农药中的表面活性剂

农药中的表面活性剂,是将无法直接使用的农药原药制成可以使用的农药制剂所不可缺少的组分之一。它作为一种农药助剂应用在农药上,不但可提高农药的使用效果,还可减小农药的用量,减轻农药对环境的影响,并为农业生产带来巨大效益。但由于农药是一类具有极强生物活性的特殊化学品,其防治对象、保护对象和环境条件又十分复杂,农药中的表面活性剂除须按原药的性质、特点选择配制外,还需考虑表面活性剂本身对靶标生物产生的影响。本文简要介绍农药中表面活性剂的作用特点。

1、在现代农药加工中的作用

对于大多数农药而言,只有加工成适当剂型的制剂才是可以使用的。在当今环境保护意识日益浓厚的形势下,农药剂型正朝着水基化、粒状、缓释、多功能和省力化的方向发展。表面活性剂在一个成功的农药剂型开发中所起的重要作用,主要表现在它对原药的润湿、分散、乳化、增溶等方面。就目前使用情况而言,农药中使用的表面活性剂以阴离子和非离子型居多。由于各类表面活性剂都有自身的优点及不足,单独使用某一种表面活性剂往往很难适应各类农药加工的需要。因此,商品化的产品如乳化剂多数是混合型的,既有阴离子型与非离子型之间的混合,也有非离子型之间的混合。

1.1、润湿剂

大多数有机合成原药是疏水性的,需兑水使用,以水为基质的制剂如可湿性粉、悬浮剂、水分散粒剂等中都需要加入润湿剂。用作润湿剂的主要是阴离子型表面活性剂(如脂肪醇硫酸盐、十二烷基苯磺酸盐等)和非离子型(如平平加、农乳100#、农乳600#、吐温、山梨醇聚氧乙烯醚等)。某些天然产物如木质素磺酸盐、茶枯、皂角等也是较好的润湿剂。由于润湿剂的作用,可使药物分散度增大,制剂稳定性增加,还有利于药物的释放、吸收和增强药效。

1.2、乳化剂

大多数农药原油或农药原药的有机溶液与水不相溶。乳化剂是配制乳油、微乳剂、乳剂等剂型所不可缺少的成分之一。用作乳化剂的表面活性剂主要是非离子型和阴离子型的混合物,如脂肪醇聚氧乙烯基醚或脂肪酸聚氧乙烯基酯与烷基芳基磺酸盐的混合物,而市售的乳化剂,多以两种类型乳化剂根据被乳化物的亲水亲油性,按一定比例混配一起,如农乳2201、农乳0203B等。这类复配型乳化剂不但有良好的乳化性能,而且用其所制得的乳液也比较稳定。一般认为,这是由于药剂分子增溶于阴离子表面活性剂的胶束中,而能引起自乳化,非离子表面活性剂吸附在有机溶剂粒子周围,使形成的乳液稳定。

1.3、分散剂

分散剂能阻碍或防止分散体系中固体或液体粒子的聚集,并使其在较长时间内保持均匀分散。分散剂吸附于油-水界面或固体粒子表面,在粒子周围形成电荷或空间位阻势垒,有助于防止农药粒子在调剂和储藏期间再度聚集。用作分散剂的一般是具有多环的阴离子表面活性剂,如烷基萘磺酸盐和萘磺酸甲醛缩合物的钠盐、木质素磺酸盐等。而高分子分散剂(如聚羧酸酯钠盐)在制备水悬剂时,因其具有吸附性能及使已分散的粒子带电荷并具有较大的空间势垒等特性,而显得尤为重要。

1.4、增溶剂

利用表面活性剂的胶团作用,使难溶性原药在溶剂中的溶解度显著增加,这就是增溶作用。HLB=15～18的表面活性剂可作增溶剂用,但只有当增溶剂的浓度高于临界胶束浓度时才呈现增溶作用。此时,难溶药物被增溶剂的亲油基包藏或吸附在胶束内部,增溶剂的亲水基在水中,于是非极性的药物可溶于水中。

2、其他特殊作用

     由于农药作用对象是生物体,农药中的表面活性剂除发挥一般表面活性剂润湿、乳化、分散、增溶等作用外,还有其他特殊作用。

2.1、基本性能

各种农药原药的理化性质相差甚远,配制成制剂所选用的表面活性剂也不同,并不是所有的表面活性剂都可用在农药中。作为农药助剂的表面活性剂应具有如下基本性能:首先,适合农药加工和应用的目的,有助于充分发挥药效;其次,在实际使用条件下对作物安全,对人、畜、鱼类毒性小;再其次,所配制剂稳定,在有效储存期内不变质且使用方便,安全;最后,资源丰富,成本低廉。因而,农药用表面活性剂即应运而生,并常冠以特殊的商品名,如农乳700#、农助2号等。

2.2、对农药的增效性

一般而言,表面活性剂是农药的非生物活性组分。但由于农药是撒施在作物上使用的,农药中的表面活性剂对靶标生物将产生影响。表面活性剂对农药的增效性是表面活性剂作用于靶标生物产生有效影响的表现。表面活性剂改善了农药在生物体表面(植物叶面和虫体表面)的分布和附着,增加生物体对药剂的吸收,甚至增加药剂在生物体内的输导,从而提高了农药的生物活性。如,茶皂素对哒满灵有显著增效作用;由振国等人的研究表明[1]:表面活性剂Silwet-L77和Scolil显著降低了普杀特药液的表面张力,因而显著提高了其在叶片上的喷后附着量;Ducholtz[2]研究了几种表面活性剂对RH0007(Hy-brex)在冬小麦植物体内输导和吸收,结果显示,在不同表面活性剂存在下,叶面对药物吸收增加了0.7～1.5倍。JoelCoret等人[3]通过对14C草甘膦和14C绿麦隆在非离子型表面活性剂/药剂/植物表皮之间相互作用的研究表明,表皮的输导随EO值不同而变化。不同EO值的表面活性剂可改变植物表皮的亲水亲脂性,使亲水或亲脂的药剂都容易穿透植物表皮;刘支前等[4]报道,有机硅表面活性剂可诱导草甘膦快速地通过气孔被植物吸收。

2.3、对作物的药害

单独使用表面活性剂极少产生药害。农药中表面活性剂对作物产生药害,其原因,一是表面活性剂增加了药物的溶解性能,使作物对药剂的吸收提高了;二是表面活性剂本身对作物的作用,如喷施小麦化学杂交剂Genesis后,植株倒二叶有灼伤现象。表面活性剂对作物产生的药害,杉村有过如下综述[5]:

（1）作为影响药害的表面活性剂的化学结构因子有:离子型、亲油基的烷链长、烷基种类(直链或支链)、亲水盐基种类、氧化乙烯附加分子数等。

（2）作为物理性质,应考虑临界胶束浓度、接触角、表面张力、对叶面的润湿性等与药害产生的关系。

（3）阳离子型活性剂最容易产生药害,其程度依次为阴离子型、非离子型活性剂,烷链长到C8～12的长链则药害逐渐减轻。

（4）支链比直链药害大,亲水基(Ca+,K+,Na+,NH4+等)的影响不大。

（5）非离子型表面活性剂的氧化乙烯分子数越多,其药害越小。然而,表面活性剂会使植物产生以下生理变化:膜渗透性发生变化,原生质停止流动并分离,光合作用受抑,发生细微的结构变化。

因此,并不是所有的表面活性剂都可用于农药中。农药用表面活性剂除需根据原药性质选择外,还要考虑其对作用对象具有的影响。

3、对生物的作用

有些表面活性剂如阳离子型表面活性剂,本身就具有杀菌作用,人们利用该性质,开发了植物生长抑制剂、除草剂等。茶皂素是一种优良的非离子型表面活性剂,也是一种植物杀虫剂。屠予钦等[6]发现,十二烷基苯磺酸钠(钾)等具有强烈的溶菌作用,将它与有生物活性的有机含氮化合物结合,可得到杀菌谱很广的具有化学溶菌作用的杀菌剂。

参考文献

1、由振国等.植物保护学报,1994,21(3):283～287
2、DuchdtzDL.PlantGrowthRegulation,1988,7:65～73
3、CoretJ,etal.PesticSci,1995,43:163～165
4、刘支前等.表面活性剂对草甘磷叶面吸收的影响.农药,1998,37(4):31～34
5、千叶磬.农药的剂型加工与药害.农药译丛,1990,12(2):42～49
6、屠予钦等,具有化学溶菌作用的杀菌剂.CN,1139102A