Змочувальні агенти в пестицидних препаратах – функція та значення

Ефективність обприскування залежить від багатьох факторів. Одним із ключових є здатність розчину пестициду залишатися на рослинах. Природна гідрофобність листя значно знижує ефективність засобів захисту рослин , оскільки краплі відскакують і стікають. Додавання змочувальних агентів до рецептури змінює властивості рідких пестицидів. Зазвичай це поверхнево-активні молекули, спеціально розроблені для зниження поверхневого натягу води. Її високий вміст може бути серйозною проблемою в різних галузях промисловості, включаючи сільське господарство [ 1, 2].

Як працюють змочувальні речовини?

Низька ефективність обприскування є ключовою проблемою в сільському господарстві. Першим кроком в оптимізації дії пестицидів є розуміння впливу окремих компонентів рецептури на її властивості. У цьому контексті змочувальні агенти мають суворо визначені функції ^{[ 1, 2]} :

– Зниження поверхневого натягу рідин – поверхневий натяг води природно високий. Її поверхня забезпечує сильний опір зовнішнім силам, оскільки молекули поблизу фазового кордону притягуються всередину сусідніми молекулами. Змочувальні агенти призначені для зниження поверхневого натягу. Це можливо завдяки їхній характерній структурі. Молекули змочувального агента складаються з двох частин: гідрофільної та гідрофобної. Адсорбуючись на фазовому кордоні, завдяки своєму специфічному розташуванню вони розривають мережу водневих зв’язків, які відповідають за сили когезії між окремими молекулами.

– Збільшення площі контакту – коли крапля рідини потрапляє на тверду поверхню, вона спочатку розтікається по ній завдяки інерції, але її подальша поведінка залежить від багатьох параметрів, найважливішими з яких є розмір краплі, її швидкість, змочуваність поверхні та поверхневий натяг. Зменшення кута змочування покращує розподіл рідини – вона може покривати більшу площу, включаючи ціле листя та стебла, оскільки сферичні, опуклі краплі сплющуються, утворюючи рівномірний шар. У свою чергу, зниження поверхневого натягу зменшує енергію, необхідну для розподілу крапель по поверхні, тим самим послаблюючи когезійні властивості рідини та посилюючи її адгезійні властивості.

– Підтримка інфільтрації продихів – ефективніший розподіл рідкого розпилення означає, що активні речовини досягають навіть важкодоступних частин рослини. Зменшення поверхневого натягу та кута змочування за допомогою змочувальних агентів у пестицидах сприяє проникненню рідини для розпилення через продихи, забезпечуючи глибше проникнення та всмоктування в тканини рослин. Цей механізм підвищує ефективність обробки, дозволяючи зменшити дозу використовуваної речовини, мінімізуючи ризик фітотоксичності.

– Зменшення в’язкості суспензій та підтримка дії диспергаторів – суспензійні рецептури вимагають попередньої гомогенізації за допомогою високошвидкісного змішувача та подрібнення в бісерному млині. Завдяки своїм малим молекулам, змочувальні агенти є рухливими, швидко досягають новоутворених поверхонь під час подрібнення, адсорбуються, зменшуючи тертя між зернами та знижуючи в’язкість суспензії. Це важливо під час подрібнення, оскільки запобігає надмірному виділенню тепла та зменшує необхідні витрати енергії. Змочувальні агенти також допомагають молекулам диспергатора адсорбуватися на зернах та заповнювати проміжки між ними, роблячи суспензії більш стабільними.

Зволожувальні речовини в сільському господарстві – ключ до ефективного обприскування

Хоча сучасне сільське господарство постійно шукає нові рішення для підтримки сільськогосподарського виробництва, воно продовжує вживати ініціатив щодо підвищення ефективності існуючих. Добавки до пестицидних рецептур суттєво впливають на ефективність обприскування, вирішуючи проблеми, що виникають через наявність гідрофобного кутикулярного шару та волосків, що покривають листя рослин ^{[ 3]} .

Однією з головних переваг використання змочувальних агентів у сільському господарстві є значне збільшення площі, що покривається обприскуванням . Робоча рідина рівномірно розподіляється по всій рослині, навіть у важкодоступних місцях. Пестицидна речовина, яка безперебійно досягає рослини, діє краще і, як наслідок, дозволяє підібрати оптимальну дозу. Зазвичай, більша ефективність обприскування означає, що потрібні менші дози. Окрім захисту навколишнього середовища, це можливість зменшити загальні витрати та досягти реальної економії ^{[ 3]} .

PCC Exol як виробник професійних змочувальних агентів для розробки засобів захисту рослин?

Вибір правильного змочувального агента ґрунтується на кількох важливих критеріях. Фундаментальним питанням є сумісність з іншими інгредієнтами у рецептурі, а також відсутність будь-якого негативного впливу на рослини, на яких використовується пестицид. Не менш важливими є фізико-хімічні властивості, такі як розчинність у воді та стійкість до умов навколишнього середовища.

Речовини, які називаються поверхнево-активними речовинами, використовуються для покращення змочувальних властивостей пестицидних рецептур. Це дуже різноманітна група сполук з поверхнево-активними властивостями. Їхньою характерною особливістю є амфіфільна структура молекули, що складається з так званої «голови» (гідрофільної частини з високою спорідненістю до полярних сполук) та «хвоста» (сильно взаємодіє з неполярними сполуками). Однак у більшості випадків поверхнево-активні речовини мають складнішу структуру, з довгими лінійними ланцюгами як гідрофільними групами, розгалуженими ланцюгами як гідрофобними групами, а також можуть містити кілька гідрофільних або ліофільних груп у різних місцях. Ця унікальна структура дозволяє поверхнево-активним речовинам знижувати поверхневий натяг між різними фазами, сприяючи розподілу рідин та змочуванню поверхонь. Слід зазначити, що кінетика поверхнево-активних речовин у зниженні поверхневого натягу в розчині пестициду залежить від функціональних гідрофільних та гідрофобних частин молекулярної структури ^{[ 4, 5]} .

Залежно від наявності груп та їх заряду, поверхнево-активні речовини поділяються на аніонні , катіонні , неіонні та амфотерні , які мають як катіонні, так і аніонні групи.

Вибір правильної поверхнево-активної речовини є непростим. Аніонні поверхнево-активні речовини мають хороші піноутворювальні властивості, тоді як катіонні поверхнево-активні речовини (такі як ROKAmin K15K ) утворюють значно менше піни, але є токсичними для рослин, зв’язуючись з негативно зарядженими фосфоліпідами та пошкоджуючи клітинні мембрани, тому їх не рекомендують для обприскування. При тій самій концентрації та з подібною структурою іонні поверхнево-активні речовини демонструють вищий поверхневий натяг і слабшу здатність організовуватися на межі фаз, ніж неіонні поверхнево-активні речовини, через відштовхувальну взаємодію, спричинену однойменними групами. До цього додається наявність зарядів, які можуть накопичуватися листям. Листя зазвичай набуває негативних зарядів завдяки наявності карбоксильних та фенольних груп і кращій адсорбції аніонів поверхнею листя. З іншого боку, листя набуває позитивних зарядів набагато рідше, і це може відбуватися лише за певних умов ^{[ 4, 5]} .

Тому найчастіше використовуваними поверхнево-активними речовинами є неіоногенні, а їх концентрація часто визначається на основі співвідношення між зниженням поверхневого натягу, утворенням піни та ефективністю росту рослин як функції концентрації. Не рекомендується перевищувати рекомендовані концентрації змочувальних агентів, оскільки було помічено, що перевищення критичної концентрації міцелізації для даної поверхнево-активної речовини не дає кращих результатів; навпаки, це може знизити ефективність обприскування і навіть пригнічувати ріст культур. Загалом, використання різної кількості поверхнево-активних речовин призводить до різних змочувальних властивостей ^{[ 4, 5]} .

Серед поверхнево-активних речовин особливої ​​уваги заслуговують кремнійорганічні сполуки , відомі як полісилоксани. Це полімери, структура яких містить атоми кремнію та кисню, з’єднані в ланцюги або мережі. Їх також можна модифікувати, додаючи поліетиленгліколі (PEG) для кращого емульгування у воді. Добавки до рецептур на основі полісилоксанів є високоефективними. Ці поверхнево-активні речовини забезпечують швидке поглинання та високий рівень утримання агрохімікатів у рослинах. Вони також стійкі до вимивання опадами або зрошенням порівняно з іншими змочувальними агентами. Вони нетоксичні, але біорозкладні в обмеженій мірі завдяки своїм стабільним кремній-вуглецевим зв’язкам ^[4] .

Ще однією широко використовуваною групою поверхнево-активних речовин є сполуки на основі спиртів – переважно алкоксильовані жирні спирти ( група продуктів ROKanol ). Зазвичай вони мають HLB в діапазоні 8-14. Цього значення достатньо для розчинення поверхнево-активних речовин у воді та не настільки високого, щоб краплі розпилення стали занадто гідрофільними. Відповідне значення HLB дозволяє їм краще розподілятися по кутикулярному шару листя. Особливої ​​уваги заслуговують серії ROKAnol L, D, DB, GA, ID, IT та NL . Жирні спирти піддаються не тільки етоксилюванню, але й пропоксилюванню, що надає їм властивостей низького піноутворення. Прикладом тут є серія ROKAnol LP , яка не утворює піни. Їхньою великою перевагою є те, що їх можна отримати з натуральної сировини, наприклад, кокосової олії (ROKAnole L та O) ^{[4, 5]} .

Блок-сополімери EO/PO ( група продуктів ROKAmer ) , які також мають амфіфільну структуру, також можуть використовуватися як змочувачі. Гідрофільна частина складається з ланок етиленоксиду, а гідрофобна частина – з ланок пропіленоксиду. Іноді вони також можуть мати випадковий фрагмент EO/PO (ROKAmer B4000), що знижує їхню температуру плавлення та надає їм властивостей низького піноутворення. Після обприскування вони утримують вологу протягом тривалішого періоду часу, що дає активній речовині більше часу для засвоєння рослиною. Сополімери EO/PO також проявляють диспергуючі та стабілізуючі суспензійні властивості ( ROKAmer 6500 , 6500W , 6500BW та ROKAmer 1010 ), особливо при середніх молекулярних масах, тому вони цінуються в рецептурах SC та FS ^{[4, 5]} .

Змочувачі з аніонною групою використовуються дещо рідше в рецептурах засобів захисту рослин. Зазвичай це сульфати (групи продуктів SULFOROKAnol та SULFOBURSZTYNIAN ) або фосфорні ефіри ( група продуктів EXOfos ). Інша група, цього разу амфотерних поверхнево-активних речовин, – це бетаїни (група продуктів ROKAmina), де особливо популярним є ROKAmina K30B . Варто також зазначити, що їх часто обирають для рецептур SL з гліфосатом через їх додатковий синергетичний ефект. Ці поверхнево-активні речовини рідше обирають через їхні піноутворювальні властивості, але їх також використовують, особливо в деяких рецептурах SL ^{[ 4, 5]} .

Підсумовуючи: Вибір змочувальних агентів, що використовуються в рецептурах засобів захисту рослин, дуже широкий, і постійно розробляються нові продукти, щоб відповідати вимогам виробників. Останнім часом все більшого значення набувають поверхнево-активні речовини природного походження, які легко біорозкладні, екологічно нейтральні та не становлять загрози для споживачів. Ця тенденція набирає обертів і пов’язана зі зростанням екологічної свідомості суспільства.

Читайте також: Змочувальні агенти в позакореневих добривах