Agen pembasah dalam formulasi racun perosak – fungsi dan kepentingan

Keberkesanan penyemburan bergantung kepada banyak faktor. Salah satu faktor utama ialah keupayaan larutan racun perosak untuk kekal pada tumbuhan. Hidrofobisiti semula jadi daun mengurangkan keberkesanan produk perlindungan tumbuhan dengan ketara, kerana titisan melantun dan mengalir keluar. Penambahan agen pembasah pada formulasi mengubah sifat racun perosak cecair. Ini biasanya merupakan molekul aktif permukaan, yang direka khas untuk mengurangkan ketegangan permukaan air. Nilainya yang tinggi boleh menjadi cabaran serius dalam pelbagai industri, termasuk pertanian [ 1, 2].

Bagaimanakah agen pembasahan berfungsi?

Kecekapan penyemburan yang rendah merupakan cabaran utama dalam pertanian. Langkah pertama dalam mengoptimumkan prestasi racun perosak adalah untuk memahami kesan komponen individu formulasi terhadap sifatnya. Dalam konteks ini, agen pembasah mempunyai fungsi yang ditakrifkan dengan ketat ^{[ 1, 2]} :

– Mengurangkan tegangan permukaan cecair – tegangan permukaan air secara semula jadi tinggi. Permukaannya menawarkan rintangan yang kuat terhadap daya luaran kerana molekul berhampiran sempadan fasa tertarik ke dalam oleh molekul bersebelahan. Agen pembasah direka bentuk untuk mengurangkan tegangan permukaan. Ini boleh dilakukan kerana struktur ciri mereka. Molekul agen pembasah terdiri daripada dua bahagian: hidrofilik dan hidrofobik. Terserap di sempadan fasa, hasil daripada susunan khusus mereka, ia memutuskan rangkaian ikatan hidrogen yang bertanggungjawab terhadap daya kohesif antara molekul individu.

– Meningkatkan luas sentuhan – apabila setitik cecair mengenai permukaan pepejal, ia pada mulanya merebak merentasinya disebabkan oleh inersia, tetapi kelakuan selanjutnya bergantung pada banyak parameter, yang paling penting ialah saiz titisan, kelajuannya, kebolehbasahan permukaan dan ketegangan permukaan. Mengurangkan sudut pembasahan menjadikan cecair merebak dengan lebih baik – ia boleh meliputi kawasan yang lebih besar, termasuk keseluruhan daun dan batang, kerana titisan cembung sfera merata untuk membentuk lapisan seragam. Sebaliknya, menurunkan tegangan permukaan mengurangkan tenaga yang diperlukan untuk menyebarkan titisan ke atas permukaan, sekali gus melemahkan sifat kohesif cecair dan menguatkan sifat pelekatnya.

– Menyokong penyusupan stomata – pengedaran semburan cecair yang lebih berkesan bermakna bahan aktif sampai ke bahagian tumbuhan yang sukar dicapai. Pengurangan tegangan permukaan dan sudut pembasahan oleh agen pembasahan dalam racun perosak menggalakkan penembusan cecair semburan melalui stomata, membolehkan penembusan dan penyerapan yang lebih dalam ke dalam tisu tumbuhan. Mekanisme ini meningkatkan keberkesanan rawatan, membolehkan pengurangan dos bahan yang digunakan sambil meminimumkan risiko fitotoksisiti.

– Mengurangkan kelikatan suspensi dan menyokong tindakan dispersan – formulasi suspensi memerlukan homogenisasi awal menggunakan pengadun berkelajuan tinggi dan pengisaran dalam kilang manik. Disebabkan molekul kecilnya, agen pembasah mudah alih, cepat mencapai permukaan yang baru terbentuk semasa pengisaran, menjerap, mengurangkan geseran antara butiran dan menurunkan kelikatan suspensi. Ini penting semasa pengisaran, kerana ia menghalang penjanaan haba yang berlebihan dan mengurangkan tenaga yang diperlukan. Agen pembasah juga membantu molekul dispersan menjerap pada butiran dan mengisi ruang di antara mereka, menjadikan suspensi lebih stabil.

Agen pembasahan dalam pertanian – kunci kepada penyemburan yang berkesan

Walaupun pertanian moden sentiasa mencari penyelesaian baharu untuk menyokong pengeluaran pertanian, ia terus mengambil inisiatif untuk meningkatkan keberkesanan penyelesaian sedia ada. Bahan tambahan kepada formulasi racun perosak memberi kesan yang ketara kepada keberkesanan penyemburan, menyelesaikan masalah yang terhasil daripada kehadiran lapisan kutikula hidrofobik dan rambut yang menutupi daun tumbuhan ^{[ 3]} .

Salah satu kelebihan utama penggunaan agen pembasahan dalam pertanian ialah peningkatan ketara dalam kawasan yang diliputi oleh semburan . Cecair kerja diagihkan secara sama rata ke seluruh tumbuhan, walaupun di kawasan yang sukar dicapai. Bahan racun perosak, yang sampai ke tumbuhan tanpa gangguan, berfungsi dengan lebih baik dan, hasilnya, membolehkan pemilihan dos optimum. Biasanya, kecekapan penyemburan yang lebih tinggi bermakna dos yang lebih kecil diperlukan. Selain melindungi alam sekitar, ini adalah peluang untuk mengurangkan kos keseluruhan dan mencapai penjimatan sebenar ^{[ 3]} .

PCC Exol sebagai pengeluar agen pembasahan profesional untuk formulasi produk perlindungan tumbuhan?

Pemilihan agen pembasahan yang betul adalah berdasarkan beberapa kriteria penting. Isu asasnya ialah keserasian dengan bahan-bahan lain dalam formulasi, serta ketiadaan sebarang kesan negatif terhadap tumbuhan yang digunakan racun perosak. Sifat fizikokimia seperti kelarutan air dan rintangan terhadap keadaan persekitaran juga tidak kalah penting.

Bahan yang dipanggil surfaktan digunakan untuk meningkatkan sifat pembasahan formulasi racun perosak. Ini adalah kumpulan sebatian yang sangat pelbagai dengan sifat aktif permukaan. Ciri ciri mereka ialah struktur amfifilik molekul, yang terdiri daripada apa yang dipanggil "kepala" (bahagian hidrofilik dengan afiniti tinggi untuk sebatian polar) dan "ekor" (berinteraksi kuat dengan sebatian bukan polar). Walau bagaimanapun, dalam kebanyakan kes, surfaktan mempunyai struktur yang lebih kompleks, dengan rantai linear panjang sebagai kumpulan hidrofilik, rantai bercabang sebagai kumpulan hidrofobik, dan mungkin juga mengandungi beberapa kumpulan hidrofilik atau liofilik di lokasi yang berbeza. Struktur unik ini membolehkan surfaktan mengurangkan ketegangan permukaan antara fasa yang berbeza, memudahkan penyebaran cecair dan pembasahan permukaan. Perlu diingatkan bahawa kinetik surfaktan dalam mengurangkan tegangan permukaan dalam larutan racun perosak bergantung pada bahagian hidrofilik dan hidrofobik berfungsi pada struktur molekul ^{[4, 5]} .

Bergantung pada kehadiran kumpulan dan casnya, surfaktan dibahagikan kepada anionik , kationik , bukan ionik dan amfoterik , yang mempunyai kumpulan kationik dan anionik.

Memilih surfaktan yang betul bukanlah mudah. ​​Surfaktan anionik mempunyai sifat pembuih yang baik, manakala surfaktan kationik (seperti ROKAmin K15K ) menghasilkan buih yang jauh lebih sedikit tetapi toksik kepada tumbuhan dengan mengikat fosfolipid bercas negatif dan merosakkan membran sel, jadi ia tidak disyorkan untuk disembur. Pada kepekatan yang sama dan dengan struktur yang serupa, surfaktan ionik menunjukkan tegangan permukaan yang lebih tinggi dan keupayaan yang lebih lemah untuk mengatur diri mereka pada sempadan fasa berbanding surfaktan bukan ionik, disebabkan oleh interaksi tolakan yang disebabkan oleh kumpulan yang dinamakan serupa. Tambahan pula, kehadiran cas yang boleh terkumpul oleh daun. Daun biasanya mengambil cas negatif disebabkan oleh kehadiran kumpulan karboksil dan fenolik serta penjerapan anion yang lebih baik oleh permukaan daun. Sebaliknya, daun mengambil cas positif dengan lebih jarang, dan ini hanya boleh berlaku dalam keadaan tertentu ^{[ 4, 5]} .

Oleh itu, surfaktan yang paling biasa digunakan adalah bukan ionik, dan kepekatannya sering ditentukan berdasarkan hubungan antara pengurangan tegangan permukaan, penjanaan buih dan kecekapan pertumbuhan tumbuhan sebagai fungsi kepekatan. Tidak digalakkan untuk melebihi kepekatan agen pembasahan yang disyorkan, kerana telah diperhatikan bahawa melebihi kepekatan miselisasi kritikal untuk surfaktan tertentu tidak menghasilkan hasil yang lebih baik; sebaliknya, ia boleh mengurangkan keberkesanan penyemburan dan juga menghalang pertumbuhan tanaman. Secara amnya, penggunaan jumlah surfaktan yang berbeza membawa kepada sifat pembasahan yang berbeza ^{[ 4, 5]} .

Antara surfaktan, sebatian organosilikon , yang dikenali sebagai polisiloksana, perlu diberi perhatian khusus. Ini adalah polimer yang strukturnya mengandungi atom silikon dan oksigen yang dihubungkan dalam rantai atau rangkaian. Ia juga boleh diubah suai dengan menambah polietilena glikol (PEG) untuk pengemulsian yang lebih baik dalam air. Bahan tambahan kepada formulasi berdasarkan polisiloksana sangat berkesan. Surfaktan ini memastikan penyerapan yang cepat dan pengekalan agrokimia yang tinggi dalam tumbuhan. Ia juga tahan terhadap larut lesap melalui hujan atau pengairan, berbanding agen pembasahan lain. Ia tidak toksik, tetapi boleh terbiodegradasi pada tahap yang terhad disebabkan oleh ikatan silikon-karbonnya yang stabil ^[4] .

Satu lagi kumpulan surfaktan yang digunakan secara meluas ialah sebatian berasaskan alkohol – terutamanya alkohol lemak teralkoksilasi ( kumpulan produk ROKanol ). Ia biasanya mempunyai HLB dalam julat 8-14. Nilai ini mencukupi untuk surfaktan larut dalam air dan tidak terlalu tinggi sehingga titisan semburan menjadi terlalu hidrofilik. Nilai HLB yang sesuai membolehkannya merebak dengan lebih baik di atas lapisan kutikula daun. Siri ROKAnol L, D, DB, GA, ID, IT dan NL wajar diberi perhatian khusus di sini. Alkohol berlemak bukan sahaja menjalani etoksilasi tetapi juga propoksilasi untuk memberikannya sifat berbuih rendah. Satu contoh di sini ialah siri ROKAnol LP , yang tidak menghasilkan buih. Kelebihan utamanya ialah ia boleh diperolehi daripada bahan mentah semula jadi, contohnya minyak kelapa (ROKAnole L dan O) ^{[4, 5]} .

Kopolimer blok EO/PO ( kumpulan produk ROKAmer ) , yang juga mempunyai struktur amfifilik, juga boleh digunakan sebagai agen pembasahan. Bahagian hidrofilik terdiri daripada unit etilena oksida, dan bahagian hidrofobik terdiri daripada unit propilena oksida. Kadangkala ia juga mungkin mempunyai serpihan EO/PO rawak (ROKAmer B4000), yang menurunkan takat leburnya dan memberikannya sifat berbuih rendah. Selepas menyembur, ia mengekalkan kelembapan untuk tempoh masa yang lebih lama, yang memberikan bahan aktif lebih banyak masa untuk diserap oleh tumbuhan. Kopolimer EO/PO juga mempamerkan sifat penyebaran dan penstabilan ampaian ( ROKAmer 6500 , 6500W , 6500BW dan ROKAmer 1010 ), terutamanya pada berat molekul sederhana, itulah sebabnya ia dinilai dalam formulasi SC dan FS ^{[4, 5]} .

Agen pembasahan dengan kumpulan anionik digunakan agak kurang kerap dalam formulasi produk perlindungan tumbuhan. Ini biasanya sulfat (kumpulan produk SULFOROKAnol dan SULFOBURSZTYNIAN ) atau ester fosforik ( kumpulan produk EXOfos ). Satu lagi kumpulan, kali ini surfaktan amfoterik, ialah betain (kumpulan produk ROKAmina), dengan ROKAmina K30B menjadi sangat popular. Perlu juga dinyatakan bahawa ia sering dipilih untuk formulasi SL dengan glifosat kerana kesan sinergi tambahannya. Surfaktan ini kurang kerap dipilih kerana sifat pembuihnya, tetapi ia juga digunakan, terutamanya dalam beberapa formulasi SL ^{[ 4, 5]} .

Secara ringkasnya: Pilihan agen pembasah yang digunakan dalam formulasi produk perlindungan tumbuhan adalah sangat luas, dan produk baharu sentiasa dibangunkan untuk memenuhi keperluan pengeluar. Baru-baru ini, surfaktan yang diperoleh secara semula jadi yang mudah terbiodegradasi, neutral terhadap alam sekitar dan tidak menimbulkan ancaman kepada pengguna semakin penting. Trend ini semakin mendapat momentum dan dikaitkan dengan kesedaran alam sekitar yang semakin meningkat dalam kalangan masyarakat.

Baca juga: Agen pembasah dalam baja foliar