農藥中的表面活性劑

農藥中的表面活性劑,是將無法直接使用的農藥原藥制成可以使用的農藥制劑所不可缺少的組分之一。它作為一種農藥助劑應用在農藥上,不但可提高農藥的使用效果,還可減小農藥的用量,減輕農藥對環境的影響,并為農業生產帶來巨大效益。但由于農藥是一類具有極強生物活性的特殊化學品,其防治對象、保護對象和環境條件又十分復雜,農藥中的表面活性劑除須按原藥的性質、特點選擇配制外,還需考慮表面活性劑本身對靶標生物產生的影響。本文簡要介紹農藥中表面活性劑的作用特點。

1、在現代農藥加工中的作用

對于大多數農藥而言,只有加工成適當劑型的制劑才是可以使用的。在當今環境保護意識日益濃厚的形勢下,農藥劑型正朝著水基化、粒狀、緩釋、多功能和省力化的方向發展。表面活性劑在一個成功的農藥劑型開發中所起的重要作用,主要表現在它對原藥的潤濕、分散、乳化、增溶等方面。就目前使用情況而言,農藥中使用的表面活性劑以陰離子和非離子型居多。由于各類表面活性劑都有自身的優點及不足,單獨使用某一種表面活性劑往往很難適應各類農藥加工的需要。因此,商品化的產品如乳化劑多數是混合型的,既有陰離子型與非離子型之間的混合,也有非離子型之間的混合。

1.1、潤濕劑

大多數有機合成原藥是疏水性的,需兌水使用,以水為基質的制劑如可濕性粉、懸浮劑、水分散粒劑等中都需要加入潤濕劑。用作潤濕劑的主要是陰離子型表面活性劑(如脂肪醇硫酸鹽、十二烷基苯磺酸鹽等)和非離子型(如平平加、農乳100#、農乳600#、吐溫、山梨醇聚氧乙烯醚等)。某些天然產物如木質素磺酸鹽、茶枯、皂角等也是較好的潤濕劑。由于潤濕劑的作用,可使藥物分散度增大,制劑穩定性增加,還有利于藥物的釋放、吸收和增強藥效。

1.2、乳化劑

大多數農藥原油或農藥原藥的有機溶液與水不相溶。乳化劑是配制乳油、微乳劑、乳劑等劑型所不可缺少的成分之一。用作乳化劑的表面活性劑主要是非離子型和陰離子型的混合物,如脂肪醇聚氧乙烯基醚或脂肪酸聚氧乙烯基酯與烷基芳基磺酸鹽的混合物,而市售的乳化劑,多以兩種類型乳化劑根據被乳化物的親水親油性,按一定比例混配一起,如農乳2201、農乳0203B等。這類復配型乳化劑不但有良好的乳化性能,而且用其所制得的乳液也比較穩定。一般認為,這是由于藥劑分子增溶于陰離子表面活性劑的膠束中,而能引起自乳化,非離子表面活性劑吸附在有機溶劑粒子周圍,使形成的乳液穩定。

1.3、分散劑

分散劑能阻礙或防止分散體系中固體或液體粒子的聚集,并使其在較長時間內保持均勻分散。分散劑吸附于油-水界面或固體粒子表面,在粒子周圍形成電荷或空間位阻勢壘,有助于防止農藥粒子在調劑和儲藏期間再度聚集。用作分散劑的一般是具有多環的陰離子表面活性劑,如烷基萘磺酸鹽和萘磺酸甲醛縮合物的鈉鹽、木質素磺酸鹽等。而高分子分散劑(如聚羧酸酯鈉鹽)在制備水懸劑時,因其具有吸附性能及使已分散的粒子帶電荷并具有較大的空間勢壘等特性,而顯得尤為重要。

1.4、增溶劑

利用表面活性劑的膠團作用,使難溶性原藥在溶劑中的溶解度顯著增加,這就是增溶作用。HLB=15～18的表面活性劑可作增溶劑用,但只有當增溶劑的濃度高于臨界膠束濃度時才呈現增溶作用。此時,難溶藥物被增溶劑的親油基包藏或吸附在膠束內部,增溶劑的親水基在水中,于是非極性的藥物可溶于水中。

2、其他特殊作用

     由于農藥作用對象是生物體,農藥中的表面活性劑除發揮一般表面活性劑潤濕、乳化、分散、增溶等作用外,還有其他特殊作用。

2.1、基本性能

各種農藥原藥的理化性質相差甚遠,配制成制劑所選用的表面活性劑也不同,并不是所有的表面活性劑都可用在農藥中。作為農藥助劑的表面活性劑應具有如下基本性能:首先,適合農藥加工和應用的目的,有助于充分發揮藥效;其次,在實際使用條件下對作物安全,對人、畜、魚類毒性小;再其次,所配制劑穩定,在有效儲存期內不變質且使用方便,安全;最后,資源豐富,成本低廉。因而,農藥用表面活性劑即應運而生,并常冠以特殊的商品名,如農乳700#、農助2號等。

2.2、對農藥的增效性

一般而言,表面活性劑是農藥的非生物活性組分。但由于農藥是撒施在作物上使用的,農藥中的表面活性劑對靶標生物將產生影響。表面活性劑對農藥的增效性是表面活性劑作用于靶標生物產生有效影響的表現。表面活性劑改善了農藥在生物體表面(植物葉面和蟲體表面)的分布和附著,增加生物體對藥劑的吸收,甚至增加藥劑在生物體內的輸導,從而提高了農藥的生物活性。如,茶皂素對噠滿靈有顯著增效作用;由振國等人的研究表明[1]:表面活性劑Silwet-L77和Scolil顯著降低了普殺特藥液的表面張力,因而顯著提高了其在葉片上的噴后附著量;Ducholtz[2]研究了幾種表面活性劑對RH0007(Hy-brex)在冬小麥植物體內輸導和吸收,結果顯示,在不同表面活性劑存在下,葉面對藥物吸收增加了0.7～1.5倍。JoelCoret等人[3]通過對14C草甘膦和14C綠麥隆在非離子型表面活性劑/藥劑/植物表皮之間相互作用的研究表明,表皮的輸導隨EO值不同而變化。不同EO值的表面活性劑可改變植物表皮的親水親脂性,使親水或親脂的藥劑都容易穿透植物表皮;劉支前等[4]報道,有機硅表面活性劑可誘導草甘膦快速地通過氣孔被植物吸收。

2.3、對作物的藥害

單獨使用表面活性劑極少產生藥害。農藥中表面活性劑對作物產生藥害,其原因,一是表面活性劑增加了藥物的溶解性能,使作物對藥劑的吸收提高了;二是表面活性劑本身對作物的作用,如噴施小麥化學雜交劑Genesis后,植株倒二葉有灼傷現象。表面活性劑對作物產生的藥害,杉村有過如下綜述[5]:

（1）作為影響藥害的表面活性劑的化學結構因子有:離子型、親油基的烷鏈長、烷基種類(直鏈或支鏈)、親水鹽基種類、氧化乙烯附加分子數等。

（2）作為物理性質,應考慮臨界膠束濃度、接觸角、表面張力、對葉面的潤濕性等與藥害產生的關系。

（3）陽離子型活性劑最容易產生藥害,其程度依次為陰離子型、非離子型活性劑,烷鏈長到C8～12的長鏈則藥害逐漸減輕。

（4）支鏈比直鏈藥害大,親水基(Ca+,K+,Na+,NH4+等)的影響不大。

（5）非離子型表面活性劑的氧化乙烯分子數越多,其藥害越小。然而,表面活性劑會使植物產生以下生理變化:膜滲透性發生變化,原生質停止流動并分離,光合作用受抑,發生細微的結構變化。

因此,并不是所有的表面活性劑都可用于農藥中。農藥用表面活性劑除需根據原藥性質選擇外,還要考慮其對作用對象具有的影響。

3、對生物的作用

有些表面活性劑如陽離子型表面活性劑,本身就具有殺菌作用,人們利用該性質,開發了植物生長抑制劑、除草劑等。茶皂素是一種優良的非離子型表面活性劑,也是一種植物殺蟲劑。屠予欽等[6]發現,十二烷基苯磺酸鈉(鉀)等具有強烈的溶菌作用,將它與有生物活性的有機含氮化合物結合,可得到殺菌譜很廣的具有化學溶菌作用的殺菌劑。

參考文獻

1、由振國等.植物保護學報,1994,21(3):283～287
2、DuchdtzDL.PlantGrowthRegulation,1988,7:65～73
3、CoretJ,etal.PesticSci,1995,43:163～165
4、劉支前等.表面活性劑對草甘磷葉面吸收的影響.農藥,1998,37(4):31～34
5、千葉磬.農藥的劑型加工與藥害.農藥譯叢,1990,12(2):42～49
6、屠予欽等,具有化學溶菌作用的殺菌劑.CN,1139102A