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農(nóng)業(yè)科技論文對葡糖酞胺基三硅氧烷合成及性能進(jìn)行研究

來源:期刊VIP網(wǎng)所屬分類:化學(xué)時間:瀏覽:

  摘 要:在當(dāng)今人們對環(huán)境保護(hù)意識日益濃厚以及對綠色食品需求強(qiáng)烈的形勢下,許多國家對農(nóng)藥安全性制定出的相關(guān)法規(guī)也越來越嚴(yán)格,為了滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)需要及保護(hù)環(huán)境的目的,農(nóng)藥工作者在加強(qiáng)農(nóng)藥新品種研究開發(fā)的同時,更加注重對農(nóng)藥劑型的研究。本文選自:《磷肥與復(fù)肥》是由中華人民共和國新聞出版總署、正式批準(zhǔn)公開發(fā)行的優(yōu)秀期刊。自創(chuàng)刊以來,以新觀點(diǎn)、新方法、新材料為主題,堅持"期期精彩、篇篇可讀"的理念。磷肥與復(fù)肥內(nèi)容詳實(shí)、觀點(diǎn)新穎、文章可讀性強(qiáng)、信息量大,眾多的欄目設(shè)置,磷肥與復(fù)肥公認(rèn)譽(yù)為具有業(yè)內(nèi)影響力的雜志之一。磷肥與復(fù)肥并獲中國優(yōu)秀期刊獎,現(xiàn)中國期刊網(wǎng)數(shù)據(jù)庫全文收錄期刊。
 
  關(guān)鍵詞:農(nóng)藥助劑,葡糖酰胺,三硅氧烷,表面活性劑,合成,性能
 
  第一章引 言
 
  1.1 論文研究背景
 
  由于助劑在農(nóng)藥劑型中所起的重要作用,研制開發(fā)出的助劑新品種也倍受農(nóng)藥界關(guān)注。通過變換助劑品種來完善或改變部分農(nóng)藥品種原有的加工劑型,從而提高了生物活性,減少了用藥量,降低了成本,強(qiáng)化了其與環(huán)境的相容性。通常情況下,將農(nóng)藥藥液噴灑到植物上時,能發(fā)現(xiàn)兩種截然相反的現(xiàn)象,一些植物難以被噴灑液潤濕,大量藥液以水珠的形式從葉片上滾落,只有少量的藥液勃附在葉面上,另一些植物極易被噴灑液潤濕,葉面上有一層水膜,藥液從葉緣滴落。這就要求我們必須根據(jù)不同的靶標(biāo)作物,加強(qiáng)農(nóng)藥劑型的研究,選擇出適宜的助劑,使推薦劑量的藥液的表面張力適度小于靶標(biāo)植物的臨界表面張力,即藥液中助劑的濃度達(dá)到或超過臨界膠束濃度,達(dá)到增加農(nóng)藥在植物表面的持藥量,減少農(nóng)藥流失,從而減少農(nóng)藥用量,降低用藥成本,減輕農(nóng)藥對環(huán)境的污染。同時,一些農(nóng)藥新劑型和高質(zhì)量的農(nóng)藥制劑不斷出現(xiàn),也推動了農(nóng)藥助劑的新品種開發(fā),使農(nóng)藥劑型正朝著水基化、粒狀、緩釋、多功能和省力化的方向發(fā)展。
 
  農(nóng)藥劑型正朝著水性化、粒狀化、多功能、緩釋、省力和精細(xì)化的方向發(fā)展,一些高效、安全、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境相容的新劑型,如微乳劑、水乳劑、懸乳劑、水分散粒劑、干懸浮劑、緩釋劑等新劑型正在興起,并將是?世紀(jì)農(nóng)藥劑型發(fā)展的主流。圍繞農(nóng)藥劑型發(fā)展這一趨勢,世界農(nóng)藥助劑正向著分子量大、高效能、低用量、多功能、優(yōu)質(zhì)、價廉的方向發(fā)展。根據(jù)這一發(fā)展趨勢,結(jié)合我國實(shí)際,有關(guān)專家提出以下建議。一要重點(diǎn)開發(fā)木質(zhì)素磺酸鹽、蔡和烷基蔡磺酸鹽甲醛縮合物系列產(chǎn)品。二要加速開發(fā)立體結(jié)構(gòu)分子量大的表面活性劑。三要大力開發(fā)種衣劑的成膜劑新產(chǎn)品四要積極開發(fā)農(nóng)藥粘著劑、穩(wěn)定劑、高效擴(kuò)散劑、除草劑的解毒劑,增加增效劑、滲透劑新品種。同時,應(yīng)開拓微機(jī)在農(nóng)藥助劑生產(chǎn)和新產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用,應(yīng)用微機(jī)技術(shù)輔助設(shè)計來開發(fā)農(nóng)藥新助劑正在進(jìn)行之中。我國農(nóng)藥加工行業(yè)在這一領(lǐng)域研究薄弱,建議有條件的科研院、所和企業(yè)應(yīng)著手建立數(shù)據(jù)庫,促進(jìn)微機(jī)在這一領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣。
 
  1.2 論文研究目的及意義
 
  可持續(xù)發(fā)展是人類社會發(fā)展的新模式。長期以來,化學(xué)工業(yè)為了滿足人們的需求,改善人們的生活,發(fā)揮了巨大的作用。但同時也對環(huán)境造成了嚴(yán)重的危害。為了實(shí)現(xiàn)社會的可持續(xù)發(fā)展,為子孫后代創(chuàng)造一個良好的生活環(huán)境,二十一世紀(jì)的化學(xué)工業(yè)必將通過調(diào)整自身的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu),研究開發(fā)“環(huán)境友好”的新工藝和新技術(shù)。對于表面活性劑也不例外,近些年來,隨著人們生活水平的提高,環(huán)保意識的增強(qiáng),“綠色產(chǎn)品”的呼聲越來越高,所以,“綠色”表面活性劑引起了人們的極大關(guān)注。
 
  在表面活性劑的綠色化性能即環(huán)境相容性研究方面,用天然的糖類物質(zhì)為原料制備的表面活性劑如烷基糖苷、葡糖酞胺等被證明具有良好的環(huán)境相容性,為表面活性劑綠色化研究的熱點(diǎn)之一。目前,其生產(chǎn)已形成工業(yè)化規(guī)模,用量也在逐步增加。本論文根據(jù)表面活性劑結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系,將有機(jī)硅表面活性劑具有超低界面張力的高“效能”與Gemini型表面活性劑具有低cmc的高“效率”和糖基表面活性劑的綠色化三者結(jié)合起來,合成了葡糖酞胺基三硅氧烷表面活性劑。
 
  環(huán)境相容性好的高效表面活性劑必將在科學(xué)研究及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)各領(lǐng)域中具有非常廣泛的應(yīng)用,而尋求高效、綠色的表面活性劑新品種一直是表面活性劑發(fā)展的主導(dǎo)方向。從表面活性劑分子結(jié)構(gòu)出發(fā)合成高效、易生物降解的新型表面活性劑具有重要的理論及實(shí)際意義。
 
  1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
 
  農(nóng)藥助劑是化學(xué)農(nóng)藥加工劑型中除有效成分之外所使用的各種輔助劑的總稱。助劑本身基本并無生物活性,但是能增強(qiáng)防治效果。農(nóng)藥品種繁多,理化性質(zhì)各異,劑型加工要求也不同,因此需用的助劑也不同。助劑選用得當(dāng)與否,對農(nóng)藥制劑的藥效性能有極大影響例如,含10%敵稗及30%柴油的混合乳油,與不含柴油的20%敵稗乳油具有相似的殺草效果,而敵稗用量卻相差1倍;使用波爾多液時,若在其中加入0.2%-0.3%骨膠,可抗雨水沖刷,且能提高防病效果。農(nóng)藥助劑的合理使用,往往還能提高藥劑對植物的安全性及降低對人畜的毒性。據(jù)國際農(nóng)藥制造商協(xié)會聯(lián)合會(GIFAP)公布的資料,目前有62種劑型。劑型配方中所涉及的主要助劑有:分散劑、潤濕劑、乳化劑、增效劑、滲透劑、展著劑、粘著劑、穩(wěn)定劑、增稠劑、成膜劑、抗凝聚劑、抗結(jié)塊劑、崩解劑、消泡劑、防飄移劑、防靜電劑、藥害減輕劑、除草劑的解毒劑和推進(jìn)劑等。
 
  農(nóng)藥劑型正朝著水性化、粒狀化、多功能、緩釋、省力和精細(xì)化的方向發(fā)展,一些高效、安全、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境相容的新劑型,如微乳劑、水乳劑、懸乳劑、水分散粒劑、干懸浮劑、緩釋劑等新劑型正在興起,并將是21世紀(jì)農(nóng)藥劑型發(fā)展的主流。圍繞農(nóng)藥劑型發(fā)展這一趨勢,世界農(nóng)藥助劑正向著分子量大、高效能、低用量、多功能、優(yōu)質(zhì)、價廉的方向發(fā)展。根據(jù)這一發(fā)展趨勢,結(jié)合我國實(shí)際,有關(guān)專家提出以下建議。一要重點(diǎn)開發(fā)木質(zhì)素磺酸鹽、萘和烷基萘磺酸鹽甲醛縮合物系列產(chǎn)品。二要加速開發(fā)立體結(jié)構(gòu)分子量大的表面活性劑。三要大力開發(fā)種衣劑的成膜劑新產(chǎn)品。四要積極開發(fā)農(nóng)藥粘著劑、穩(wěn)定劑、高效擴(kuò)散劑、除草劑的解毒劑,增加增效劑、滲透劑新品種。同時,應(yīng)開拓微機(jī)在農(nóng)藥助劑生產(chǎn)和新產(chǎn)品開發(fā)中的應(yīng)用,應(yīng)用微機(jī)技術(shù)輔助設(shè)計來開發(fā)農(nóng)藥新助劑正在進(jìn)行之中。我國農(nóng)藥加工行業(yè)在這一領(lǐng)域研究薄弱,建議有條件的科研院、所和企業(yè)應(yīng)著手建立數(shù)據(jù)庫,促進(jìn)微機(jī)在這一領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣。
 
  我國農(nóng)藥助劑的發(fā)展是從乳化劑研究、開發(fā)開始的。目前我國乳化劑生產(chǎn)企業(yè)近80家企業(yè),生產(chǎn)各類乳化劑單體與復(fù)配型乳化劑100多種,年產(chǎn)量超過3萬噸,滿足了國內(nèi)乳油生產(chǎn)的需要,并有少量出口。農(nóng)藥乳化劑有非離子、陰離子、陽離子和兩性離子表面活性劑等四大類,最常用的則是非離子、陰離子或非離子和陰離子混合物。主要類型有烷基酚聚氧乙烯醚(辛基酚聚氧乙烯醚-OP、壬基酚聚氧乙烯醚-NP)、芐基酚聚氧乙烯醚(農(nóng)乳BP、BC)、苯乙烯基酚聚氧乙烯醚(農(nóng)乳600、農(nóng)乳BS、農(nóng)乳1601和1602、寧乳32號)、烷基酚聚氧乙烯醚甲醛綜合物(農(nóng)乳700號、寧乳36號)、蓖麻油聚氧乙烯醚(BY)、脂肪醇聚氧乙烯醚(農(nóng)乳200號)、脂肪醇聚氧乙烯酯、多元醇脂肪酸酯及其環(huán)氧乙烷加成物等非離子型表面活性劑以及烷基苯磺酸鹽、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸鹽(AES)。主要作為農(nóng)藥乳油、微乳、水乳、乳粉、懸乳劑等乳液體系的乳化和分散。
 
  歐美等發(fā)達(dá)國家對農(nóng)藥助劑的使用制定了一些相關(guān)規(guī)定和管理措施,如歐洲一些國家明確規(guī)定在農(nóng)藥制劑中限用或禁用苯類有機(jī)溶劑、壬基酚聚氧乙烯醚類表面活性劑,嚴(yán)格控制揮發(fā)性有機(jī)污染物等。
 
  美國EPA根據(jù)不同類別助劑的毒性和風(fēng)險,在農(nóng)藥產(chǎn)品登記時要求提供相應(yīng)資料,只要有足夠資料證明其助劑的使用方式和劑量不會對人畜安全和環(huán)境造成不良影響的,才可以允許注冊登記。
 
  1.4 論文研究內(nèi)容
 
  本論文根據(jù)表面活性劑結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系,將有機(jī)硅表面活性劑具有超低界面張力的高“效能”與Gemini型表面活性劑具有低cmc的高“效率”和糖基表面活性劑的綠色化三者結(jié)合起來,合成了葡糖酞胺基三硅氧烷表面活性劑,通過測定表面張力、臨界膠束濃度、鋪展性和水解性對其進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
 
  第一章 講述了本論文的研究背景、研究目的及意義,介紹了農(nóng)藥助劑的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀,確定了本研究的主要內(nèi)容。
 
  第二章 綜述了農(nóng)藥助劑功能和特點(diǎn)、類型、作用及助劑在農(nóng)藥中的應(yīng)用情況。
 
  第三章 綜述了三硅氧烷表面活性劑、糖基二聚表面活性劑和糖基硅表面活性劑的研究現(xiàn)狀和進(jìn)展。系統(tǒng)總結(jié)了這些新型表面活性劑的合成方法、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、界面性能、相行為和微觀結(jié)構(gòu)等。
 
  第四章 合成了兩個葡糖酞胺基三硅氧烷表面活性劑,并測定了其性能。產(chǎn)物結(jié)構(gòu)用HNMR、CNMR和元素分析進(jìn)行了鑒定。界面性能通過K12表面張力儀測定,在臨界聚集濃度CAC為5-6*10-4時可以顯著地降低水的表面張力值至約21mN/m。接觸角也用K12表面張力儀在石英表面測定,在CAC時達(dá)到最小為150。水解性通過測定表面張力隨時間的變化來研究,這些三硅氧烷的水解性都非常嚴(yán)重。
 
  本論文所述的新型表面活性劑將目前表面活性劑領(lǐng)域的幾個研究熱點(diǎn)集于一身,而且其性能具有很多獨(dú)特之處,具有明顯的創(chuàng)新性和重要的潛在應(yīng)用價值。

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