一种农药喷雾助剂的筛选方法及其应用

1.本发明属农药制剂和助剂使用技术领域，具体涉及一种农药喷雾助剂的筛选方法及其应用。


背景技术：

2.喷雾助剂是在田间喷雾农药时，添加到药液桶中，搭配农药制剂使用的助剂，是目前实现农药减施增效的利器。喷雾助剂可以改善农药药液的理化性质和活性成分的生物活性。喷雾助剂的添加可以降低药液的表面张力，影响药液的剂量传递行为，提高药液在叶片表面的润湿铺展、抗雨水冲刷、抗蒸发能力、蜡质穿透能力、吸收和传导能力，最终提高药液的对靶沉积效率。
3.目前常用的农药喷雾助剂包括油类、表面活性剂类、无机盐类和高分子类助剂。油类助剂主要包括矿物油和植物油及其衍生物。油类助剂由一种或多种长链碳氢化合物组成，和植物叶片表面的蜡质层成分相似，因此与植物茎叶有很好的亲和性，能增强药液在植物叶面的附着能力。同时油类助剂的沸点高，能延缓药液的蒸发干燥时间，为药液提供更长的时间渗透进入叶片。表面活性剂分子具有独特的两亲性结构，可以吸附在两相界面，降低界面张力，并且能增强乳液、悬浮液稳定性，增强药液的表面活性。其中，有机硅表面活性剂添加到药液中可使药液在植物叶面快速扩散，渗透，应用较广。无机盐类助剂主要适用于草甘膦、草铵膦等易受硬水中阳离子影响的除草剂，并且能够适当调节药液ph。高分子助剂主要是高分子聚合物助剂，与小分子表面活性剂相比，高分子助剂的空间位阻在一定程度上可降低药液的表面张力，增大体系的黏度，增大雾滴直径，减少喷雾飘移。
4.农药制剂配方需要不同的溶剂和助剂以及特定的加工技术，这可能导致稀释后的药液的物理化学性质不同。据报道显示，目前我国农药制剂产品登记较多的有乳油、可湿性粉剂、悬浮剂、水剂、水分散粒剂、水乳剂、微乳剂、可分散油悬浮剂等，总体来看，农药剂型兑水稀释后的药液可分为乳液体系、悬浮体系和真溶液。乳状液属于液-液分散体系，是一种液体以微小液滴的形式分散于另一种与其不相溶的液体中，乳油，水乳剂，微乳剂兑水稀释后为乳状液，悬浮体系是固体颗粒悬浮分散在水相中，可湿性粉剂、水分散粒剂、悬浮剂和可分散油悬浮剂兑水稀释后是悬浮体系。水剂兑水稀释后得到真溶液。单靠农药制剂本身兑水稀释进行喷雾，药液的沉积性能往往较差，药液不能很好地附着在靶标植物叶面上，因此需要添加喷雾助剂来增加药液附着。由于缺乏行业标准和市场监管，目前市场上喷雾助剂种类众多，助剂产品质量参差不齐，因此正确的选择和使用农药喷雾助剂极为重要。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种农药喷雾助剂的筛选方法，可快速筛选与农药制剂药液相匹配的喷雾助剂。
6.为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
7.本发明提供了一种喷雾助剂的筛选方法，包括如下步骤：向农药制剂的药液中添
加喷雾助剂后，测定稀释药液液滴在靶标植物叶面的动态接触角，筛选使药液液滴接触角小于90
°
的喷雾助剂；对上述药液液滴进行动态撞击行为测定，筛选抑制或减弱药液液滴发生弹跳迸溅的喷雾助剂；测定上述药液在靶标叶面上的沉积形态，筛选使药液液滴具有均匀沉积形态的喷雾助剂，即获得适用于所述农药制剂的喷雾助剂。
8.优选地，测定动态接触角前，通过测定稀释药液的理化性质，初步筛选出喷雾助剂类型及浓度。
9.更优选地，所述理化性质包括表面张力、黏度、粒径和动态表面张力。
10.优选地，所述农药制剂的剂型包括水分散粒剂、悬浮剂、可湿性粉剂、乳油、水乳剂或微乳剂中的一种。
11.本发明还提供了一种农药喷雾助剂性能的评价方法，添加喷雾助剂后，对稀释后药液理化性质、药液蒸发性能、药液在植物叶面的动态沉积行为、润湿铺展行为和沉积形态进行测定分析以评价喷雾助剂的性能。
12.优选地，所述理化性质包括稀释药液的表面张力、黏度、粒径和动态表面张力。
13.优选地，所述动态沉积行为分析包括添加喷雾助剂后测定药液液滴到达靶标植物叶面后的动态冲击过程。
14.优选地，所述润湿铺展行为分析包括添加喷雾助剂后使用接触角测量仪测定药液液滴在植物叶面的接触角变化。
15.优选地，所述沉积形态包括均匀沉积形态和非均匀沉积形态。
16.本发明还提供了一种所述喷雾助剂的筛选方法或所述喷雾助剂性能的评价方法在筛选农药制剂中的应用。
17.与现有技术相比，本发明具有如下技术效果：
18.吡唑醚菌酯对小麦的各种真菌病害具有良好的防治效果。除杀菌作用外，相关报告表明吡唑醚菌酯对植物叶片co2同化、水和氮的吸收、脱落酸和其他植物激素具有干预作用。因此，吡唑醚菌酯被认为具有“绿化”或“植物健康”效应，可以促进作物快速生长并提高作物产量。而且，吡唑醚菌酯已登记生产多种剂型、悬浮剂、乳油、微囊悬浮剂、水乳剂和微乳剂等。本发明以矿物油(mo)，有机硅助剂silwet l-77，氨基酸表面活性剂月桂酰肌氨酸钠和高分子羟丙基甲基纤维素(hpmc)聚合物助剂为例，选择性地添加这些助剂到水分散粒剂(wg)、悬浮剂(sc)、可湿性粉剂(wp)、乳油(ec)、水乳剂(ew)和微乳剂(me)稀释10倍的药液中，对稀释药液液滴在小麦叶片表面上的润湿铺展和动态沉积行为及在叶面上的最终沉积形态进行研究，综合评价和比较了不同喷雾助剂对制剂的稀释液滴在低稀释倍数下药液剂量传递行为的影响。基于杀菌剂在使用过程中药液的空间蒸发过程和与靶标作物叶面相互作用过程，建立了一种可以快速评价农用喷雾助剂性能的方法，一方面有助于降低助剂产品开发成本、缩短研发周期，减少助剂研发的盲目性，另一方面可以基于选用的农药制剂，快速选择与之相匹配的喷雾助剂，减少田间试验的次数，有助于进一步实现农药的“减施增效”工作。
附图说明
19.图1为乳油、微乳剂、水乳剂、水分散粒剂、悬浮剂和可湿性粉剂兑水稀释后的药液的动态表面张力；
20.图2为乳液制剂稀释药液液滴在小麦叶片上的撞击动力学行为；
21.图3为悬浮体系制剂稀释药液液滴在小麦叶片上的撞击动力学行为；
22.图4为乳液制剂稀释药液液滴在小麦叶片上的润湿铺展；
23.图5为悬浮体系制剂稀释药液液滴在小麦叶片上的润湿铺展；
24.图6为乳液制剂稀释药液液滴在小麦叶片上的沉积形态；
25.图7为悬浮制剂稀释药液液滴在小麦叶片上的沉积形态；
26.图8为农药喷雾助剂的筛选方法流程图。
具体实施方式
27.本发明提供了一种喷雾助剂的筛选方法，包括如下步骤：向农药制剂的药液中添加喷雾助剂后，测定稀释药液液滴在靶标植物叶面的动态接触角，筛选使药液液滴接触角小于90
°
的喷雾助剂；对上述药液液滴进行动态撞击行为测定，筛选抑制或减弱药液液滴发生弹跳迸溅的喷雾助剂；测定上述药液在靶标叶面上的沉积形态，筛选使药液液滴具有均匀沉积形态的喷雾助剂，即获得适用于所述农药制剂的喷雾助剂。
28.在本发明的具体实施例中，对于乳液制剂的稀释药液体系，高浓度矿物油类助剂和高分子助剂可抑制和/或减弱液滴边缘破碎，高浓度高分子助剂的抑制作用更为明显，液滴几乎不破碎，沉积效果好；对于悬浮体系的稀释药液，有机硅助剂、氨基酸表面活性助剂可以抑制液滴的弹跳。
29.在本发明的具体实施例中，对于乳液体系的液滴，所有液滴的初始接触角都小于90
°
，但高浓度高分子助剂可使药液的黏度增加，限制了液滴的铺展。对于悬浮体系的药液，药液在植物叶面的接触角相对较大，适宜浓度的有机硅助剂，氨基酸表面活性助剂，矿物油助剂能够降低药液的接触角。
30.在本发明的具体实施例中，对于乳液制剂的液滴，添加矿物油助剂后，药液的铺展速度明显加快，铺展面积增大，蒸发时间缩短。添加高分子助剂可使乳油制剂的稀释液滴完全铺开，其对水乳剂和微乳剂稀释药液的液滴润湿铺展没有改善。对于悬浮体系的药液，适宜浓度的矿物油助剂和氨基酸表面活性助剂可使药液的铺展面积稍有增加，适宜浓度的有机硅助剂可使药液在植物叶面完全铺展。
31.在本发明中，测定动态接触角前，通过测定稀释药液的理化性质，初步筛选出喷雾助剂类型及浓度。
32.在本发明中，所述理化性质包括表面张力、黏度、粒径和动态表面张力。在本发明的具体实施例中，对于乳液体系的药液，矿物油助剂和高分子助剂对液体表面张力无影响；对于悬浮体系的药液，适宜浓度的矿物油助剂、有机硅助剂和氨基酸表面活性助剂可降低药液的表面张力。
33.在本发明的具体实施例中，高浓度高分子助剂能明显增加药液的黏度，矿物油助剂、有机硅助剂和氨基酸表面活性助剂没有增加药液黏度的效果。
34.在本发明的具体实施例中，适宜浓度的矿物油助剂可明显影响乳油和微乳剂乳液液滴的粒径，一定浓度的高分子助剂可使乳油和水乳剂乳液液滴的粒径明显增大。添加助剂后乳液液滴粒径增大，说明添加的助剂破坏了乳液液滴的界面稳定性，液滴发生了聚并。悬浮颗粒的粒径不受矿物油助剂、有机硅助剂和氨基酸表面活性助剂的影响。
35.在本发明的具体实施例中，由于农药喷洒是一个动态过程，农药溶液的动态表面张力的结果对于雾滴行为的分析也有参考价值。对于乳液体系的药液，虽然助剂的浓度不影响稀释药液的静态表面张力，但助剂在药液动态表面张力的降低速率上显示出差异。高分子助剂可使乳油和水乳剂药液动态表面张力的降低速度更快。对于悬浮体系的药液，有机硅助剂和氨基酸表面活性助剂可降低药液动态表面张力。
36.在本发明中，所述农药制剂的剂型包括水分散粒剂、悬浮剂、可湿性粉剂、乳油、水乳剂或微乳剂中的一种。
37.本发明还提供了一种农药喷雾助剂性能的评价方法，添加喷雾助剂后，对稀释后药液理化性质、药液蒸发性能、药液在植物叶面的动态沉积行为、润湿铺展行为和沉积形态进行测定分析以评价喷雾助剂的性能。在本发明的具体实施例中，药液蒸发性能可在室内使用接触角测定仪控温测定药液悬滴状态的蒸发。
38.在本发明中，所述理化性质包括稀释药液的表面张力、黏度、粒径和动态表面张力。药液的物理化学性质主要指药液的表面张力，黏度，粒径和密度。助剂的添加可能改变药液的性质，从而影响后续的剂量传递行为。其中，由于农药喷洒是一个动态过程，农药溶液的动态表面张力的结果对于雾滴行为的分析也有参考价值。本发明通过对药液理化性质的测定评价喷雾助剂的性能，可以初步确定农药制剂所适用的喷雾助剂种类以及浓度。在本发明中，使用表面张力仪(dcat 21，德国dataphysics有限公司)采用wilhelmy平板法测量稀释药液的静态表面张力。使用气泡压力张力计bp100(德国kruss有限公司)在25℃下通过最大气泡压力法测定稀释药液的动态表面张力。毛细管直径为0.347mm，气泡表面的寿命为10～10000ms。在25℃下，使用粘度计dv-iii(美国brookfield有限公司)测定稀释药液的粘度。使用benano180纳米粒度和zeta电位分析仪(中国丹东贝特仪器有限公司)测量稀释药液乳液液滴或悬浮颗粒的粒径。每个样品重复三次，数值表示为平均值
±
标准偏差。
39.在本发明中，所述动态沉积行为分析包括添加喷雾助剂后测定药液液滴到达靶标植物叶面后的动态冲击过程。农药液滴到达靶标植物叶面后的动态冲击过程决定了农药的沉积效果。当液滴撞击固体表面时，由于液滴的动能，液滴首先铺展到最大随后收缩。在本发明中，使用高速摄像机(fastcam mini ux100，photron)记录稀释药液液滴撞击植物叶片表面的动力学行为。摄像频率设置为20000fps，分辨率为1280
×
616。通过注射器泵(美国kd scientific注射器泵公司)推动注射器(内径0.33mm，上海碧迪医疗器械公司)产生液滴，然后释放以撞击小麦叶片。使用双面胶带将植物叶片固定在玻璃载玻片上。本发明的具体实施例中液滴释放高度为0.3m，水滴以大约相同的速度(ν＝2.42m/s)撞击小麦叶片。打开注射泵使液滴自由下落，在液滴下落的瞬间捕捉液滴撞击植物叶片的录像。本发明模拟了田间喷雾液滴撞击植物叶片表面的过程，这一过程与药液的表面张力、黏度参数密切相关。
40.在本发明中，所述润湿铺展行为分析包括添加喷雾助剂后使用接触角测量仪测定药液液滴在植物叶面的接触角变化。本发明通过使用接触角测量仪测定药液液滴在植物叶面的接触角变化，以反映药液液滴在植物叶面的润湿铺展行为。在实验过程中，农药液滴撞击植物叶片铺展后，最终沉积在叶片上，在叶片表面蒸发，这一过程通过测定动态接触角评价，与药液的表面张力和黏度密切相关。在本发明中，通过使用接触角测量仪(oca 20，德国data physics公司)，使用仪器的自动注射单元注射3μl液滴注射到植物叶片上。液滴的接触角由young-laplace方程计算，测定稀释液药液液滴在小麦叶片上的接触角，评估药液的
润湿和铺展性能。
41.本发明中，所述沉积形态包括均匀沉积形态和非均匀沉积形态。在本发明中，将植物叶片用双面胶粘贴到载玻片上，使用5μl微量注射器(上海安亭微量进样器厂)将2μl液滴注射到小麦叶片上。在25℃下，等待液滴蒸发完全，使用vhx-2000超景深三维显微镜系统(日本基恩士公司)拍摄稀释液液滴在小麦叶片上的沉积形态，使用仪器的测量软件测量液滴最终的沉积面积。
42.本发明还提供了一种所述喷雾助剂的筛选方法或所述喷雾助剂性能的评价方法在筛选农药制剂中的应用。
43.下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
44.实施例1
45.试验材料：小麦种子(济麦22号)由中国农业科学院植物保护研究所提供。播种后，植物在16小时光照/8小时黑暗的温室环境中生长。昼夜温度分别为22℃和18℃，相对湿度为70％。
46.试验方法：
47.1、乳液体系制剂和悬浮体系制剂的制备：
48.根据表1-3中的配方组成，ec和me的制备过程是将原药溶解于有机溶剂中，再加入乳化剂及其他成分，在恒定的速率下搅拌可得到15％的吡唑醚菌酯ec和me制剂，ew的制备过程是将原药用有机溶剂溶解，再加入其他成分，使用高速剪切乳化机在10000r/min下剪切5min，得到15％的吡唑醚菌酯ew制剂。
49.表1 15％吡唑醚菌酯乳油的配方组成
50.成分含量(％)98％吡唑醚菌酯原药15％s-15065％sol100010％602#4.5％500#5.5％
51.表2 15％吡唑醚菌酯微乳剂的配方组成
[0052][0053][0054]
表3 15％吡唑醚菌酯水乳剂的配方组成
[0055]
成分含量(％)98％吡唑醚菌酯原药15％s-15033％1,2-丙二醇5％602#3％500#3％去离子水41％
[0056]
根据表4中的配方组成，将原药、润湿剂、分散剂、硅酸铝镁、乙二醇和去离子水称重到烧杯中。称三组样品，然后将混合物转移至砂磨机筒仓。按照样品质量：锆珠质量＝1:1.2的比例添加镐珠，砂磨速度设置为10000r/min。根据表5中的条件，通过改变锆珠的粒径和砂磨时间，研磨过程中使用激光粒度仪测定悬浮颗粒的d
50
值，若测得的d
50
值符合表5中的值，停止研磨，按配方比例加入黄原胶，使用高速剪切机剪切10min，收集样品，得到25％吡唑醚菌酯wp，wg和sc悬浮体系制剂。
[0057]
表4 25％吡唑醚菌酯悬浮体系制剂的配方组成
[0058]
成分含量98％吡唑醚菌酯原药25％润湿剂sp-28r1％分散剂sp32755％硅酸镁铝1％乙二醇4％去离子水64％
[0059]
表5 25％吡唑醚菌酯悬浮体系制剂的砂磨条件
[0060][0061]
2、吡唑醚菌酯乳液制剂和悬浮制剂稀释药液的制备：
[0062]
悬浮体系制剂wg、sc和wp，乳液体系制剂ec、me和ew分别使用去离子水按照1:10的比例进行稀释成药液。添加到ec、me和ew药液中的助剂浓度为0.1、1和5g/l。未添加助剂的处理作为对照组ck。
[0063]
表6吡唑醚菌酯制剂体系助剂添加类型及浓度
[0064][0065]
3、试验结果分析：
[0066]
(1)喷雾助剂对药液的物理化学性质的影响
[0067]
药液的物理化学性质主要指药液的表面张力，黏度，粒径和密度。助剂的添加可能改变药液的性质，从而影响后续的剂量传递行为。ec、ew和me制剂以及添加mo和hpmc助剂的稀释药液的理化性质如表7所示。wg、sc和wp制剂以及添加mo、silwet和月桂酰肌氨酸钠助剂的稀释药液的理化性质如表8所示。
[0068]
1)表面张力：对于乳液体系的药液，mo和hpmc助剂的添加，液体的表面张力保持在31～32mn/m左右，表明矿物油助剂和高分子助剂对液体表面张力的几乎无影响。对于悬浮体系的药液，5g/l的mo助剂，1g/l的silwet助剂和1g/l和5g/l的月桂酰肌氨酸钠助剂可降低药液的表面张力，低于这些助剂对应的浓度，达不到降低表面张力的效果。
[0069]
2)黏度：高分子助剂在添加浓度达到5g/l时，能明显增加药液的黏度。mo助剂、silwet助剂和月桂酰肌氨酸助剂没有增加药液黏度的效果。
[0070]
3)粒径：添加1g/l和5g/l的mo助剂可明显影响乳油和微乳剂乳液液滴的粒径，5g/l的浓度能影响水乳剂乳液液滴的粒径；添加5g/l的hpmc助剂后，乳油和水乳剂乳液液滴的粒径明显增大。添加助剂后乳液液滴粒径增大，说明添加的助剂破坏了乳液液滴的界面稳定性，液滴发生了聚并。悬浮颗粒的粒径不受mo助剂、silwet助剂和月桂酰肌氨酸助剂对的影响。
[0071]
4)动态表面张力：由于农药喷洒是一个动态过程，农药溶液的动态表面张力的结果对于雾滴行为的分析也有参考价值。对于乳液体系的药液，虽然助剂的浓度不影响稀释药液的静态表面张力，但助剂在药液动态表面张力的降低速率上显示出差异。对于ec和ew制剂，hpmc助剂在1g/l和5g/l浓度下的药液动态表面张力的降低速度更快，me制剂的曲线趋势几乎相同。对于悬浮体系的药液，添加1g/l的silwet助剂降低药液动态表面张力的能力最强，1g/l和5g/l的月桂酰肌氨酸钠次之，其他浓度的三种助剂对药液动态表面张力的降低能力均较差。
[0072]
表7 乳油、水乳剂和微乳剂兑水稀释后药液的理化性质
[0073]
乳液体系静态表面张力粘度(mpa
·
s)平均粒径(nm)ec31.51
±
0.071.12
±
0.04330.61
±
37.39ec+mo 0.1g/l31.48
±
0.361.12
±
0.00286.39
±
28.59ec+mo 1g/l31.22
±
0.151.09
±
0.021647.02
±
232.79ec+mo 5g/l31.40
±
0.051.11
±
0.023404.27
±
185.09ec+hpmc 0.1g/l32.07
±
0.132.05
±
0.57257.31
±
29.73
ec+hpmc 1g/l31.74
±
0.062.24
±
0.04347.98
±
21.32ec+hpmc 5g/l31.76
±
0.2411.19
±
0.0519727.52
±
1956.42me31.93
±
0.201.04
±
0.04123.09
±
5.16me+mo 0.1g/l30.46
±
0.301.15
±
0.02263.85
±
108.42me+mo 1g/l31.52
±
0.321.13
±
0.025210.86
±
1048.21me+mo 5g/l31.58
±
0.111.04
±
0.007778.26
±
1638.21me+hpmc 0.1g/l32.38
±
0.031.20
±
0.04166.73
±
17.27me+hpmc 1g/l31.78
±
0.072.91
±
0.02138.55
±
16.61me+hpmc 5g/l31.90
±
0.1726.41
±
0.0693.35
±
0.66ew31.88
±
0.070.96
±
0.00235.30
±
7.62ew+mo 0.1g/l31.88
±
0.080.96
±
0.00205.62
±
1.71ew+mo 1g/l31.45
±
0.161.00
±
0.00211.59
±
3.65ew+mo 5g/l30.86
±
0.010.92
±
0.002065.75
±
774.40ew+hpmc 0.1g/l31.96
±
0.081.16
±
0.00157.95
±
1.93ew+hpmc 1g/l32.29
±
0.172.15
±
0.02356.01
±
3.09ew+hpmc 5g/l33.12
±
0.1312.22
±
0.1211254.1
±
692.40
[0074]
表8 水分散粒剂、悬浮剂和可湿性粉剂剂兑水稀释后药液的理化性质
[0075]
悬浮体系静态表面张力粘度(mpas)平均粒径(μm)wg36.10
±
0.311.37
±
0.022.29
±
0.53wg+mo 0.1g/l39.81
±
0.171.47
±
0.022.22
±
0.13wg+mo 1g/l33.56
±
0.321.55
±
0.052.08
±
0.29wg+mo 5g/l31.27
±
0.211.63
±
0.062.23
±
0.45wg+silwet 0.01g/l37.31
±
0.671.41
±
0.022.35
±
0.13wg+silwet 0.1g/l35.31
±
0.471.52
±
0.005.27
±
0.99wg+silwet 1g/l20.05
±
0.481.56
±
0.002.46
±
0.44wg+sarkosyl 0.1g/l36.14
±
0.631.53
±
0.092.35
±
0.11wg+sarkosyl 1g/l30.68
±
0.311.52
±
0.041.633
±
0.24wg+sarkosyl 5g/l30.22
±
0.371.61
±
0.021.59
±
0.15sc37.26
±
0.251.61
±
0.026.23
±
0.39sc+mo 0.1g/l37.48
±
0.161.41
±
0.025.87
±
0.72sc+mo 1g/l35.06
±
0.531.56
±
0.004.93
±
0.69sc+mo 5g/l32.70
±
0.671.56
±
0.005.01
±
0.45sc+silwet 0.01g/l36.57
±
0.601.64
±
0.005.28
±
0.88sc+silwet 0.1g/l28.44
±
0.621.56
±
0.005.27
±
0.99sc+silwet 1g/l20.82
±
0.461.57
±
0.025.03
±
0.85sc+sarkosyl 0.1g/l37.37
±
0.491.65
±
0.024.98
±
0.98sc+sarkosyl 1g/l28.63
±
0.521.55
±
0.023.08
±
0.29sc+sarkosyl 5g/l29.93
±
0.131.45
±
0.023.90
±
0.53wp37.04
±
0.381.00
±
0.0312.30
±
0.01
wp+mo 0.1g/l39.33
±
0.630.93
±
0.0213.15
±
0.05wp+mo 1g/l36.61
±
0.120.90
±
0.0113.55
±
0.08wp+mo 5g/l32.95
±
0.210.91
±
0.0112.62
±
0.12wp+silwet 0.01g/l34.85
±
0.200.91
±
0.0413.38
±
0.19wp+silwet 0.1g/l26.83
±
0.120.95
±
0.0313.61
±
0.09wp+silwet 1g/l21.39
±
0.021.09
±
0.0113.17
±
0.07wp+sarkosyl 0.1g/l37.10
±
0.480.93
±
0.0412.69
±
0.42wp+sarkosyl 1g/l30.21
±
0.390.97
±
0.0012.77
±
0.30wp+sarkosyl 5g/l30.18
±
0.110.90
±
0.0112.17
±
0.01
[0076]
(2)喷雾助剂对药液在植物叶面的动态沉积行为的影响
[0077]
农药液滴到达靶标植物叶面后的动态冲击过程决定了农药的沉积效果。当液滴撞击固体表面时，由于液滴的动能，液滴首先铺展到最大随后收缩。使用高速摄影机，我们模拟了田间喷雾液滴撞击小麦叶片表面的过程。这一过程与药液的表面张力、黏度参数密切相关。
[0078]
1)对于乳液制剂的稀释药液体系，不含助剂和mo和hpmc助剂浓度低的液滴，液膜边缘出现不同程度的飞溅(图2)。液滴扩散至最大值约1.25ms。液膜边缘产生微小液滴，最终与液滴分离。当mo和hpmc的助剂浓度增加到5g/l时，液滴边缘破碎的现象被抑制和减弱。在5g/l浓度下，hpmc的抑制作用更为明显，液滴几乎不破碎，沉积效果好。
[0079]
2)对于悬浮体系的稀释药液，未添加助剂的药液液滴撞击小麦叶片后发生弹跳，矿物油助剂的添加未起到抑制液滴弹跳的作用，有机硅助剂1g/l，月桂酰肌氨酸钠1g/l和5g/l的添加浓度可以抑制液滴的弹跳，但是液滴边缘不可避免的有破碎的小液滴出现(图3)。
[0080]
(3)喷雾助剂对药液润湿铺展行为的影响
[0081]
液滴撞击小麦叶片铺展后，最终沉积在叶片上，在叶片表面蒸发。通过使用接触角测量仪测定药液液滴在小麦叶片上的接触角的变化，可以反映药液液滴在小麦叶片表面的润湿行为。这一过程通过测定动态接触角评价，与药液的表面张力和黏度密切相关。
[0082]
1)对于乳液体系的液滴，所有液滴的初始接触角都小于90
°
。以往对药液在作物叶面的铺展润湿的研究主要集中于溶液表面张力的影响，而对药液黏度影响的研究较少。当hpmc助剂浓度达到5g/l时，液滴的初始接触角较大，铺展较慢，而ec、ew和me制剂的其他处理组的液滴接触角在100秒内几乎都下降到20～30
°
。这是因为添加的hpmc助剂使药液的黏度增加，限制了液滴的铺展(图4)。
[0083]
2)对于悬浮体系的药液，药液在小麦叶片上的接触角相对较大，除添加1g/l的silwet助剂，1g/l和5g/l的月桂酰肌氨酸钠助剂，5g/l的矿物油助剂能够降低药液的接触角外，其他处理的药液均不能在小麦叶片表面润湿铺展。其中，添加1g/l的silwet l-77助剂的药液可在小麦叶片表面迅速润湿铺展(图5)。
[0084]
(4)喷雾助剂对药液沉积形态的影响
[0085]
图6直观反映了乳液体系(乳油、微乳剂和水乳剂)稀释药液的润湿和铺展过程以及最终沉积形态；图7直观地反映了悬浮助剂(水分散粒剂、悬浮剂和可湿性粉剂)稀释药液的润湿和铺展过程以及最终沉积形态。这一过程与药液的表面张力、黏度和液滴或悬浮颗
粒的粒径相关。
[0086]
1)对于乳液制剂的液滴，由于乳油制剂中含有更多的油，因此对小麦叶片表面的蜡质层具有更强的亲和力，所有处理的稀释药液最终在叶片表面实现了均匀沉积，并在短时间内完全蒸发。未添加助剂的水乳剂和微乳剂稀释液的液滴分别在约11分钟和7分钟内完全蒸发，最终形成近似圆形的均匀沉积。添加1g/l和5g/l mo助剂后，药液的铺展速度明显加快，铺展面积增大，蒸发时间缩短。液滴沿着小麦叶片表面的条纹结构润湿铺展叶面。添加hpmc助剂的药液以薄膜的形式沉积在叶子上。即使在较高浓度下，hpmc助剂对提高药液铺展性能的作用也不明显。只有乳油制剂的稀释液滴在添加hpmc助剂后仍能完全铺开，hpmc助剂对水乳剂和微乳剂稀释药液的液滴润湿铺展没有改善。
[0087]
2)对于悬浮体系的药液，未添加助剂的水分散粒剂、悬浮剂和可湿性粉剂的药液在小麦叶面的铺展面积较小，添加mo助剂5g/l,月桂酰肌氨酸钠1g/l和5g/l时，药液的铺展面积稍有增加，只有当silwetl-77助剂的添加浓度达到1g/l时，药液才能在小麦叶片表面完全铺展。对于水分散粒剂和悬浮剂的稀释药液，药液在小麦叶片蒸发完全后呈现出“咖啡环”的状态，可湿性粉剂的稀释药液蒸发后呈现出中心沉积的形貌。
[0088]
本发明以矿物油助剂、有机硅助剂、高分子助剂和氨基酸表面活性剂助剂为例，通过实验测定上述喷雾助剂对药液在低稀释倍数下的蒸发，撞击，润湿铺展行为的影响，评价喷雾助剂的性能。添加喷雾助剂可以改变药液的静态、动态表面张力和黏度，而这些参数是药液在靶标植物叶面上的润湿铺展、动态撞击及蒸发沉积行为的主要影响因素。
[0089]
药液的空间蒸发与药液所含的化学成分和温度有关。在本发明中，添加喷雾助剂后，首先可以通过测定稀释药液的表面张力和黏度值，初步筛选出较优的助剂类型及浓度。然后参考制剂使用场景的温度，在室内使用接触角测定仪控温测定药液悬滴状态的蒸发。通过使用超高速摄影仪模拟液滴的动态撞击行为，可以进一步筛选出能够抑制液滴弹跳飞溅的助剂类型及浓度。一般来说，药液的表面张力低，黏度大，药液不易弹跳或飞溅。通过使用接触角测量仪测定药液在靶标植物叶面的动态接触角以及使用超景深显微镜观测药液的润湿铺展，可以筛选出能增加药液润湿性能的助剂及浓度，一般来说，药液的表面张力值低，药液铺展性能越好，但是需要注意的是黏度大会抑制药液的铺展。药液的铺展伴随着蒸发沉积，可以通过药液最终在靶标植物叶面上的沉积形态，可以筛选出能使药液沉积分散均匀的助剂，这一部分的结果与药液的润湿铺展有一定联系。
[0090]
乳液制剂在制备过程中，添加的乳化剂含量较高，因此在不添加助剂的情况下，制剂在低稀释倍数下的药液的表面张力已经较低，在疏水作物叶面可以润湿铺展，但是撞击叶片表面后液滴会出现破碎现象，分离出小液滴，因此考虑添加油类助剂或高分子聚合物类助剂，可以延缓药液的蒸发，高分子聚合物助剂的添加可以增加药液体系整体的黏度，减弱了液滴飞溅现象的发生。
[0091]
悬浮体系的制剂在制备过程中添加的润湿剂含量较低，药液在稀释后未添加助剂的情况下表面活性剂的含量低，因此药液即使在较低的稀释倍数下也不能润湿叶面，并且液滴在叶片表面蒸发完全后形成环状沉积，有效成分聚集限制了药效的发挥，液滴撞击小麦叶片表面后出现液滴弹跳的现象，药液沉积效果差。因此，选择能增加药液润湿性能的助剂是必要的，并且助剂的添加浓度也要合适，太低的添加浓度对药液性能的改善没有效果。
[0092]
本发明的试验结果充分说明不同类型的助剂对在药液剂量传递行为中发挥的作
用不同，充分说明了本发明中，根据喷雾助剂对药液的理化性质，蒸发、叶面撞击、润湿铺展和沉积行为的影响，建立喷雾助剂性能评价方法的重要性。
[0093]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种农药喷雾助剂的筛选方法，其特征在于，包括如下步骤：向农药制剂稀释液中添加喷雾助剂后，测定药液液滴在靶标植物叶面的动态接触角，筛选使药液液滴接触角小于90
°
的喷雾助剂；对上述药液液滴进行动态撞击行为测定，筛选抑制或减弱药液液滴发生弹跳迸溅的喷雾助剂；测定上述药液在靶标叶面上的沉积形态，筛选使药液液滴具有均匀沉积形态的喷雾助剂，即获得适用于所述农药制剂的喷雾助剂。2.根据权利要求1所述的筛选方法，其特征在于，测定动态接触角前，通过测定稀释药液的理化性质，初步筛选出喷雾助剂类型及浓度。3.根据权利要求2所述的筛选方法，其特征在于，所述理化性质包括表面张力、黏度、粒径和动态表面张力。4.根据权利要求1所述的筛选方法，其特征在于，所述农药制剂的剂型包括水分散粒剂、悬浮剂、可湿性粉剂、乳油、水乳剂或微乳剂中的一种。5.一种喷雾助剂性能的评价方法，其特征在于，添加喷雾助剂后，对药液理化性质、药液蒸发性能、药液在植物叶面的动态沉积行为、润湿铺展行为和沉积形态进行测定分析以评价喷雾助剂的性能。6.根据权利要求5所述的评价方法，其特征在于，所述理化性质包括药液的表面张力、黏度、粒径和动态表面张力。7.根据权利要求5所述的评价方法，其特征在于，所述动态沉积行为分析包括添加喷雾助剂后测定和记录药液液滴到达靶标植物叶面后的动态冲击过程。8.根据权利要求5所述的评价方法，其特征在于，所述润湿铺展行为分析包括添加喷雾助剂后使用接触角测量仪测定药液液滴在植物叶面的接触角变化。9.根据权利要求5所述的评价方法，其特征在于，所述沉积形态包括均匀沉积形态和非均匀沉积形态。10.权利要求1所述喷雾助剂的筛选方法或权利要求5所述喷雾助剂性能的评价方法在筛选农药喷雾助剂中的应用。

技术总结
本发明提供了一种农药喷雾助剂的筛选方法及其应用，涉及农药制剂和助剂使用的技术领域。本发明向农药制剂药液中添加喷雾助剂后，通过测定药液的动态接触角、动态撞击行为、沉积形态等指标，筛选适用于所述农药制剂的喷雾助剂。本发明还通过对添加喷雾助剂的农药药液理化性质、药液蒸发性能、药液在植物叶面的动态沉积行为、润湿铺展行为和沉积形态进行测定分析以评价喷雾助剂的性能。本发明综合评价不同喷雾助剂对制剂的稀释液滴在低稀释倍数下药液剂量传递行为的影响，既有助于降低助剂产品开发成本、缩短研发周期，又可快速筛选与农药制剂相匹配的喷雾助剂，有助于进一步实现农药的“减施增效”工作。工作。工作。


技术研发人员：曹冲 黄啟良 马晓旭 刘铭鑫 宋玉莹 曹立冬 赵鹏跃
受保护的技术使用者：中国农业科学院植物保护研究所
技术研发日：2023.03.23
技术公布日：2023/7/20