农药加工的基本概念与.ppt
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1、第一章农药加工的基本概念与原理,第一节 农药加工的基本概念,一、农药制剂与剂型 在原药中加入适当的辅助剂,制成便于使用的形态,这一过程叫做农药加工(pesticide processing)。加工后的农药,具有一定的形态、组分、规格,称作农药剂型(pesticide formulation)。一种剂型可以制成不同含量和不同用途的产品。这些产品统称为制剂(pesticide preparations)。,中国农业百科全书农药卷做了如下定义,中国农业百科全书农药卷做了如下定义:农药加工是将农药原药配制成商品制剂的生产过程。农药剂型加工主要是应用物理化学原理,研究各种助剂的作用和性能,采取适当加工方
2、法,以求改进原药的理化性状、贮藏稳定性和使用安全性,并能适应各种应用技术对分散体系的要求。农药剂型是具有一定组分和规格的农药加工形态。一种剂型可以制成多种不同用途、不同含量的产品,称为农药制剂。,二、剂型加工的作用,1.赋形 2、稀释作用 3、稳定作用 4、控制原药释放的速度 5、高毒农药低毒化 6、扩大使用方式和用途 7、优化生物活性 8、混合制剂具有兼治、延缓抗药性发展、提高安全性的作用,三、影响选择农药剂型的主要因素,对于每种农药来说,剂型选择得当与否与它的推广应用、经济效益和社会效益,有着直接关系。影响农药剂型选择的因素主要有以下几方面。1、原药的物理性质和化学性质这里的物理性质包括形
3、态、熔点、溶解度、挥发度等,化学性质包括水解稳定性、热稳定性等。2、防治对象的特性由于每种有害生物都有一些特性,因此,一种原药虽有多种剂型可用于防治某一特定有害生物,但是其中某种剂型对这种特定的有害生物防治效果最好。,3.使用技术的要求使用方式是飞机施药,还是地面喷洒;是喷粉、还是喷雾、还是烟熏;使用的目的,是速效、还是长残效;使用技术要求不同,选择的剂型也不同。4.施药时的天气条件局部的气象条件也是影响选择剂型的重要因素。例如,使用杀虫双防治水稻螟虫等害虫,由于飘逸能使稻田附近的桑树叶上沾上杀虫双,使蚕中毒,若使用杀虫双粒剂则比较安全。,5、加工成本及市场竞争力农药是商品,因此,选择剂型必须
4、考虑加工成本及在市场上的竞争力,否则,即使是优良的剂型,推广也会遇到许多困难。6、植物的局部生态条件也会影响剂型的选择如温室大棚内使用烟剂防治效果理想,森林及竹林等一般生长在山坡上,植株高大,且又缺水,通常使用烟剂比使用其他剂型的效果要好。,第二节 农药加工的基本原理,为了有效、经济及安全地使用农药,必须将原药加工成合理的剂型和制剂。在农药加工过程中,任何制剂和剂型都是在原药的基础上添加各种助剂加工而成。,根据助剂的作用原理,可将其分为以下4个主要类型:,1、农药有效成分的分散包括分散剂、乳化剂、溶剂、稀释剂、载体及填料.2、有助于发挥药效或延长药效;包括稳定剂、控制释放助剂及增效剂等.3、有
5、助于防治对象接触或吸收农药;包括润湿剂、渗透剂、展着剂及黏着剂等.4、增加安全性及使用方便。包括漂移剂、安全剂、解毒剂、消泡剂及警戒色。随着科学的发展,农药助剂的概念也在不断的扩大和完善。如为加工悬浮剂而引入悬浮助剂,其中触变剂、增稠剂及吸引剂都是近年才发展应用的.,一、农药加工和使用中的润湿原理,润湿及润湿过程固体表面上的气体被水或水溶液所取代,形成覆盖面的过程。润湿包括。在农药加工,固体农药制剂对水和农药稀释液喷洒到靶标生物的工程中,表面活性剂的润湿作用是一种极为重要和普遍的物理化学现象。其中之一是:可湿性粉剂固体微粒表面被水润湿,形成稳定的悬浮剂,二是:悬浮剂对昆虫或植物等靶标生物表面的
6、润湿。,二、农药加工中的乳化原理,乳状液 一种液体以细小液珠的形式分散在另一种与它不相溶的液体中所形成的体系。若油为分散相,而水为分散介质,则为“水包油”型乳状液,称为“O/W”。若水为分散相,而油为分散介质,则为“油包水”型乳状液,称为“W/O”。,三、农药加工中的增溶作用原理,增溶系指某些物质在表面活性的作用下,在溶剂中的溶解度显著增加的现象。表面活性剂的增溶现象不同于一般的溶解作用:其原因有两个方面:前者是形成胶体的溶液,后者是形成的分子溶液。前者不受影响,后者受溶剂的沸点、冰点、渗透压等发生较大变化。,胶束与增溶,表面活性剂加入到水中后,首先在水中表面成单分子定向排列,多余的表面活性剂
7、分子在水中由于其和水分子之间亲和力小于水分子之间的亲和力,故表面活性剂就以数十个或更多的分子或离子结合成一个聚合体,即叫胶束。开始形成胶束“表”的最低浓度为临界胶束浓度CMC,Critical micelle concentration。胶束是由“表”分子的亲油基向内形成的一个极小的非极性中心区,亲水基则向外而成的球状体。,胶束与增溶,尽管胶束的形状、增溶原理、及类型有不同,但通常非极性的被增溶物进入表面活性剂胶束的非极性部位,而起到增溶作用,被增溶物在胶束内可分为4种:,在胶体内部增溶(苯或甲苯)。在表面活性剂分子之间增溶(水杨酸)。在胶束表面增溶(对羟基苯甲酸)。在聚氧乙烯链间增溶(聚氧乙
8、烯链的非离子表面活性剂。),影响增溶作用的因素,a)增溶剂的分子结构、性质及浓度【直链碳链越长(CH)长,增溶大】b)被增溶物的分子结构和性质【直链碳链越长(CH)长,增溶小;环化使增溶量增大,不饱和化合物的增溶量较相应饱和化合物要大】c)电解质的影响(离子型增溶剂溶液中加入无机盐增加烃类非极性增容量,而极性则降低)d)温度,四、农药加工中的分散原理,把1种或几种固体或液体微粒均匀地分散在1种液体中就组成了固-液或液-液分散体系。被分散成许多微粒的物质叫分散相,而微粒周围液体叫连续相或分散介质,1.根据分散体的表面化学观点 表面活性剂类分散剂的分散过程包括以下三步。,润湿 在表面活性剂存在的情
9、况下将固体的外部表面润湿,并从内部表面取代空气。固体和凝集体的分裂 用机械能(如超微粉碎机,砂磨机等)将其破碎到规定的粒径细度,并让助剂润湿其表面和内部。分散体的形成、稳定及破坏同时发生 分散体形成后 保持稳定的分散体是关键,2、按照表面活性剂的物理化学和分散体的表面化学理论,农药用表面活性剂的分散作用基本原理主要为吸附作用、表面电荷及位阻障碍3种解释:吸附作用吸附方式:离子交换吸附、离子对吸附、氢键形成吸附、电子极化吸附、憎水作用吸附。表面电荷:离子型分散剂分散粒子带负荷静电场,带有相同电荷的农药粒子间相互排斥。位阻障碍:分散剂的分子吸附在分散固体颗粒上,构成空间屏障,以抵抗分散粒子间的接触
10、。这种空间排斥作用称为分散剂的位阻障碍。,五、控制释放原理,控制释放技术是根据有害生物的发生规律、危害特点,考虑到农药的传统加工剂型、使用方法及环境条件对农药的利用率、防治效果、安全性及环境的影响,从而提出了通过加工技术,使农药有效成分按必须的的剂量和在特定的时间内,持续稳定地释放,以达到经济、有效安全地控制有害生物的目的。该制剂按释放特征可分为缓慢释放、持续释放及定时释放3种。,缓释剂包括,物理型:指利用高分子化合物与农药之间的包埋、掩蔽、吸附等作用,将原药贮存于高分子化合物之中。化学型:指农药与高分子化合物之间通过化学反应结合而成。如微胶囊剂的作用原理是:它由囊核和囊皮两部分组成,囊核为农
11、药及分散体系,囊皮为高分子化合物。其囊内有效成分的释放,依赖于内部蒸气压、渗透压的渗透、浓度梯度的扩散、腐蚀破裂处的溶出等作用,而外界的压力、切割、摩擦、热、溶剂的化学腐蚀和生物降级也起重要的作用。,六、起泡和消泡原理,含有表面活性剂的农药乳状液,悬浮液等液体被搅拌、摇震或受冲击时,很容易产生泡沫。农药起泡有二种情况 大多数农药不需要;农药泡沫喷雾技术为新技术消泡加入消泡剂和抗泡剂,泡沫是空气被包围在表面活性剂液膜中的一种现象。抗泡剂:未起泡前加入,达到控制发泡和泡沫的积累 消泡剂:泡沫迅速破灭,不产生积累,HLB值达到1216时,常具有起泡性能,HLB值为13时常具有消泡性能。,第二章 农药
12、助剂,第一节 农药助剂的概念、功能和分类一、农药助剂的概念农药助剂(pesticide adjuvants)是农药制剂加工和应用中使用的除农药有效成分以外的其它辅助物的总称。,表1 农药加工剂型与助型 粉剂填料,稳定剂,抗结快剂,防漂移剂,防静电剂,警戒色素 可湿性粉剂 填料,湿润剂,分散剂,渗透剂,稳定剂,消泡剂,展着剂乳油溶剂,助溶剂,乳化剂,分散剂,稳定剂,消泡剂,增效剂颗粒剂载体,胶粘剂,稳定剂,分散剂,湿润剂,包衣剂,崩解剂悬浮剂填料,液体介质,分散剂,湿润剂,乳化剂,渗透剂酸度调节剂,抗凝聚剂,稳定剂,抗冻剂,防腐剂,色素,微胶囊剂溶剂,填料,乳化剂,湿润剂,分散剂,稳定剂,超低溶
13、量剂溶剂,助溶剂,乳化剂,分散剂,湿润剂,展着剂片剂,丸剂 填料,胶粘剂,湿润剂,展着剂,稳定剂,警戒色素气雾剂溶剂,喷射剂,乳化剂,芳香剂烟剂燃料,助燃剂,发烟剂,燃烧温度控制剂,二、农药助剂的功能,1、有助于有效成分的分散,包括分散剂、乳化剂、溶剂、稀释剂、填料和载体等。2、有助于处理对象接触和吸收农药,包括润湿剂、渗透剂和展着剂等。3、有助于发挥药效、延长和增强药效,包括稳定剂、控制释放助剂和增效剂等。4、增进安全和方便,包括防漂移剂、防尘剂、药害减轻剂、消泡剂、起泡剂和警戒色等。,三、农药助剂的分类,1、溶剂(solvent)2、助溶剂(cosolvents)3、乳化剂(emulsif
14、iers,emulsifying agents)4、润湿剂(wetting agents)5、分散剂(dispersing agents)6、粘着剂(stickers)7、稳定剂(stabilizers),四、农药助剂与农药应用技术,低容量和超低容量喷雾技术中加入制剂溶剂和药害减轻剂;发泡喷雾技术中加入起泡剂和稳泡剂;静电喷雾技术中加入可控雾滴直径用的溶剂及系统抗静电剂;抗蒸腾剂或防漂移剂。特殊的臭味拒食助剂以及特种色料,对防误服中毒都有预警效果。,第二节 农药表面活性剂,一、表面活性剂的概念表面活性剂(surface active agent,或surfactant,简写SAA)是一种具有表
15、面活性的化合物,它溶于液体,特别是水中,在低浓度时也能在液体或气体表面或其它界面上定向吸附,使表面张力或界面张力显著降低。,一、表面活性剂的概念表面活性:指能改变表面或界面的物理化学性质(力学、电学、光学和化学等)并明显降低其表面张力或界面张力的作用。,二、表面活性剂的结构两亲化合物(amphiphile或amphiphilic compounds)。,农药表面活性剂分子结构一般是由极性基和非极性基构成,具有不对称结构。它的极性基易溶于水即具有亲水性质,称亲水基团(Hydrophilic Group);而长链烃基(非极性基)易溶于油,具有亲油性质,称亲油基团(Lipophilic Group)
16、又称疏水基团,憎水基团。,两亲分子结构只是表面活性剂的一个必要条件,但并不是充分条件。只有分子内亲油基团(lipophilic group)和亲水基团(hydrophilic group)之间达到一种适当的平衡,才能显示出表面活性剂的特性,因而才能称为表面活性剂。,三、表面活性剂的分类,1、阴离子型表面活性剂(anionic SAA)是指具有阴离子亲水性基团和油溶性的亲油基团组成的表面活性剂,在水相或油相中会解离成带电荷的阴离子,其助剂的功能主要由带负电荷的离子来实现。代表为十二烷基硫酸钙。其占生产比重大,约占世界表面活性剂总量的40%,主要用作洗涤剂、润湿剂、发泡剂和乳化剂。如农乳500、拉
17、开粉BNS和烷基聚氧乙烯醚磷酸盐等。,代表为十二烷基硫酸钙,2、阳离子型表面活性剂(cationic SAA)由阳离子的亲水基和亲油基组成。在水相或油相中可电离成带电荷的阳离子,而起表面活性剂作用的是带正电荷的阳离子成分。溶于水时亲水基带正电荷,具有很强的表面吸附能力,主要用作防水剂、抗静电剂和固色剂等,用在某些除草剂中作用突出。如表面活性剂1631Br。大部分是有机胺的衍生物,如胺盐型、季铵盐型、吡啶盐型。,3、非离子型表面活性剂(non-ionic SAA)非离子表面活性剂比离子型表面活性剂具有优越性,非离子型表面活性剂在水中不离解,溶于水时,不是离子状态,稳定性高,疏水基和亲水基在同一分
18、子上,分别起到亲水和亲油的作用,它不受溶液中电解质和溶液pH值的影响,而且能与其它类型的表面活性剂很好地相容,达到混合使用的目的,4、两性表面活性剂非离子-阴离子型、非离子-阳离子型、阴离子-阳离子型。,5、高分子型表面活性剂,把分子量在2000u以上的称为高分子农药表面活性剂非离子型和阴离子型:种类最多,性能较好,范围甚广,用量需求大,成本也相对较低;阳离子表面活性剂:性能特殊,成本较高,只在少数场合适用。两性离子表面活性剂目前在香波及洗涤剂中应用较多。,四、表面活性剂的特性,降低表面张力,临界胶束浓度(critical micelle concentration,简写CMC):表面活性剂溶
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