农药分散度与药剂性能的关系

1第一节农药分散度与药剂性能的关系基本概念：1．原药：未经加工的农药称原药。固体的原药称原粉，液体原药称原油。原药不能直接使用:（1）大多数原药难溶于水，分散性能差，有些蜡状原药不易粉碎。（2）原药一般用量少，再先进的使用技术也不能将少量的原药均匀地分散到所需要覆盖的面积上。因而，要使少量的原药用到较大的面积上，必需改善其物理性状，提高分散度方可使用。2．制剂(pesticidepreparations)：经过加工的农药称制剂。制剂包括三个内容：①有效成份（activeingredient，缩写a.i.）；②含量；③剂型。如50％硫磷乳油。3．剂型(pesticidesformulations)：农药制剂形式或制剂的物理形态。如粉状物称粉剂；混溶的油状物称乳油。剂型主要表现农药本身的物理状态，也可反映可能的使用方法，如5%三唑酮可湿性粉剂，外观状态是粉剂，使用方法：可以加水喷雾。同种药剂可有多种制剂。如：辛硫磷有50％乳油、1.5％颗粒剂。一、农药有分散度与分散体系有概念农药的物态可分为气、液、固，各种农药的物态（即制剂）经过使用与自然界中的空气、水分、土类等分散介质相混合，就可形成各种分散体系。常见的分散体系如下：分散介质气液固气混合气（熏蒸）××液雾乳油粉剂，可湿粉固喷粉或烟剂悬浮液粉剂分散体系＝分散介质（自然界固有）＋分散质（药剂）2Dispersesystem==dispersingagents+dispersephase(disperser)农药使用中具有良好的分散体系，才能得到良好的防治效果。分散体系主要与分散质和分散介质有关。自然界的气、液、固等分散介质是固有的，特定的，只有改变农药（分散质）的性质，提高分散质的分散度，才能获得良好的分散体系，提高农药有使用性能。分散度（dispersity）：药剂的分散性能。其表示方法有两种：1．分散质的直径(disperser)：直径越小，分散度越高。2．比面:比面＝S／V颗粒越小，个数就越多，比表面积就越大，S／V比值就越大，即分散度就越高。分散度越高，就意味着雾滴越细，粉粒细度就越细。例如：把1cm的立方体，分割成100μm的立方体：总表面积S就由原来的6cm2增加到6×102cm2颗粒个数就由原来的一个增加到106个。农药的分散体系的分散度：溶剂的颗粒直径小于0.01μm;胶悬剂的颗粒直径为0.01-0.1μm;烟剂的颗粒直径为0.1-0.2μm;乳剂的油珠直径为0.1-10μm;粉粒的粉粒直径＜25μm。二、分散度对药剂性能的影响：一定体积的农药总表积增大，将会给药剂的物理性质、运动性能、与靶体的撞击性能以及化学反应性能带来一系列的变化：（1）提高药粒或雾滴与生物靶体的撞击机会和撞击频率；（2）加速药剂的溶解度和气化速度；（3）扩大药剂与生物靶体的覆盖面积和覆盖度；（4）增加药剂在空气中的漂浮力。1．增加覆盖面积：分散度大，覆盖面积大，尤其是杀菌剂的保护剂，分散度大可增加保护面积；如杀虫剂对蚜螨类等活动性小的昆虫进行触杀防治时可增加触杀防治面积；如使用触杀型除草剂，药剂分散度高，覆盖均匀，均可提高防治效果。2．提高药剂在受药表面的吸附性：3固体农药要吸附到物体表面上，表面对药粒的吸引力必须大于地心对它的吸引力，而吸引力的大小与颗粒的大小有关。颗粒大，重力大，地心引力大，在受药表面易滚落。分散度的提高就可使颗粒的吸引力增加，吸附性能提高，增强在受药表面的沉积率。3．能够改变颗粒的运动性能：病虫危害往往隐蔽在作物的株冠层内部为害，杂草常在作物的株冠层的荫蔽之下生长，药剂要喷到病虫杂草等生物靶体上，必须能穿透作物的株冠层。药剂从喷粉（雾）器喷出后，可以有以下三种运动状态：（1）药剂中的大颗粒受地心引力的影响，颗粒呈抛物线隆落；（2）较小（＞10μm）的颗粒受地心引力影响小，但受空气浮力影响大，在空间作漂移运动；（3）颗粒在2μm以下的细微粒，由于空气浮力可使它不定向的改变运动方向，在空间作布朗运动，可以向植物的各层次扩散，但沉积效果差，颗粒沉降速度慢，药剂尚未沉积即被上升气流所带走，影响沉积。以上分析可看出：药剂颗粒若能在植物表面上沉积，必须具备足够的能量，这种能量就是能够穿过侧风气流，而不被侧风气流所带走。因此，必需考虑以下两种因素：①药械送风速度要快，加速药剂的送风速度；②颗粒不能过细，要有一定的重量，增加颗粒本身的动能，但颗粒的重量不能过大，否则在生物体上易滚落。4如果是重量适中的颗粒，加上药剂所具有湿展性和植物叶片表面的毛、刺、突起而产生的截留作用，就可在植物表面上沉积。因此，药剂的分散度并不是越大越好，理想的分散度应该是即能穿过侧风气流，又能在受药表面沉积。生物靶体的粒径选择性(BODS):(海墨尔-伍克Himel-Uk1980)各种生物靶体所能捕获的雾滴细度都有一定的范围，过粗过细的雾滴都不易发生有效的撞击；如以20～60μm的雾滴在有风的情况下喷洒栖息在枝条上的萃萃蝇，结果发现这些雾滴大量沉积到萃萃蝇身上，而枝条上几乎没有雾滴分布。4．分散度对药剂理化性能的影响：农药的理化性质主要是指：溶解性、气化速度、化学反应速度、吸附性能等，这些是药剂的固有性质，也称药剂的表面能，药剂的这些表面能可随着分散度的提高而显著增强。药剂的这些理药性质可从不同的角度加以利用，若为了加速药剂分解，提高气化和反应速度，可采取提高分散度的方法；反之为了使药剂缓慢释放，可以降低分散度，增加药剂的粒度，如颗粒剂。5．提高液体药液的悬浮率和乳液的稳定性：可湿性粉剂固体原药的粉末是不溶于水的，只有提高分散度才能提高药剂的悬浮率，保证悬浮液的稳定性。乳液分散度提高就是提高乳化率，不致于产生油水分离现象。6．分散度与植物的耐药力：植物对农药的耐药力往往也同药剂的分散度有关，但这种相关性较复杂。对于水溶性较强的药剂来说，粗的颗粒易引起药害，因药剂容易在露水中生成浓度高的药液；对于水溶性较弱的药剂，细的颗粒溶解速度加快，反而也易引起药害，细药粒可在露滴中浓度迅速增高所致，但这又取决于药剂溶解度的大小。假如露珠体积为1mL，粉粒的质量（按a.i计）为100μg，药剂为强水溶性，则露珠中可迅速形成10％高浓度溶液，这种浓度对于大多数农药都容易产生药害，若粉粒降低为1μg微粒，则露珠中0.1％的浓度就可避免发生药害。5总之，分散度提高，一般说可以提高防治效果，但从环境保护、生态平衡、经济学的观点来年，提高分散度，就增加了药剂的漂移性，造成环境污染，增加农药的残留毒性，杀伤天敌，破坏生态平衡，造成浪费。当前农药使用的趋势就是适当控制农药的分散度，减少药剂使用次数和用药量，使药剂的有效成份缓慢从制剂中释放出来，增加农药使用的目标性，避免漂移，减少污染和残留毒性。使用农药的目的不是把害虫全都杀死，而是调节控制害虫,保护天敌，因而要树立环境、生态、经济学的观念。近年来出现的微胶襄剂、颗粒剂、大粒剂、缓释剂等，就是在考虑到环境、生态、经济的观点上发展起来的新型剂型。第二节农药辅助剂辅助剂（assistagentsofpesticide）：与农药混合后能改变药剂的理化性能，提高分散度，便于使用一类物质统称为农药辅助剂，也称助剂。辅助剂一般没有生物活性。一．种类：1．填充剂（fillers,carriers）：用来加工固体农药（粉剂、可湿性粉剂，颗粒剂等）。作用：稀释原药，帮助原药分散，便于粉碎。如：加工粉剂、可湿性粉剂，颗粒剂等，常见的填充剂有滑石粉、粘土等。2．湿展剂（wettingagents）：用来加工可湿性粉剂。作用：使药液易于在固体表面湿润与展布。如洗衣粉、纸浆废液、拉开粉等。3．乳化剂（emulsifiers)：加工乳油、乳剂。作用：乳药作用。如非离子乳化剂、土耳其红油等。4．溶剂（solvents）：用来加工乳油。作用：溶解原药。如二甲苯、丙酮、苯等。此外还有几种需要根据药剂的性能和使用目选用的辅助剂。1.分散剂（dispersingagents)：农药中的分散剂有两种：①具有粘度很高的分散度，通过机械可将熔融的农药分散成胶体颗粒；②防止粉粒絮结的分散剂。2.稳定剂（stabilizers）：防止农药可湿性粉剂在贮藏过程中物理性质变坏。63.粘着剂（stickers)：可增加农药对固体表面的粘着能力，耐雨水冲刷，延长残效。如矿物油、明胶、淀粉等。4.防分解剂：防止农药中有效成份在贮藏中分解。5.增效剂（synergists)：可抑制昆虫体内的解毒酶系，增加药效，延缓昆虫对农药的抗性。如：增效醚等。6.发泡剂：药剂中加入发泡剂，喷雾时产生泡沫，便于检查喷雾质量，有时也用于飞机喷雾指示喷过的地块。二．表面活性剂（surfaceactiveagent）的种类与使用原理（一）表面活性剂对降低表面张力的作用1．表面活性剂的表面活性现象湿展剂和乳化剂除本身作用之外，还可降低水的表面张力，有表面活性作用，因而也称为表面活性剂。表面活性剂：一类物质分子能在一种液体的表面进行定向排列，降低液体表面的张力，这类物质称为表面活性剂。表面活性现象：一烧杯装满清水，水面上撒一层粉末，再加一滴肥皂水，漂在水面上的粉末立即向边缘移动，这种现象称为表面活性现象。这是因为肥皂具有两亲性，当肥皂加入水中后，非极性基插入气相，极性基插入水相，因此在水面上形成定向排列的分子层，把浮在水面上的粉末推向杯壁。表面活性剂具备的条件：（1）分子具有两亲性，（2）亲水力与拒水力平衡。如醋酸钠（CH3COONa），分子中有两亲性，但亲水力大；硬酯酸钠（C18H35COONa），分子中有两亲性，但拒水力大于亲水力。72．降低表面张力的意义表面张力（surfacetension）即表面张力是液体内部的向心收缩力。向心力可使液体的液滴缩小到最少的程度，向心力越大，液体形成的液滴就越少，喷雾就越不均匀。表面张力的来源：处在液体内部分子从各方面受到相邻分子的吸引力而互成平衡，作用某分子的合力为零。所以液体内部均可任意移动。而液体表面的某分子的吸引力是指向液体内部，并与液面垂直，指向液体内部的即为表面张力。例如：水的表面张力一般是73mN／cm，当加入0.5％肥皂水时表面张力降低为27mN／cm。为什么要降低表面张力？我们可以做如下分析：(1)从流体物理学上分析：农药在喷雾中就是要提高分散度，分散度的提高就是要把液体内部的分子移到表层以形成新的表面，即把液体农药形成细小的液珠，8这就必须克服指向液体内部的吸引力而做功，消耗的功则转变成表面分子多余的自由能而贮藏在表面，这种分子表面多余的自由能称表面能（surfaceenergy）。因此，液体形成的表面积越多，表面分子数就越多，消耗的功越多，表面能则越大。如用：σ表示单位面积所做的功（J/m2）；已知：1J/m2=1N/m(表面张力单位)，因此可以把σ看做表面张力。S表示增加的表面积；E表示自由能，那么：σ、S、E三者之间的关系为：E=σ×S即表面张力与表面积的乘积为自由能。(2)热力学上的自然变化法则：表面张力越大越不稳定,必须向表面能小的稳定状态而自自动转变,这种转变就意味着表面积降低,表面分子数减少,小液珠合并成大液珠。如何才能降低表面能，使形成小液珠稳定呢？（1）物理方法：加大喷雾的内空气压对液体做功，可喷出较细的液珠，但从上述分析中可知，此法形成有液珠不稳定，不可取。（2）化学方法：从E=σ×S公式可知，要使表面能降低（E须是较小的值），必须降低σ或表面积S，即只有σ、S的值小，才能得到较小的E值，但S降低，就意味着颗粒或雾滴增大，这显然不符合农药的使用原则。因此只有在σ寻找解决途径。如果降低σ，就可能在降低表面能的前提下，使表面积保持不变。（二）表面活性种类：1.离子型表面活性剂：（1）阴离子型：在水中产生阴离子，与水中阳离子结合；（2）阳离子型：在水中产生阳离子，与水中阴离子结合。阴离子型主要有以下几类：（1）羧酸盐类（即碱金属皂类）：通式：R－COONa（K），生产方法：动物油＋NaOH（KOH）皂化而成，如钠肥皂，在原药制剂中可加入0.1－0.2％。优点：增加药效。缺点：不抗硬水，分子