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农药中加入表面活性剂可以降低液体的表面张力提高润湿分散性能

来源:初中学习大师 浏览 1038 次 发布时间:2023-02-21

“民以食为天“,可食用的农作物是人类基本食物的来源之一。农作物的生长,离不开科学的科技生产技术,以及为技术提供高精度服务的科学设备。

在农作物生长过程中,病、虫、草害种类繁多,适宜的喷洒农药可以保证农作物的健康成长。农药的防治效果直接与药液对植株上的润湿有关,不同植物表面的形态不一样,或亲水,或疏水。许多植物、害虫、杂草不易被水润湿,是因为该植物表面存在一层疏水的蜡层,需要在水中加入表面活性剂,以增加它们的亲水性。农药中加入表面活性剂,可以降低液体的表面张力,提高润湿分散性能,而润湿则离不开药液的动态表面张力、表面张力、药液在叶面上的接触角等。

图1.水在三种不同植物叶片表面的形态特征


一、动态表面张力

在农药喷洒过程中,喷雾器中农药液滴的飞行时间将对喷洒性能产生很大的影响。在液滴喷洒出来后,农药中的表面活性剂能够多快的降低新形成界面的表面张力,则是决定润湿过程中的第一步。

例如我们用KRSS的BP100动态表面张力仪测试添加了两种不同表面活性剂农药的动态表面张力。喷雾过程中尺寸效应的关键因素为初始表面张力降低的快慢,即通常认为是液滴形成后前250ms内的表面张力。从这个尺度来看,上述两个皆不是优异的表面活性剂。

图2.不同表面活性剂农药的动态表面


二、接触角

农药喷洒到植物叶片后,可以用接触角来判别药液在叶片表面的润湿程度。接触角越小,药液在植物叶面上的持留就会越好。但如果接触角过小,就会造成药液在植物叶面上的过于展开和润湿,形成过薄的药膜而流失。例如用DSA25接触角测试仪测试的农药初始接触角为86度,而添加了表面活性剂的农药后,接触角很快降低到50-60度。

图3.不同表面活性剂农药的接触角


三、植物叶片表面能

植物叶片的表面能也是表面润湿性的经验参数,小于此表面能的农药可以在叶片表面铺展。由于不同植物的表面结构差异很大,因而表面能有很大不同,了解植物的表面能,可以更好的指导农药中表面活性剂的添加,稀释和具体使用等。

图4.农药液滴在植物叶片上的润湿铺展与聚并


四、临界胶束浓度(CMC)

农药在低于表面活性剂临界胶束浓度(CMC)的情况下,浓度越高,润湿性越好,达到临界胶束浓度后,才可能不因气液界面的扩大而增大农药的表面张力,使农药在叶片上更好的润湿和铺展。例如用DSA25接触角测试仪测试水稻的表面能介于30-36mN/m之间,农药经水稀释后,药液内的表面活性剂浓度应大于浓度临界胶束浓度(可用K100表面张力仪测试得到CMC),且表面张力小于水稻的表面能,才能使得药液在叶片上润湿铺展,提高农药利用率。


五、滚动角

由于大部分植被树叶表面并不是水平的,当液滴滴落在叶片表面,且不能够快速润湿时,液滴由于重力的作用而滚落。滚动角和农药的沉积和稳定持留量相关,大的接触角、大的液滴体积和重量会导致液滴滚落,浪费农药。

图5.不同表面活性剂的滚动角

KRSS的话:

农作生长过程中,需综合考虑界面化学的各方面因素(动态表面张力,接触角,滚动角,表面能,临界胶束浓度),才能充分发挥农药药效,保证农作物健康生长。参考文献

1,徐广春,顾中言.常用农药在水稻叶片上的润湿能力分析[J].中国农业科学,2012,45;

2,卢向阳.几种除草剂药液表面张力、叶面接触角与药效的相关性研究[J].弄药学学报,2002,14.

3,KRSS应用报告AR261:Surfactant Additives for Pesticide Formulation.