结合有效性和安全性

佐剂可用于增强几乎所有叶面施用的除草剂和内吸活性物质(包括植物生长调节剂)的性能。通常,助剂用于改善活性成分的喷雾保留、铺展、渗透和耐雨水性。减少漂移和增强与某些水条件的相容性也是助剂的常见用途。

Methylated seed oils (MSOs), such as oils derived from soybeans, are popular penetration-enhancement adjuvants. MSOs enable faster sorption of the active ingredient in the waxy leaf cuticle and migration into the leaf tissue. While MSOs are more volatile than most active ingredients, they quickly meld with the leaf’s surface and act mainly as a door opener for the active at the level of the cuticle. Only high-use concentrations can form a transient oil film on the leaf surface that enables interaction with agrochemical particles.

MSO 是通过甲醇与全大豆油在称为酯交换的过程中发生反应而生产的,该过程将大豆甘油三酯转变为大豆脂肪酸甲酯。 MSO 在活性谱的两端起作用:与亲脂性活性物质(例如唑类杀真菌剂)和一些亲水性活性物质(例如某些磺酰脲类除草剂)一起起作用。然而,基于 MSO 的佐剂的性能在很大程度上取决于配方中使用的乳化剂的有效性,以优化和稳定佐剂在水载体中的均匀分布以供应用。基于 MSO 的佐剂通常需要在喷雾中使用 0.25% 至 1% 的相对较高的阈值使用浓度才能获得良好的疗效。

虽然 MSO 基于可再生资源(种子衍生),但乳化剂的选择会对环境产品标签产生负面影响。例如,壬基酚聚氧乙烯醚 (NPE) 乳化剂被归类为内分泌干扰物;支链烷基苯磺酸盐不易生物降解,二烷基磺基琥珀酸盐会刺激眼睛。

基于聚甘油酯的助剂用于草甘膦、流行的广谱除草剂和其他亲水性农用化学品。聚甘油酯是非离子表面活性剂,已在食品和个人护理产品中使用多年。它们基于可再生甘油和脂肪酸,无毒、无刺激性,对环境的影响小。由于这些优点,聚甘油酯已被纳入广泛的应用领域,包括用作农用化学品配方中的助剂、乳化剂和分散剂。

为 MSO 开发可持续的乳化剂

农业越来越需要可持续化学。聚甘油酯可以替代前面提到的对标签产生负面影响的乳化剂。我们如何开发一种基于聚甘油酯的化学衍生物,用作环境可接受的佐剂,以及 MSO 的乳化剂?

为了实现这种新化学,确定了开发的主要目标:

  • 增强在 MSO 中的混溶性,同时优化 MSO 在水中的乳化。为此,开发了一种特殊的交联脂肪酸聚甘油酯。
  • 适用于敏感作物,这一点至关重要,因为受损的植物组织会阻碍活性物质的吸收。不合适的佐剂会破坏生物膜,阻止韧皮部长距离运输系统中渗透驱动的易位。如果细胞膜完整性丧失,细胞就会与活组织分离。这与碎片对活性物质的物理吸附一起导致快速失活。调动沉积的农用化学品中的活性物质的能力是必不可少的。
  • 对水硬度缺乏敏感性。
  • 用作桶混的多功能性或与活性物质一起配制的能力。

A significant challenge to overcome was combining MSO and polyglycerol esters, as these two chemistries differ in lipophilicity by more than 10 orders of magnitude. The self-emulsifying power of the polyglycerol ester with lipophilic modification needed to be taken into consideration. The new adjuvant would have to be unique:  overcoming the challenge of variations in water quality, delivering dose rates within typical use concentrations, yet not requiring a second emulsifier.

作用方式

使用水性除草剂后,只有一小部分农药在快速蒸发过程中被吸收。除草剂的性能通常取决于沉积物形成过程中发生的情况。因此,沉积物中活性物质的生物利用度远比喷雾液滴(例如通过精细分散)重要。

Herbicides and systemic agrochemicals typically do not enter the plant as particles. The particle is first dissolved, which then allows it to enter the plant in molecular form. In other words, only the smallest possible part of an agrochemical – the molecule, enters the plant. Therefore, the goal was to provide an emulsifier chemistry using polyglycerol esters that could effectively mobilize the active in the deposit to enhance uptake by the plant.

在喷雾溶液中,固体活性颗粒均匀分散。在应用和水蒸发后,这些颗粒或多或少均匀地分布在沉积物中并涂有乳化的 MSO/聚甘油酯佐剂。

无论环境湿度如何,这种新型佐剂都保持液态。佐剂在装有载体(水)的容器中以及在植物叶片上蒸发后抑制甚至防止结晶颗粒的形成。虽然新型佐剂不能完全溶解活性成分,但它在活性成分和叶面之间形成了一个有效的界面,就像活性分子的穿梭机一样。一部分可用于叶面吸收的活性成分增加了,这种效率提高有助于充分发挥其生物学潜力。活性剂的调动是这种新佐剂的一个特殊优势。

试验结果

已对来自所有适应症的大量农用化学品进行了测试,以确定 MSO/聚甘油酯助剂对商业配方中活性物质叶面渗透的影响。图 1(第 28 页)显示了一个典型示例,其中吡草胺用作悬浮浓缩剂配方。使用 MSO/聚甘油佐剂,四小时内吡草胺的渗透水平与没有佐剂一天后的渗透水平一样高。这种增加的渗透速度会影响包括剂量优化、生物学性能和耐雨性在内的因素。 24 小时后,使用 MSO/聚甘油酯助剂时的渗透率比不使用时高两倍以上。

在显微镜下对喷雾沉积物的评估表明,商业悬浮浓缩物制剂在沉积物中产生结晶颗粒。

相反,在存在 MSO/聚甘油酯佐剂的情况下,没有结晶颗粒的迹象。如前所述,这意味着更高比例的活性成分可用于使用这种新型佐剂进行渗透。相比之下,单独添加相同浓度的 MSO 会显示出可见的结晶颗粒。然而,MSO 的作用仍然很重要,因为它与叶表面相互作用,使活性物质更快地进入叶内部,这分别是在作物或杂草中系统分布的先决条件。

由此产生的化学物质是超过 50% 聚甘油酯助剂与 MSO 的均匀混合物,可用作配方中的基础材料、即用型桶混助剂或作为特定作物的改性桶混助剂。

乳液质量极佳,不依赖于水质。提供与所有配方类型的桶混合作伙伴的兼容性。喷雾中的典型使用浓度范围在 0.1% 和 0.5% 之间。该产品在所有使用率下都具有出色的植物相容性。

可持续性和绩效大纲

新型 MSO/聚甘油酯混合物具有许多桶混助剂所不具备的特性。由于聚甘油酯和 MSO 均来自无毒、可再生资源,因此这种独特的混合物对环境负责,可能适用于有机作物。事实上,超过 95% 的这种混合物是可再生的。

由于其由各种脂肪甲酸酯和聚甘油酯组成,佐剂混合物具有合理的生物降解性,具有良好的生态特征,没有环境危害标签。在传统上使用的所有可比较的乳化剂中,只有脱水山梨醇酯乙氧基化物具有类似的有利特征。

增强其环境属性,新型助剂适用于低水量应用。全球种植者都青睐这种方法,因为他们努力提高效率并降低生态影响。低水量应用可节省水和燃料,减少时间和设备利用率。

此外,该产品可以安全处理并且没有危险标签,因为该产品不会引起任何皮肤或眼睛刺激,这使得该产品比许多通常用作乳化剂的烷基或芳基烷氧基化物更受欢迎。

产品制造是高效的废物制造,并通过了 ISO 9001 和 ISO 14001 认证。无需额外的乳化剂即可获得稳定的乳液,并且具有用于水基和油基体系的潜在用途。

这两种主要物质具有很强的助剂特性,涵盖了与活性亲脂性相关的整个农用化学品范围。作用方式与现有助剂的不同之处在于,受影响最大的递送步骤是农用化学品在植物表面的移动。与未达到目标和/或润湿行为的产品相比,流动通常是产品性能的更大限制因素。因此,该助剂具有提高农用化学品效率的巨大潜力。

所有这些特性相结合,使这种新的佐剂混合物成为一种独特有效、灵活和可持续的解决方案。