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高分子类助剂主要增效机制及在除草剂领域应用机理
来源:农药学学报,文言一心 浏览 295 次 发布时间:2024-10-30
高分子类助剂是指经过分子层面结构设计和合成的具有功能性的高分子化合物。这些化合物通常由许多相同的、简单的结构单元通过化学键重复连接而成,相对分子质量较高,通常可达2万至2000万。高分子类助剂在农药领域的应用,主要得益于其优异的乳化能力、增稠能力、增加附着力和沉积作用。这些特性使得高分子类助剂成为除草剂配方中不可或缺的重要组成部分。
高分子类助剂是除草剂领域的一种新兴助剂,一些两亲性的高分子,如生物多糖、蛋白质、聚羧酸盐等,可以在两相界面排布,也可发生分子链内和分子间的聚集,这与高分子的结构、单体组成比和分子质量有关。同时,有些高分子对环境因素(光、pH等)敏感,可作为刺激响应性材料调控其物理化学性质。与小分子表面活性剂相比,高分子类助剂有一定的空间位阻,能降低溶液的表面张力,只是表面活性稍差,但它却能能一定程度上减少雾滴漂移,提高药液的抗雨水冲刷能力。
高分子类助剂的主要增效机制如下:
1)高分子类助剂能适当增大雾滴直径,减少喷雾过程中的雾滴漂移现象。研究发现,当聚氧乙烯(PEO)溶液和水/甘油溶液的剪切黏度及表面张力相同时,添加PEO的雾滴直径更大,原因是PEO能显著增大雾滴的拉伸黏度,抑制液膜破裂,使雾滴变大,从而减少了雾滴漂移。
2)高分子类助剂能抑制液体撞击植物叶面后的弹跳、滚落等行为,增强黏附。研究发现,添加少量PEO能延缓液滴撞击疏水表面后的回缩速率,有效抑制液滴反弹。原因是低浓度时PEO能适当增加溶液的拉伸黏度,在撞击过程中将雾滴动能转化为黏性耗散,抑制液滴弹跳。PEO分子吸附在三相线处,由卷曲态变成拉伸态,耗散能量,从而延缓液滴回缩。
3)高分子类助剂能增大药液的沉积量,提高药液的抗雨水冲刷能力。研究表明,当两个带相反电荷的聚电解质液滴同时撞击疏水表面时,能在疏水固体表面形成亲水陷阱,从而对其进行亲水改性,有效提高了液滴的沉积量。随着液滴的蒸发,高分子类助剂会在固-液界面形成薄膜,从而有效提高药液在植物叶片表面的黏附,提高药液的抗雨水冲刷能力。研究表明,聚乙烯醇(PVA)的耐雨水冲刷能力随其分子质量和结晶度的增大而提高,其耐雨水冲刷程度与其在叶片表面形成的聚合物薄膜的强度有关。
在除草剂领域,高分子类助剂的应用主要体现在以下几个方面:
增稠与悬浮:除草剂增稠剂是一种常见的高分子类助剂,它能够增加除草剂的粘度和稠度,防止流失,提高附着力和效果。这类助剂通常被添加到液体除草剂中,如悬浮剂,以增强其流动性和分散性。通过形成空间立体网状结构,高分子增稠剂能够有效包裹除草剂原药颗粒,提高悬浮稳定性,防止分层和沉降现象。
乳化与分散:高分子乳化剂在除草剂水乳剂和可分散油悬浮剂中发挥着关键作用。它们能够降低两相界面张力,形成牢固的界面膜,同时利用空间位阻作用,提高乳状液的稳定性。高分子乳化剂还能增加药液在靶标界面的附着力和沉积量,从而提高药效。在可分散油悬浮剂中,高分子分散剂通过电荷作用对原药表面进行披覆和改性,改善其在水中的乳化分散性,确保形成均匀悬浮液,有利于喷施到靶标。
靶向与缓释:针对特定靶标和用途设计的高分子类助剂,具有靶向性,能够精准释放除草剂有效成分,提高防治效果。同时,高分子助剂还能通过控制释放速率,实现药效的持久性和稳定性。
这种靶向与缓释功能,极大地减少了除草剂的浪费,并降低了对非目标生物和环境的潜在危害。例如,某些高分子类助剂能够通过识别特定的植物表面特征,选择性地吸附并释放除草剂,从而减少对周围土壤和水生生态系统的负面影响。此外,这些高分子助剂还能根据环境条件(如温度、湿度)智能调节释放速度,确保在最佳时机发挥药效,提高除草效率。
生物降解与环保:随着环保意识的增强,生物降解型高分子类助剂逐渐受到关注。这类助剂在完成其辅助功能后,能在自然环境中被微生物分解,减少化学残留,保护生态平衡。生物降解高分子助剂的应用,不仅符合现代农业可持续发展的要求,也为除草剂产品的绿色化转型提供了新思路。
综上所述,高分子类助剂主要通过减少雾滴漂移、抑制液滴弹跳、提高药液的抗雨水冲刷能力来增效。高分子类助剂作为一种新型的农药添加剂,以其独特的性能,在提高除草剂效果、降低环境污染、优化使用方式等方面展现出巨大潜力。目前高分子类助剂在除草剂领域的应用正不断拓展深化,其独特的性能为解决现代农业面临的效率与环保双重挑战提供了有力支持。未来,随着材料科学与生物技术的不断进步,高分子类助剂将更加智能化、环保化,为除草剂行业的创新发展开辟更广阔的空间。