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高分子類(lèi)助劑主要增效機制及在除草劑領(lǐng)域應用機理
來(lái)源:農藥學(xué)學(xué)報,文言一心 瀏覽 123 次 發(fā)布時(shí)間:2024-10-30
高分子類(lèi)助劑是指經(jīng)過(guò)分子層面結構設計和合成的具有功能性的高分子化合物。這些化合物通常由許多相同的、簡(jiǎn)單的結構單元通過(guò)化學(xué)鍵重復連接而成,相對分子質(zhì)量較高,通??蛇_2萬(wàn)至2000萬(wàn)。高分子類(lèi)助劑在農藥領(lǐng)域的應用,主要得益于其優(yōu)異的乳化能力、增稠能力、增加附著(zhù)力和沉積作用。這些特性使得高分子類(lèi)助劑成為除草劑配方中不可或缺的重要組成部分。
高分子類(lèi)助劑是除草劑領(lǐng)域的一種新興助劑,一些兩親性的高分子,如生物多糖、蛋白質(zhì)、聚羧酸鹽等,可以在兩相界面排布,也可發(fā)生分子鏈內和分子間的聚集,這與高分子的結構、單體組成比和分子質(zhì)量有關(guān)。同時(shí),有些高分子對環(huán)境因素(光、pH等)敏感,可作為刺激響應性材料調控其物理化學(xué)性質(zhì)。與小分子表面活性劑相比,高分子類(lèi)助劑有一定的空間位阻,能降低溶液的表面張力,只是表面活性稍差,但它卻能能一定程度上減少霧滴漂移,提高藥液的抗雨水沖刷能力。
高分子類(lèi)助劑的主要增效機制如下:
1)高分子類(lèi)助劑能適當增大霧滴直徑,減少?lài)婌F過(guò)程中的霧滴漂移現象。研究發(fā)現,當聚氧乙烯(PEO)溶液和水/甘油溶液的剪切黏度及表面張力相同時(shí),添加PEO的霧滴直徑更大,原因是PEO能顯著(zhù)增大霧滴的拉伸黏度,抑制液膜破裂,使霧滴變大,從而減少了霧滴漂移。
2)高分子類(lèi)助劑能抑制液體撞擊植物葉面后的彈跳、滾落等行為,增強黏附。研究發(fā)現,添加少量PEO能延緩液滴撞擊疏水表面后的回縮速率,有效抑制液滴反彈。原因是低濃度時(shí)PEO能適當增加溶液的拉伸黏度,在撞擊過(guò)程中將霧滴動(dòng)能轉化為黏性耗散,抑制液滴彈跳。PEO分子吸附在三相線(xiàn)處,由卷曲態(tài)變成拉伸態(tài),耗散能量,從而延緩液滴回縮。
3)高分子類(lèi)助劑能增大藥液的沉積量,提高藥液的抗雨水沖刷能力。研究表明,當兩個(gè)帶相反電荷的聚電解質(zhì)液滴同時(shí)撞擊疏水表面時(shí),能在疏水固體表面形成親水陷阱,從而對其進(jìn)行親水改性,有效提高了液滴的沉積量。隨著(zhù)液滴的蒸發(fā),高分子類(lèi)助劑會(huì )在固-液界面形成薄膜,從而有效提高藥液在植物葉片表面的黏附,提高藥液的抗雨水沖刷能力。研究表明,聚乙烯醇(PVA)的耐雨水沖刷能力隨其分子質(zhì)量和結晶度的增大而提高,其耐雨水沖刷程度與其在葉片表面形成的聚合物薄膜的強度有關(guān)。
在除草劑領(lǐng)域,高分子類(lèi)助劑的應用主要體現在以下幾個(gè)方面:
增稠與懸?。撼輨┰龀韯┦且环N常見(jiàn)的高分子類(lèi)助劑,它能夠增加除草劑的粘度和稠度,防止流失,提高附著(zhù)力和效果。這類(lèi)助劑通常被添加到液體除草劑中,如懸浮劑,以增強其流動(dòng)性和分散性。通過(guò)形成空間立體網(wǎng)狀結構,高分子增稠劑能夠有效包裹除草劑原藥顆粒,提高懸浮穩定性,防止分層和沉降現象。
乳化與分散:高分子乳化劑在除草劑水乳劑和可分散油懸浮劑中發(fā)揮著(zhù)關(guān)鍵作用。它們能夠降低兩相界面張力,形成牢固的界面膜,同時(shí)利用空間位阻作用,提高乳狀液的穩定性。高分子乳化劑還能增加藥液在靶標界面的附著(zhù)力和沉積量,從而提高藥效。在可分散油懸浮劑中,高分子分散劑通過(guò)電荷作用對原藥表面進(jìn)行披覆和改性,改善其在水中的乳化分散性,確保形成均勻懸浮液,有利于噴施到靶標。
靶向與緩釋?zhuān)横槍μ囟ò袠撕陀猛驹O計的高分子類(lèi)助劑,具有靶向性,能夠精準釋放除草劑有效成分,提高防治效果。同時(shí),高分子助劑還能通過(guò)控制釋放速率,實(shí)現藥效的持久性和穩定性。
這種靶向與緩釋功能,極大地減少了除草劑的浪費,并降低了對非目標生物和環(huán)境的潛在危害。例如,某些高分子類(lèi)助劑能夠通過(guò)識別特定的植物表面特征,選擇性地吸附并釋放除草劑,從而減少對周?chē)寥篮退鷳B(tài)系統的負面影響。此外,這些高分子助劑還能根據環(huán)境條件(如溫度、濕度)智能調節釋放速度,確保在最佳時(shí)機發(fā)揮藥效,提高除草效率。
生物降解與環(huán)保:隨著(zhù)環(huán)保意識的增強,生物降解型高分子類(lèi)助劑逐漸受到關(guān)注。這類(lèi)助劑在完成其輔助功能后,能在自然環(huán)境中被微生物分解,減少化學(xué)殘留,保護生態(tài)平衡。生物降解高分子助劑的應用,不僅符合現代農業(yè)可持續發(fā)展的要求,也為除草劑產(chǎn)品的綠色化轉型提供了新思路。
綜上所述,高分子類(lèi)助劑主要通過(guò)減少霧滴漂移、抑制液滴彈跳、提高藥液的抗雨水沖刷能力來(lái)增效。高分子類(lèi)助劑作為一種新型的農藥添加劑,以其獨特的性能,在提高除草劑效果、降低環(huán)境污染、優(yōu)化使用方式等方面展現出巨大潛力。目前高分子類(lèi)助劑在除草劑領(lǐng)域的應用正不斷拓展深化,其獨特的性能為解決現代農業(yè)面臨的效率與環(huán)保雙重挑戰提供了有力支持。未來(lái),隨著(zhù)材料科學(xué)與生物技術(shù)的不斷進(jìn)步,高分子類(lèi)助劑將更加智能化、環(huán)?;?,為除草劑行業(yè)的創(chuàng )新發(fā)展開(kāi)辟更廣闊的空間。