽提出的高沸点芳烃混合物,馏程176~288℃可用于ULV 技术,广泛应用配制各种ULV专用油剂或通用油剂主要缺点是可能引起某些敏感作物如棉苗的药害 ④特种溶剂 主要被用来加工具有特殊性能要求的制剂,如超低容量制剂、静电喷雾制剂为满足此类制剂的技术要求,制剂中的溶剂应具有高溶解力、低挥发性、无药害或可接受的低药害,闪点高,表面张力低,冻点和倾点底等性能农药溶剂和助溶剂的应用技术 (1)农药溶剂在使用技术中的作用: ①改善和提高使用时在水中的分散度,利于均匀施药; ②增加或改变农药的使用途径,如通过提高制剂的挥发性进行熏蒸处理; ③降低对哺乳动物的毒性,以及减轻或消除臭味; ④减轻对植物可能引起的药害,提高使用的安全系数; ⑤控制或延缓喷施雾粒的过快蒸发而变小,减少农药的漂移和污染; ⑥增强制剂的展布、润湿和渗透作用,利于药效发挥。
农药溶剂和助溶剂的应用技术 (2)常规乳油加工中的应用 常规乳油是指由常规溶剂、原药和乳化剂为三大基本要素构成,并用常规喷雾法施用的产品其常规溶剂主要有各种芳烃、醇类,其次是脂肪烃和酮类,以及它们的混合溶剂在乳油配制中选用溶剂时应注意: ①乳油配方设计中溶剂的选择应根据农药的有效成分及其在乳油中的含量与乳化剂的种类来选择 ②应根据加工制剂的特殊要求选择特种溶剂和复配溶剂 ③溶剂的亲脂亲水性会对乳化剂的用量有不同要求 ④溶剂品种和性能规格经常影响制剂性能变化,需要对溶剂质量及其配制的制剂进行检验和及时调整农药溶剂和助溶剂的应用技术 (3)特种乳油加工中的应用 ①植物油浓缩物 一种以溶剂为有效成分的喷雾助剂,主要功能是展着剂、黏着剂和渗透剂通常溶剂组分是植物油如豆油、棉子油等、也有用石油馏分的,含有15%~20%乳化剂一般植物油浓缩物与其它农药制剂如除草剂联用,有助于除草剂更好渗透到植物处理对象内部 ②机油乳剂 也是以溶剂为有效成分的制剂,通常由机油溶剂和乳化剂组成,有时含有少量水乳化剂用量较低,一般1%~6%现在大体有两类,一是普通机油乳剂,二是精制机油乳剂。
使用效果上,精制机油乳剂无论在作物休眠期或生长期施用均无药害,除柑橘、苹果、茶桑等外,还可防治黄瓜白粉病和螨类,比普通机油乳剂应用范围广农药溶剂和助溶剂的应用技术 ③超低容量(ULV)乳油加工中的应用 ULV技术通常包括ULV喷雾系统(空中和地面ULV喷雾系统)、 ULV制剂和应用技术现已确认ULV必须有专用ULV制剂才能获得满意效果为满足ULV技术的要求,制剂中的溶剂应具有高溶解力、低挥发性、无药害或可接受的低药害,闪点高,表面张力低,冻点和倾点低 ④控制液滴技术(CDA)制剂加工中的应用 CDA是与ULV同期开发的应用技术,其特点主要依靠专门设计的喷雾头及配套装置该技术的关键和特点除需要设计专门的喷雾头及配套装置外,还要根据农药性质和防治对象等选择特殊的溶剂加工CDA专用制剂,才能确保这种施药技术达到最佳喷雾粒谱和理想大小的雾滴颗粒农药溶剂和助溶剂的应用技术 ⑤静电喷雾制剂中的应用 所需溶剂和稀释剂的基本性能要求与ULV溶剂相似不同之点是对溶剂电阻率关心静电喷雾溶剂技术指标如下: ⑥农药-液体化肥复合乳油中的应用 配制农药-液体化肥复合乳油在选用溶剂时必须考虑对溶剂的特殊要求,常用配制这种乳油的溶剂有四氢呋喃醇、单低级烷基乙二醇醚、丙二醇和单低级烷基乙二醇醚乙酸酯、聚乙二醇醚、乙二醇单甲醚,三亚乙基二乙二醇等。
植物油或者与表面活性剂一起组成的植物油浓缩物也是有效的农药溶剂和助溶剂的应用技术 (4)农药制剂改性中的应用 ①低黏度溶剂拜耳公司开发的配方用低黏度溶剂,是内酰胺与羟基化合物的加成物 ②芳香性农药液剂用溶剂溶剂组成为:二乙基乙二醇55%~65%,甲醇5%~15%和二氯甲烷20%~40%适用于固体或液体农药液剂 ③高沸点低毒性有机溶剂用于杀虫剂制剂的溶剂,要求沸点高于200℃,白鼠急性口服和经皮毒性LD50≥500mg/kg 选出的溶剂有芳香性羧酸酯,磷酸酯或亚磷酸酯,萜烯烃或聚合萜烯美氰胺公司推荐用聚乙二醇溶剂降低某些农药制剂的毒性 ④改进杀虫剂和杀菌剂制剂的水面扩展性由与水有良好互溶性又能很快扩展的混合溶剂制备,亲水性溶剂以乙基溶纤素为代表,亲油性溶剂以混合二甲苯为代表 ⑤植物油溶剂改进除草剂乳油乳化性能,提高除草效果农药溶剂和助溶剂的应用技术 (5)助溶剂在农药制剂加工中的应用技术 ①乳油用助溶剂助溶剂经常是为提高乳油低温稳定性和制剂浓度,降低成本而专门选用的少量组分通常选用甲醇、甲酚、乙腈和丙酮等为助溶剂,多是必不可少的溶剂组分 ② 乳化剂用助溶剂。
在改进复配乳化剂质量时,减少和消除非- 阴复配乳化剂及所制乳油存放时分层、沉淀及生成絮状物,往往采用加入适当助溶剂有效通常选用二甲基甲酰胺、一缩乙二醇、N- 甲基吡咯烷酮、乙腈等第六节 农药载体1.基本概念和主要作用2.载体类别、品种及其特性3.主要载体的结构、特性及其应用基本概念和主要作用 ①载体(Carrier)是指农药制剂中荷载或稀释农药的惰性物质它们结构特殊,具有较大的比表面积,吸附性能强其中吸附性能强的硅藻土、凹凸棒土、白炭黑、膨润土等一般用以制造高浓度粉剂、可湿性粉剂或颗粒剂基质具有低的或中等吸附能力的滑石、叶蜡石、黏土一类物质一般用以制造低浓度粉剂,称为稀释剂(Diluents)或填料(Filler) ②载体主要作用:载体的功能一是作为农药有效成分的微小容器或稀释剂,二是将有效成分从载体中释放出来前者是加工制剂到使用前所必要的,后者是撒布后所要求的三是在有些液体制剂中可以有增稠剂,助悬剂等作用载体类别、品种 载体按组成和结构分为无机载体和有机载体;若按其来源则有矿物类载体、植物类载体和合成载体类 ①矿物类载体包括元素类、硅酸盐类、碳酸盐类、硫酸盐类、氧化物类、磷酸盐类、未定性类。
②植物类载体常见的有柑橘渣、玉米棒芯、谷壳粉、稻壳、大豆秸粉、烟草粉、胡桃壳、锯末粉等 ③合成载体类包括沉淀碳酸钙水合物、沉淀碳酸钙、沉淀二氧化硅水合物等无机物和一些有机物 在以上几类载体中以硅酸盐和氧化硅类使用最为广泛,特别是硅藻土、凹凸棒土、膨润土(主要组成是蒙脱石)、白炭黑、高岭土、滑石粉以及轻质碳酸钙应用最多载体的特性 载体的主要特性是具有多网孔结构或片/层状结构,比表面积大,对农药有较强的吸附能力和吸附容量不同类别的载体其理化性能固然不同,即使同一类载体往往由于产地不同和混入杂质不同,其性能的差异也很大农药用填料的性能检测数据填料的性能和化学组成主要载体的结构、特性及其应用①硅藻土(Diatomite)②凹凸棒石黏土(Attapulgite)③膨润土(Montmorillonite)④海泡石(Sepiolite)⑤沸石(Zeolite)⑥高岭土(Saolinite)、陶土、砂⑦合成载体—白碳黑、轻质碳酸钙⑧植物类载体⑨复合载体硅藻土(Diatomite) 硅藻土是一种生物成因的硅质沉积岩,主要由古代的硅藻的硅质遗体组成。
单个硅藻由两半个细胞壁(又称荚片)封闭一个活细胞而构成的硅藻土的结构是由蛋白石状的硅所组成的峰房状晶格,有大量的微孔,主要孔半径多为5~80μm,因此硅藻土的比表面积很大 硅藻土矿的化学成分可用SiO2·nH2O表示矿石组分中以硅藻土为主,其次是黏土矿—云母、高岭石,矿物碎屑有石英、长石、黑云母及有机质等 由于硅藻土具有假密度小、相对密度小、微孔多、孔隙率大和吸附能力强的特性,因此它广泛用于制造高浓度粉剂的载体,特别是宜用于液体农药加工成高浓度粉剂的载体,或者和吸附容量小的载体配伍用作农药粉剂或可湿性粉剂的复合载体,以调节制剂的流动性和分散性能 作农药载体要求硅藻土纯度高,其中SiO2含量要在75%以上,Al2O3和Fe2O3含量要小于10%,CaO和有机质的含量尽可能低,至少要在4%以下celite 209硅藻土的理化性能吉林省马鞍山硅藻土化学成分凹凸棒石黏土(Attapulgite) 凹凸棒石黏土是以凹凸棒石矿物为特征组分的黏土凹凸棒石矿物含量为10%~97%具有链状和过渡型结构,基本单元由两层硅氧四面体夹一层镁(铝)氧八面体构成一个基本单元,与2:1 型层状黏土矿物相似。
结晶习性为纤维状,故有人称为纤维石族其典型的化学式为Mg5Si8O20 (OH)2 ·8H2O 由于凹凸棒土比表面积大、吸附性能强和具增稠性,因此它广泛用于制造农药高浓度粉剂的载体和颗粒剂的基质特别是对液体农药要加工成高浓度粉剂或可湿性粉剂,用它作载体或者和吸附容量较小的载体配伍作复合载体,用以调节制剂的流动性和分散性更为适合凹凸棒上对悬浮液体的流变性和增稠性,使得它广泛用作农药悬浮剂的增稠剂 用作农药载体对凹凸棒的要求是:纯度高,比表面积大,吸附性能强,阳离子交换容量小,水分含量小,FeO和Fe2O3含量尽可能低凹凸棒石结构凹凸棒石结构凹凸棒石晶体结构中的孔道分布凹凸棒土加工流程示意凹凸棒石粉主要成分凹凸棒石粉质量指标凹凸棒石粉性能膨润土(Montmorillonite) 膨润土是以蒙脱石为主要组分的黏土类矿物,蒙脱石理论结构式为(1/2Ca·Na)0.7(Al·Mg·Fe)4(Si9Al)8O20(OH)4·H2OCa·Na为可交换的阳离子它的结构是典型的2:1 晶格,即两层硅氧四面体中间夹一层铝(镁)氧(氢氧)八面体而形成一个晶层单元。
两个晶层单元堆积在一起构成蒙脱石单个粒子 膨润土比表面积大,吸附性能强,在水中能吸附大量水分子而膨裂成极细的粒子形成稳定的悬浮液特别适宜做农药可湿性粉剂、颗粒剂、水分散粒剂的载体以及悬浮剂的分散剂和增稠剂大多数有机农药是极性有机化合物,可利用蒙脱石的极大的内表面的吸附作用加工成高浓度粉剂也可将它和吸附容量小的载体配伍用作复合载体,以调节制剂的流动性和分散性膨润土表面积大,阳离子交换容量大,吸水率高,活性点多,用它配制的有机磷粉剂贮存稳定性差,所以一般不适宜做低浓度粉剂的载体 用作农药载体对膨润土一般要求是:纯度高、含砂量低、吸附性能强、 FeO和Fe2O3含量低天然膨润土加工产品的主要参考指标膨润土改性产品的加工人工钠基土的加工酸法加工活性白土工艺有机膨润土生产工艺海泡石(Sepiolite) 海泡石是一种富镁的纤维状黏土矿物其矿物成分除海泡石外,尚有高岭石、蒙脱石、坡缕石、滑石、石英及碳酸盐等海泡石的理论化学式为Mg8(OH2)4[Si6O15]2(OH)4·8H2O海泡石具有偌大的表面积和高孔隙度,能吸附液体或低熔点的农药,而不会失去其自由流动性。
因此,它适宜做高浓度粉剂、可湿性粉剂和颗粒剂的载体海泡石水溶性、抗盐性强,用它作载体制成的可湿性粉剂可抗硬水用它制成的农药颗粒剂有缓释功能海泡石质轻能浮于水面的这一性能被用来制作水面漂浮粒剂的载体它和凹凸棒土不同之处在于阳离子交换容量小、表面活性小,因此有时也可用做低浓度粉剂的载体 用作农药载体对其一般要求是:纯度高、含砂量低、表面积和吸附容量大、含水量低、阳离子交换容量小、Fe2O3含量尽可能低等海泡石晶体结构海泡石膨润性沸石(Zeolite) 是一种常见的铝硅酸盐呈架状结构的多孔性含水铝硅酸盐晶体骨架结构中的基本单元是由四个氧原子和一个硅(或铝)原子堆砌而成的硅(铝)氧四面体各种沸石都有自己的特定形状和大小的空洞和孔道,能吸附和截面不同形状大小的分子,因此沸石又叫分子筛化学通式为(Na,K)x(Mg,Ca,Sr,Ba)y[Alx+2ySin-(x+2y)O2n·mH2O] 沸石偌大的比表面积和孔洞结构使得它对水分子及某些极性分子有强烈的吸附能力,吸附后又能缓慢释放这一性能被用来作为农药缓释型颗粒剂的载体沸石阳离子交换容量相当大和高催化活性,这就限定了它只能在某些稳定性好的农药配方中应用。
一般说来,它不宜作粉剂和可湿性粉剂的载体作缓释型颗粒剂的载体,应有一定的强度,耐磨损,应干燥使水含量尽可能低目前对沸石尚无统一的工业技术指标沸石一般工业指标沸石骨架结构中的基本单元一些沸石的阳离子交换容量沸石的比表面积高岭土(Saolinite) 高岭土主要矿物成分是高岭石矿物的晶体结构特点是由一硅氧四面体层,同一“氢氧铝石”八面体层结合形成一个晶层单元(称为高岭石层),高岭石层间没有其他阳离子或水分子的存在,层间靠氢氧、氢键紧密地连接理论化学式为Al4[Si4O10](OH)8高岭土的结构决定了它的表面积、孔隙率和吸附容量均不大,因此它不宜作液体农药或高黏度农药可湿性粉剂或高浓度粉剂的载体一般用作低浓度粉剂的载体有时也用作捏合法颗粒剂的载体随着粉碎度的增加,高岭土的表面积和吸附容量也相应增大,在达到饱和吸附容量之前,有效成分的荷载量也较之滑石和叶蜡石之类的载体高得多因此,它们仍可作中等浓度粉剂的载体此外,即使高岭上的细粒结成块状,但在水中易分散,加之它价廉,所以也有不少农药的可湿性粉剂用高岭土作载体,或和吸附性能强的白炭黑、硅藻土等配伍使用。
农药载体要求水分含量、 Fe2O3含量低,分散性、流动性好,阳离子交换容量小高岭石晶体结构陶土 陶土成分复杂,主要矿物成分为高岭土、小云母、蒙脱石、石英和长石等颗粒大小不一致,常含砂和黏土等由于各地陶土所含成分极不相同,故其密度、含砂量、硬度、吸附性和颜色均不相同通常为黄色或灰色我国陶土资源丰富,各地几乎都有,既可就地取材,又可降低成本,故可选择用作低浓度粉剂的载体;对吸附能力高、含砂量少的也可选作可湿性粉剂的载体 天然砂为岩石风化后形成的,由不同粒径的矿物颗粒混合组成随着矿物成分不同,砂的质量有很大差别常见的以石英为主要组成的石英砂,其次是长石砂、石灰石砂等砂的主要化学组成是SiO2、PH值为6~7 ,水分含量一般在0.5%以下,化学上呈惰性,摩氏硬度为6~7度,属硬质材料广泛用作包衣法生产农药颗粒剂的载体作包衣法农药颗粒剂的载体要求砂活性小,水分含量低,砂粒在一定粒径范围之内,耐磨损砂过程控制流程人工制砂典型破碎工艺流程图合成载体 ①白炭黑 是人工合成的水合二氧化硅,分子式是mSiO2·nH2O,含SiO2在85%以上。
白炭黑比表面积大、吸附能力强、分散性能好,特别适宜作可湿性粉剂和高浓度粉剂的载体能同时改善制剂的湿润性、悬浮性和贮存稳定性但白炭黑较之其他载体价贵,故一般和其他载体配伍使用 ②轻质碳酸钙 是人工制成的碳酸钙分子式为CaCO3其主要成分为方解石型的CaCO3 ,无单独CaO相故活性小,可作农药可湿性粉剂的载体或经改性处理作高浓度可溶性粉剂的载体 用作农药载体要求轻质碳酸钙纯度高,杂质少,水分低,颗粒细白炭黑的生产工艺沉淀法生产白炭黑工艺流程示意气相法生产白炭黑工艺流程示意沉淀法白炭黑技术标准气相法白炭黑的技术标准白炭黑产品的理化性能轻质碳酸钙生产工艺流程示意工业轻质碳酸钙的技术要求植物类载体 植物类载体有甘蔗渣、玉米棒芯、谷壳粉、稻壳、大豆秸粉、烟草粉、胡桃壳粉、锯末粉、碱木质素等作为农药载体应用的植物类载体在用量上是无法和矿物类载体相比,但在某种情况下还得需要使用植物载体木质素资源丰富,价格便宜,可作可湿性粉剂的载体和缓释剂的基质因它作可湿性粉剂的载体,不仅赋予制剂很好的湿润性和悬浮性,而且它对紫外线有很好的吸收能力,故又可作紫外线的保护剂。
改性生产线复合载体 由两种或两种以上的载体配合而成的载体称之为复合载体如用滑石粉为载体将液体农药加工成粉剂时,可加入少量吸附容量大的凹凸棒土、硅藻土或白炭黑,以便于粉碎和防止结块;黏土类作粉剂的载体可加入少量的硅石(二氧化硅)以改善粉剂的流动性;用复合载体作颗粒剂的载体有时可以达到不同释放速度、延长残效和增强药效之目的;为调整粒剂在水中的崩散性和扩展性,常在黏土载体中加入膨润土;具有一定性质的载体在数量上不能满足时,有时也将2~3 种载体混合使用;某些性质不同的所谓异性载体的复配,可使其间存在的相异或相反的内在活性相互削弱,从而降低对药剂的分解作用本章知识点 1.概念:农药助剂 、表面活性剂 、表面活性剂HLB值 、浊点 、克拉夫点 、润湿剂 、复配乳化剂 、渗透剂 、农药溶剂 、农药载体 2.农药乳化剂的性能要求和特性?? 3.农药分散剂的选择原则?? 4.作为农药加工应用的溶剂和助溶剂应该具备的基本性能有哪些?? 5.农药溶剂在农药加工和生产中的主要作用?? 6.农药溶剂在农药使用技术中的主要作用?? 农药剂型分类分类干制剂液制剂其他制剂粉剂可分散性粉剂粒剂粉粒剂片剂悬浮剂水剂油剂乳油低容量和超低容量喷雾制剂熏蒸剂、烟雾剂、气雾剂、泡沫喷雾剂毒饵剂、缓释剂、种子处理剂、木针型除草剂、静电喷雾剂一般粉剂、DL粉剂、FD粉剂、浮游粉剂可湿性粉剂、可溶性粉剂、固体乳剂、干悬浮剂颗粒剂、大粒剂微(细)粒剂、微粒剂F、水面漂浮剂水悬剂、油悬剂、悬乳剂、多相悬浮剂水溶液、水剂农药剂型演进派生系统图农药常见剂型分类农药常见剂型分类农药常见剂型分类农药常见剂型分类。












