汪嬌,周壽芳,王佳,李文兵,劉皇見,吳李瑞
(安徽國星生物化學有限公司,安徽省雜環重點實驗室,安徽馬鞍山243100)
二十世紀70年代,市場上開發了一批又一批的有機磷除草劑,在80年代初,日本明治制果公司在從放線菌發酵液中篩選殺菌劑時發現有藥害,得到啟發從而開發出除草劑雙丙氨膦。1981年(Hoechst)AgrEvo公司根據雙丙氨膦的化學結構開發了草銨膦,實驗得到該種物質具有很好的除草性質。常用化學法合成的草銨膦具有D-、L-兩種結構,而只有L-草銨膦具有除草效果。為了獲得更好的除草效果,目前,研究者從精制草銨膦轉到合成單獨存在的L-草銨膦[1-2]。
L-草銨膦屬于磷酸類除草劑,是谷胺酰胺抑制劑,具有部分內吸作用的非選擇性觸殺除草劑。與傳統的除草劑相比,具備高效滅生除草活性,能夠明顯減少化學農藥施用量,且不會使土壤板結;L-草銨膦對部分多年生、耐受草甘膦的惡性雜草的去除效果更好。L-草銨膦不僅低毒、高效、殺草廣譜,且環境兼容性好,在土壤中易降解、用量少、殺草迅速;藥效只在葉內傳導,不轉移,對土壤及后續植物生長無影響;L-草銨膦還兼具殺蟲、殺菌活性,可以與殺蟲劑、殺菌劑等混配,達到協同防治的效果,應用前景廣闊[3-5]。
近年來,學者們對L-草銨膦的生物法合成進行了一系列研究。本文在生物法制備L-草銨膦原藥的基礎上,研究了以L-草銨膦為原料,通過加入表面活性劑、增效劑、防腐劑等組分,制備出除草性能較高的L-草銨膦水劑[6-8]。
0.01 g電子天平、磁力攪拌器、pH計、旋轉粘度計,均購自上海精密儀器儀表有限公司;粒徑分析儀,英國馬爾文儀器有限公司。
98%L-草銨膦原藥(自制),表面活性劑包括SP-27001、SP-3265、SP-3200、HA、LV、OP-10、OP-9、AES,AEF-3168、385、386、387等消泡劑,防凍劑有乙二醇、丙三醇,增稠劑有黃原膠、硅酸鎂鋁、硅酸鎂鋰、聚乙二醇20000(PEG-20000)、聚乙烯醇1799(PVA-1799)和羥甲基纖維素鈉(CMS)。
稱取9.18 g L-草銨膦原藥,依次向其中加入表面活性劑、增稠劑、消泡劑、pH調節劑、防凍劑并加水補全,置于磁力攪拌器中常溫攪拌15 min,即可得到18%L-草銨膦水劑。
依據水劑的特性,對水劑的有效含量、水劑粘度、水劑穩定性、熱貯和低溫穩定性、持久起泡性、pH值、表面張力等進行了測試。
2.1.1 表面活性劑的篩選
依據實驗經驗,首先應用吐溫20、吐溫80、司班20、司班80制備水劑,計算出所需表面活性劑的親水親油平衡值(即HLB值),對比常用表面活性劑的HLB值,初步篩選出SP-27001、SP-3265、SP-3200、HA、LV、OP-10、OP-9、AES共8種表面活性劑。在此基礎上,運用上述8種表面活性劑制備L-草銨膦水劑,制得的水劑外觀現象如表1所示,其中,以SP-27001、SP-3200配制的水劑,析出白色絮狀物,不能穩定存在;SP-3265、OP-10、OP-9、AES配制的水劑,在攪拌靜置后出現分層現象,重新攪拌,會使水劑變渾濁,而表面活性劑LV則使得L-草銨膦在水中沉淀,這5種表面活性劑均不適合制備L-草銨膦水劑;表面活性劑HA配制的水劑呈現澄清透明的狀態,可以作為L-草銨膦水劑的助劑進行后續實驗。
表1 表面活性劑的篩選
2.1.2 增稠劑篩選
為了提高水劑在植物表面的附著力,向水劑配方中加入增稠劑來降低水劑的表面張力。本水劑選用的增稠劑有黃原膠、硅酸鎂鋁、硅酸鎂鋰、PEG-20000、PVA-1799和CMS。如表2所示,在5%HA助劑存在下,黃原膠等四種增稠劑的加入使得水劑變渾濁,且表面張力也較大;比較PVA-1799和CMS兩種增稠劑配制的水劑表面張力,選擇PVA-1799作為制劑的增稠劑。
表2 增稠劑的篩選
2.1.3 消泡劑篩選
農藥劑型在實際應用時均需稀釋到一定倍數,由于助劑的乳化性質,在稀釋過程中會產生大量泡沫,為保證農藥稀釋后正常使用,常常通過添加消泡劑來減少泡沫的生成量。表3為消泡劑加入水劑后的現象,得出使用386時,消泡劑對水劑的狀態影響最小,且可以降低泡沫量。
表3 消泡劑的篩選
2.1.4 pH調節劑篩選
參照草銨膦水劑在pH值4~7時穩定,L-草銨膦原藥的pH值為3,則選用硫酸銨作為本水劑的pH調節劑,將pH調至合適的范圍內。
根據上述實驗,在篩選出各種助劑的條件下,通過對助劑的量進行優化,得到穩定的L-草銨膦水劑,水劑的配方如表4所示,對水劑的有效含量、稀釋穩定性、表面張力、持久起泡性等指標進行表征,如表5所示,水劑的各項指標均達到草銨膦水劑的國家標準。
表4 18%草銨膦水劑的配方
表5 18%草銨膦水劑的性能指標
本配方配制的18%L-草銨膦水劑配方合理,水劑體系穩定,性能指標良好,符合水劑的質量技術指標。與草銨膦水劑比較,田間藥效更好。