CN108293987A - 一种在超疏水表面上防止液滴反弹和溅射的组合物及其在农药中的应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种在超疏水表面上防止液滴反弹和溅射的组合物及其在农药中的应用，按照质量百分比计，所述组合物包括：表面活性剂0.1％‑1％、聚氧乙烯醚0.01％‑1％、硅溶胶1％‑10％。本发明能够在农药液滴与超疏水或疏水叶片表面发生撞击的过程中改变叶片表面的浸润性，促进液滴在超疏水、疏水叶片表面的撞击铺展行为。能够有效的减少农药液滴由于在超疏水叶片表面迸溅所造成的损失和污染，有效的减少农药喷洒的量和次数，并且能够减少农药对环境的污染。

Description

一种在超疏水表面上防止液滴反弹和溅射的组合物及其在农 药中的应用

技术领域

本发明属于农药或农药助剂领域，特别涉及一种在超疏水、疏水表面上防止液滴反弹和溅射的组合物，还涉及该组合物作为农药添加剂在超疏水、疏水叶片表面的反弹和迸溅能力的农药中的应用。

背景技术

在农业生产中，农作物大多具有超疏水性的叶片。喷洒的农药的液滴非常容易在超疏水表面发生反弹，当撞击速度大到一定程度时，反弹会转化为溅射。这种反弹和溅射行为将会造成农药的极大浪费，有效的农药利用率降低，以及对土壤和水资源的污染，直接影响人类的健康。农药喷洒过程中，迸溅的液滴所产生的液雾严重危害着农药喷洒人员的身体健康。通常为了防液滴反弹和溅射会采用降低动态表面张力或者增加农药溶液粘度的办法。但是为了降低动态表面张力，可能会增加表面活性剂的用量，不仅增加成本，而且无法从根本上防止在超疏水表面上的溅射现象。增加农药粘度的同时需要严格调控添加剂配方，并增加了喷洒过程中的加压罐的压力。目前常用的农药助剂对具有超疏水性的农作物叶片表面的上药性所起到的作用甚微。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种在超疏水、疏水表面上防止液滴反弹和溅射的组合物，该组合物能够在农药液滴与超疏水或疏水叶片表面发生撞击的过程中改变叶片表面的浸润性，促进液滴在超疏水、疏水叶片表面的撞击铺展行为。通过这种组合物的加入能够有效的减少农药液滴由于在超疏水叶片表面迸溅所造成的损失和污染，有效的减少农药喷洒的量和次数，并且能够减少农药对环境的污染。

为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案：

一种在超疏水表面上防止液滴反弹和溅射的组合物，按照质量百分比计，所述组合物包括：有机硅助剂0.1％-1％、聚氧乙烯醚(PEO)0.01％-1％、硅溶胶1％-10％。

优选地，所述有机硅助剂主要是聚氧乙烯三硅氧烷或其改性产物，其临界胶束浓度小于0.01％；在0.1％浓度时其平衡表面张力即可达到20.5mN/m。

优选地，所述聚氧乙烯醚为分子量在100万到500万的聚氧乙烯醚。

优选地，所述硅溶胶为粒径在10-20nm的二氧化硅水溶胶。

优选地，所述超疏水表面为超疏水叶片表面。

进一步优选地，所述超疏水叶片表面为水稻、小麦、紫甘蓝、黄瓜或茄子的叶片表面。本领域技术人员还可以根据需要选择其他具有超疏水叶片表面的植物。

本发明的另一个目的在于，提供一种在超疏水叶片表面上防止液滴反弹和溅射的农药添加剂，其特征在于，将上述的在超疏水表面上防止液滴反弹和溅射的组合物加入到质量百分比为88.9-98.79％的水中进行复配搅拌得到。

本发明的另一个目的在于，提供一种在超疏水叶片表面上防止液滴反弹和溅射的农药添加剂在农药喷洒中的应用。

本发明所选有机硅助剂其动态表面张力较高，但平衡表面张力较低，和以前防反弹所要求动态表面张力低有所不一样，但是由于其分子结构中含有硅氧键和氧乙烯基团，和另外两种成分有相似之处，所以复配有较好的效果。

本发明所选聚氧乙烯醚(PEO)分子量在100万到500万之间，不仅水溶性较好，而且在较低的用量下即可达到很好的效果。用量极少，在0.01％-1％之间；该物质本身并不会增加溶液的剪切粘度，但是会增加溶液的拉伸粘度。

本发明所选二氧化硅纳米颗粒并非通常所用的常规气相法二氧化硅，而是硅酸钠直接水解得到的稳定的分散性极好的二氧化硅水溶胶，避免了气相法二氧化硅纳米颗粒在水溶液中难以分散和极易团聚的问题，并可以大大减少二氧化硅的用量。

本发明在PEO和硅溶胶组合以后具有明显负触变性的特点，即剪切速率或压力增加后粘度增加的特性。

发明人在实验中发现，尽管有机硅助剂动态表面张力高，易于反弹和溅射，但是当增加液滴发生和撞击之间的时间时，其反弹行为得到一定程度的抑制，说明只要时间够，有机硅助剂的液滴可以通过调整时间在撞击行为发生前达到其平衡表面张力或者较低的表面张力。溅射行为的发生主要是由于在液滴高速撞击时液滴压缩变形后液滴分裂所致。而增加在撞击发生时的粘度可以有效抑制液滴分裂的能力。但是单纯的增加粘度则会导致倾倒以及喷射时的不便，因此作者采用具有负触变性材料，即当剪切压力和速度上升时，粘度增加，当压力消失时，粘度又减小的特点，有效抑制反弹和溅射，并且不影响液滴的铺展和渗透。

通常所用的具有负触变性的材料是聚乙二醇和气相法纳米二氧化硅的混合悬浮液，但是其用量大，而且纳米二氧化硅极易团聚，不易分散，粘度极大(在Pa级)，用量减小后其切稠现象则不明显。本发明采用分子量较高的聚氧乙烯，可以将聚合物的用量降低到1％以下，而且硅溶胶本身是纳米二氧化硅在水溶液中稳定分散的透明的粘度极低的胶体溶液，不存在气相法二氧化硅不易分散极易团聚的问题，而且在较小的浓度下即可达到明显的增稠效果。

本发明是采用了有机硅助剂的平衡表面张力低，聚氧乙烯与硅溶胶复配后具有负触变性的特点进行组合，从而获得了在高速撞击下抑制水滴在超疏水界面上反弹和发射的配方。

本发明在目前常用的农药原料中添加低含量的上述组合物就可以完全抑制喷洒的农药的液滴在超疏水、疏水叶片表面的弹射和迸溅行为的方法。作为农药添加剂能够在农药液滴与超疏水或疏水叶片表面发生撞击的过程中改变叶片表面的浸润性，促进液滴在超疏水、疏水叶片表面的撞击铺展行为。

本发明组合物作为农药添加剂使用，使用后农药液滴在超疏水或疏水叶片表面的撞击铺展过程能够有效的减少农药液滴由于在超疏水叶片表面迸溅所造成的损失和污染，有效的减少农药喷洒的量和次数，并且能够减少农药对环境的污染。

本发明的优点在于：1)不要求其组合物动态表面张力极低，但是利用了有机硅助剂的平衡表面张力极低的特性；2)利用了PEO和二氧化硅纳米颗粒组合以后具有明显负触变性的特点，即剪切速率或压力增加后粘度增加的特性；3)此处所用二氧化硅纳米颗粒并非通所用的常规气相法二氧化硅，而是硅酸钠直接水解得到的稳定的分散性极好的二氧化硅水溶胶，避免了气相法二氧化硅纳米颗粒在水溶液中难以分散和极易团聚的问题，并可以大大减少二氧化硅的用量。

附图说明

图1为不使用添加剂、使用单种有机硅助剂和使用实施例1组合物的农药液滴在超疏水紫甘蓝表面的撞击行为图。

具体实施方式

下面以附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明实施例中所采用的硅溶胶采用以下方法制备：

质量分数为3.5％的Na₂SiO₃溶液经过阳离子交换树脂移出Na⁺离子，经碱化适当浓缩制成质量分数为15％～30％的二氧化硅溶胶，其pH值为9.5。将所获得的硅溶胶在离心机中12000rpm离心30分钟，重复三次，将上清液倒掉，水洗，再离心，最后烘干称重，获得硅溶胶中二氧化硅的质量百分数是15％左右。将所获得的硅溶胶放在透析袋中透析2-3天，使得透析后的pH值为7左右，比较透析前和透析后的重量，算得透析后硅溶胶的含量，最后得到粒径在10-20nm的二氧化硅水溶胶备用。

实施例1

一种在超疏水表面上防止液滴反弹和溅射的组合物，按照质量百分比计，所述组合物包括：有机硅助剂0.15％、聚氧乙烯醚(分子量为100万)0.015％、硅溶胶5％。将上述成分加入94.825％的水中复配搅拌获得在超疏水表面上防止液滴反弹和溅射的农药添加剂。

实施例2

一种在超疏水表面上防止液滴反弹和溅射的组合物，按照质量百分比计，所述组合物包括：有机硅助剂0.5％、聚氧乙烯醚(分子量为200万)0.03％、硅溶胶1％。将上述成分加入98.47％的水中复配搅拌获得在超疏水表面上防止液滴反弹和溅射的农药添加剂。

实施例3

一种在超疏水表面上防止液滴反弹和溅射的组合物，按照质量百分比计，所述组合物包括：有机硅助剂0.7％、聚氧乙烯醚(分子量为300万)0.05％、硅溶胶3％。将上述成分加入96.25％的水中复配搅拌获得在超疏水表面上防止液滴反弹和溅射的农药添加剂。

实施例4

一种在超疏水表面上防止液滴反弹和溅射的组合物，按照质量百分比计，所述组合物包括：有机硅助剂0.1％、聚氧乙烯醚(分子量为400万)1％、硅溶胶10％。将上述成分加入88.9％的水中复配搅拌获得在超疏水表面上防止液滴反弹和溅射的农药添加剂。

实施例5

一种在超疏水表面上防止液滴反弹和溅射的组合物，按照质量百分比计，所述组合物包括：有机硅助剂0.2％、聚氧乙烯醚(分子量为500万)0.01％、硅溶胶1％。将上述成分加入98.79％的水中复配搅拌获得在超疏水表面上防止液滴反弹和溅射的农药添加剂。

实施例1所得组合物、不使用添加剂、使用单种有机硅助剂的水溶液作为农药添加剂加入到灭虫灵中在超疏水紫甘蓝叶片上的防止液滴反弹和溅射的实验，结果如图1所示(图1a为不使用添加剂，图1b为使用单种有机硅助剂，图1c是使用实施例1组合物)。从图1可以看出，只有实施例1的组合物能够达到在撞击的过程中铺展的行为。

农药添加试验

在以下常用农药中添加本发明所述的农药添加剂，均可以达到防止液滴在超疏水叶片表面的反弹和溅射。

常用农药如下。

杀虫杀螨剂：

阿维菌素：爱福丁、阿维虫清、虫螨光、齐螨素、虫螨克、灭虫灵、螨虫素、虫螨齐克、虫克星、灭虫清、害极灭、7051杀虫素、阿弗菌素、阿维兰素、爱螨力克、阿巴丁、灭虫丁、赛福丁、杀虫丁、阿巴菌素、齐墩螨素、剂墩霉素；

氯氟氰菊酯：功夫、三氟氯氰菊酯、PP321等；

甲氰菊酯：灭扫利、杀螨菊酯、灭虫螨、芬普宁等；

联笨菊酯：天王星、虫螨灵、三氟氯甲菊酯、氟氯菊酯、毕芬宁；

丁硫克百威：好年冬、丁硫威、丁呋丹、克百丁威、好安威、丁基加保扶；

吡虫啉：蚜虱净、一遍净、大功臣、咪蚜胺、艾美乐、一扫净、灭虫净、扑虱蚜、灭虫精、比丹、高巧、盖达胺、康福多；

噻螨酮：尼索朗、除螨威、合赛多、已噻唑；

噻嗪酮：扑虱灵、优乐得、灭幼酮、亚乐得、布芬净、稻虱灵、稻虱净；

哒螨灵：哒螨酮、扫螨净、速螨酮、哒螨净、螨必死、螨净、灭螨灵；

双甲脒：螨克、果螨杀、杀伐螨、三亚螨、胺三氮螨、双虫脒、双二甲脒；

倍硫磷：芬杀松、番硫磷、百治屠、拜太斯、倍太克斯；

稻丰散：爱乐散、益尔散等；

二嗪磷：二螓农、地亚农、大利松、大亚仙农等；

乙酰甲胺磷：杀虫磷、杀虫灵、益土磷、高灭磷、酰胺磷、欧杀松；

杀螟硫磷：速灭虫、杀螟松、苏米松、扑灭松、速灭松、杀虫松、诺发松、苏米硫磷、杀螟磷、富拉硫磷、灭蛀磷等；

虫螨腈：除尽、溴虫腈等；

杀虫剂

苏云金杆菌：苏力菌、灭蛾灵、先得力、先得利、先力、杀虫菌1号、敌宝、力宝、康多惠、快来顺、包杀敌、菌杀敌、都来施、苏得利；

除虫脲：灭幼脲1号、伏虫脲、二福隆、斯代克、斯盖特、敌灭灵等；

灭幼脲：苏脲1号、灭幼脲3号、一氯苯隆等；

氟啶脲：抑太保、定虫隆、定虫脲、克福隆、IKI7899等；

抑食肼：虫死净；

多杀霉素：菜喜、催杀、多杀菌素、刺糖菌素；

S-氰戊菊酯：来福灵、强福灵、强力农、双爱士、顺式氰戊菊酯、高效氰戊菊酯、高氰戊菊酯、霹杀高；

氯氰菊酯：安绿宝、赛灭灵、赛灭丁、桑米灵、博杀特、绿氰全、灭百可、兴棉宝、阿锐可、韩乐宝、克虫威等；

顺式氯氰菊酯：高效灭百可、高效安绿宝、高效氯氰菊酯、甲体氯氰菊酯、百事达、快杀敌等；

氟氯氰菊酯：百树得、百树菊酯、百治菊酯、氟氯氰醚酯、杀飞克；

氯菊酯：二氯苯醚菊酯、苄氯菊酯、除虫精、克死命、百灭宁、百灭灵等；

溴氰菊酯：敌杀死、凯素灵、凯安保、第灭宁、敌卞菊酯、氰苯菊酯、克敌；

戊菊酯：多虫畏、杀虫菊酯、中西除虫菊酯、中西菊酯、戊酸醚酯、戊醚菊酯、S-5439；

敌百虫：三氯松、毒霸、必歼、虫决杀；

抗蚜威：辟蚜雾、灭定威、比加普、麦丰得、蚜宁、望俘蚜；

灭多威：万灵、快灵、灭虫快、灭多虫、乙肟威、纳乃得；

啶虫脒：吡虫清、乙虫脒、莫比朗、鼎克、NI-25、毕达、乐百农、绿园；

异丙威：灭必虱、灭扑威、异灭威、速灭威、灭扑散、叶蝉散、MIPC；

丙溴磷：菜乐康、布飞松、多虫磷、溴氯磷、克捕灵、克捕赛、库龙、速灭抗；

哒嗪硫磷：杀虫净、必芬松、哒净松、打杀磷、苯哒磷、哒净硫磷、苯哒嗪硫磷；

毒死蜱：乐斯本、杀死虫、泰乐凯、陶斯松、蓝珠、氯蜱硫磷、氯吡硫磷、氯吡磷；

硫丹：硕丹、赛丹、韩丹、安杀丹、安杀番、安都杀芬；

杀软体动物剂

四聚乙醛：密达、蜗牛散、蜗牛敌、多聚乙醛；

杀螺胺：百螺杀、贝螺杀、氯螺消；

甲硫威：灭旱螺、灭梭威、灭虫威、灭赐克；

杀菌剂

百菌清：达科宁、打克尼太、大克灵、四氯异苯腈、克劳优、霉必清、桑瓦特、顺天星1号；

多菌灵：苯并咪唑44号、棉萎灵、贝芬替、枯萎立克、菌立安；

代森锰锌：新万生、大生、大生富、喷克、大丰、山德生、速克净、百乐、锌锰乃浦；

霜脲锰锌：克露、克抗灵、锌锰克绝；

恶霜锰锌：杀毒矾、恶霜锰锌；

甲霜灵：甲霜安、瑞毒霉、瑞毒霜、灭达乐、阿普隆、雷多米尔；

霜霉威盐酸盐：普力克、霜霉威、丙酰胺；

三乙膦酸铝：乙磷铝、三乙磷酸铝、乙膦铝、疫霉灵、疫霜灵、霜疫灵、霜霉灵、克霜灵、霉菌灵、霜疫净、磷酸乙酯铝、藻菌磷、三乙基磷酸铝、霜霉净、疫霉净、克菌灵；

琥乙膦铝：百菌通、琥乙磷铝、羧酸磷铜、DTM、DTNZ；

三唑酮：粉锈宁、百理通、百菌酮、百里通；

腐霉利：速克灵、扑灭宁、二甲菌核利、杀霉利；

异菌脲：扑海因、桑迪恩、依普同、异菌咪；

乙烯菌核利：农利灵、烯菌酮、免克宁；

氢氧化铜：丰护安、根灵、可杀得、克杀得、冠菌铜；

丁戊已二元酸铜：琥珀肥酸铜、琥胶肥酸铜、琥珀酸铜、二元酸铜、角斑灵、滴涕、DT、DT杀菌剂；

络氨铜：硫酸甲氨络合铜、胶氨铜、消病灵、瑞枯霉、增效抗枯霉；

络氨铜锌：抗枯宁、抗枯灵；

抗霉菌素120：抗霉菌素、120农用抗菌素、TF-120、农抗120；

多抗霉素：多氧霉素、多效霉素、保利霉素、科生霉素、宝丽安、兴农606、灭腐灵、多克菌；

春雷霉素：加收米、春日霉素、嘉赐霉素；

盐酸吗啉胍铜：病毒A、病毒净、毒克星、毒克清；

菌毒清：菌必清、菌必净、灭净灵、环中菌毒清；

代森胺：阿巴姆、铵乃浦；

敌磺钠：敌克松、地可松、地爽；

甲基立枯磷：利克菌、立枯磷；

乙霉威：万霉灵、抑菌灵、保灭灵、抑菌威；

硫菌霉威：抗霉威、甲霉灵、抗霉灵；

多霉威：多霉灵、多霜清、多霉威；

恶醚唑：世高、敌萎丹；

溴菌腈：休菌清、炭特灵、细菌必克；

氟哇唑：福星、农星、杜邦新星、克菌星；

杀线虫剂

溴甲烷：溴代甲烷、一溴甲烷、甲基烷、溴灭泰；

硫线磷：克线丹、丁线磷；

棉隆：迈隆、必速灭、二甲噻嗪、二甲硫嗪；

除草剂

甲草胺：灭草胺、拉索、拉草、杂草锁、草不绿、澳特拉索；

乙草胺：禾耐斯、消草胺、刈草安、乙基乙草安；

仲丁灵：双丁乐灵、地乐胺、丁乐灵、止芽素、比达宁、硝基苯胺灵；

氟乐灵：茄科灵、特氟力、氟利克、特福力、氟特力；

二甲戊灵：施田补、除草通、杀草通、除芽通、胺硝草、硝苯胺灵、二甲戊乐灵；

扑草净：扑灭通、扑蔓尽、割草佳；

嗪草酮：赛克、立克除、赛克津、赛克嗪、特丁嗪、甲草嗪、草除净、灭必净；

草甘膦：农达、镇草宁、草克灵、奔达、春多多、甘氨磷、嘉磷塞、可灵达、农民乐、时拨克；

禾草丹：杀草丹、灭草丹、草达灭、除草莠、杀丹、稻草完；

喹禾灵：禾草克、盖草灵、快伏草；

稀禾定：拿捕净、乙草丁、硫乙草灭；

植物生长调节剂

荼乙酸：A-荼乙酸、NAA；

2,4-滴：2,4-D、2,4-二氯苯氧乙酸；

赤霉素：赤霉酸、奇宝、九二O、GA3；

乙烯利：乙烯灵、乙烯磷、一试灵、益收生长素、玉米健壮素、2-氯乙基膦酸、CEPA、艾斯勒尔；

丁酰肼：比久、调节剂九九五、二甲基琥珀酰肼、B9、B-995；

矮壮素：三西、西西西、CCC、稻麦立、氯化氯代胆碱；

甲哌鎓：缩节胺、甲呱啶、助壮素、调节啶、健壮素、缩节灵、壮棉素、棉壮素；

多效唑：氯丁唑；

具有超疏水叶片表面的农作物蔬菜有以下几种，水稻、小麦、紫甘蓝、黄瓜、茄子等。以上几种仅作为本发明的示例，其并不限定本发明的保护范围，本发明的农药添加剂还可以用除本发明所述的具有超疏水叶片表面的农作物蔬菜以外的其他的具有超疏水、疏水表面的农作物蔬菜，或其他植物等。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种在超疏水表面上防止液滴反弹和溅射的组合物，其特征在于，按照质量百分比计，所述组合物包括：有机硅助剂0.1％-1％、聚氧乙烯醚0.01％-1％、硅溶胶1％-10％。

2.根据权利要求1所述的一种在超疏水表面上防止液滴反弹和溅射的组合物，其特征在于，所述有机硅助剂主要是聚氧乙烯三硅氧烷或其改性产物，其临界胶束浓度小于0.01％；在0.1％浓度时其平衡表面张力即可达到20.5mN/m。

3.根据权利要求1所述的一种在超疏水表面上防止液滴反弹和溅射的组合物，其特征在于，所述聚氧乙烯醚为分子量在100万到500万的聚氧乙烯醚。

4.根据权利要求1所述的一种在超疏水表面上防止液滴反弹和溅射的组合物，其特征在于，所述硅溶胶为粒径在10-20nm的二氧化硅水溶胶。

5.根据权利要求1所述的一种在超疏水表面上防止液滴反弹和溅射的组合物，其特征在于，所述超疏水表面为超疏水叶片表面。

6.根据权利要求5所述的一种在超疏水表面上防止液滴反弹和溅射的组合物，其特征在于，所述超疏水叶片表面为水稻、小麦、紫甘蓝、黄瓜或茄子的叶片表面。

7.一种在超疏水叶片表面上防止液滴反弹和溅射的农药添加剂，其特征在于，将权利要求1-6任一项所述的在超疏水表面上防止液滴反弹和溅射的组合物加入到质量百分比为88.9-98.79％的水中进行复配搅拌得到。

8.权利要求9所述的一种在超疏水叶片表面上防止液滴反弹和溅射的农药添加剂在农药喷洒中的应用。