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诺力昂(Nouryon):一种新型可生物降解的农用分散剂Agrilan 1015 qrcode

2020-05-22

世界农化网中文网报道: 
监管法规在配方设计和可用技术中起着重要作用。一些广泛适用的农用助剂被禁用,例如壬基酚乙氧基化物(NPE),N-甲基-2-吡咯烷酮(NMP),当局还提出了不断评估的物质清单。最近,欧洲化学品管理局(ECHA)一直在评估苯乙烯化苯酚。根据现有资料和筛选数据,苯乙烯化苯酚在环境中极富生物蓄积性(VB),持久性(P)及长期持久性(VP)。 ECHA指出,该物质具有干扰内分泌的潜在风险(特性),该项调查研究结果可能会影响三苯乙烯基苯酚及其衍生物在农作物保护制剂中的应用。

由于塑料微粒的持久性及潜在的负面影响或生物蓄积性引起人们的担忧,ECHA提交了针对有意添加塑料微球到消费者或专业人士使用的混合物中的限制建议。因此聚合物在自然环境中生物降解性就显得尤为重要,聚合物应当满足最低(生物)降解指标,(生物)降解性将作为选择农用助剂的一项重要指标。

分散剂主要提供分散作用保持制剂的物理稳定性,同时也能提高制剂的生物活性。典型的分散剂为表面活性剂或聚合物。对固体颗粒(有效成分)的吸附效率是判断分散剂优劣的一个重要指标。在分散剂的疏水基团种,可极性化的芳烃族基团对活性成分具有优异的亲和性。因此,基于三苯乙烯基苯酚(TSP)和壬基酚(NP)的分散剂被普遍使用,并且显示出良好的分散效果。不幸的是,这些类型的化学物质正处于监管审查中。因此,我们需要开发出新型的可持续性的分散剂。

除了有效吸附,表面活性剂分子还需要提供静电或空间稳定作用(理想情况下两者兼具)才能发挥优异的分散作用。阴离子表面活性剂最常被用作主要的分散剂,由于磷酸酯衍生物的多功能性,这类化学成分被广泛使用。磷酸酯衍生物的优点是具有高度的可调节性。可以通过选择不同的疏水链(直链、支链、饱和或不饱和)以及乙氧基化数目来做到这一点。磷酸酯是通过醇与多聚磷酸或者五氧化二磷反应制得。如采用五氧化二磷反应会形成单酯和双酯,这是理想的结果,因为双酯的存在对于分散性能十分重要(见表1)。
表1:单/双酯的分布对性能的影响

在开发通用且具有可持续性的农用分散剂时,我们合成了一系列表面活性剂,通过改变疏水性和烷氧基化程度进行评估,以达到以下预期效果:
• 与目前领先的分散剂相比,在多种活性成分中的性能相当或更高
• 非内分泌干扰物
• 可生物降解
• 低眼刺激
• 低水生生物毒性


研究表明:疏水链较短的表面活性剂更容易被生物降解,但是分散性能却较差。因此我们在乙氧基(EO)的基础上引入丙氧基(PO)缓解了该问题。尽管引入了丙氧基(PO),疏水链的大小还是受到限制。此外,疏水链的支链化结构也十分重要,具有支链结构疏水基团的分子能够赋予悬浮剂理想的稳定粘度。因此,依据疏水链的大小/结构,丙氧基化(PO)和乙氧基化(EO)的数目以及反应路线来优化分子结构,从而开发出Agrilan 1015,它是一种可生物降解的分散剂,其性能与三苯乙烯基苯酚(TSP)基的分散剂相当甚至更好,毒性也更低。

我们评估了Agrilan 1015和竞争产品三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚磷酸酯 (TSP-PE) 的生物降解性能。从图1我们可以看出:
• Agrilan 1015和TSP-PE均含有丙二醇,在初始阶段降解率快速上升主要是由于丙二醇的降解;
• 如图1所示,即使在12周以后,Agrilan 1015降解率随时间延长而提高;
• TSP-PE的降解率在三周左右达到峰值,三周以后TSP-PE的降解率基本保持稳定,而前期的降解率变化主要归功于产品中的丙二醇。

因此,Agrilan 1015被认为可被生物降解性,具有不可持久性;TSP-PE几乎不可生物降解,具有持久性(P)。
 
图1: 活性污泥对Agrilan 1015和TSP-PE的降解率。水平线代表丙二醇完全降解时的降解率。

在悬浮剂中采用多种活性成分评估Agrilan 1015的应用性能,同时采用市场领先的TSP-PE进行对比。表2 列出了制备SC的配方。所有SC样品均通过了两周的稳定性测试。SC评估结果表明,新型分散剂Agrilan 1015提供比市售TSP-PE分散剂相似或更好的性能。(图2显示了热储两周后Agrilan 1015和TSP-PE的对比;图3:显示了Agrilan 1015和TSP-PE间悬浮率的对比。)

表 2: 用于评估Agrilan 1015 和TSP-PE的悬浮剂配方

图 2 :Agrilan 1015 与 TSP-PE热储稳定性对比 (54 oC , 14天)
 
 图3:分散剂分别为Agrilan 1015 和TSP-PE的敌草隆SC悬浮率,砂磨后(RT)及热储后

除了测试Agrilan 1015作为配方助剂,还评估了表面活性剂的性能(表面张力、CMC和润湿性)(见表3)。与TSP-PE相比,Agrilan 1015具有更低的表面张力,更强的润湿性能。这意味着Agrilan 1015也可以用作润湿剂使用。为了验证该假设,在不使用任何润湿剂的情况下制备嘧菌酯SC。 图4显示了研磨15分钟后的粒径分布,该粒径分布在满意的区间内。

表3:Agrilan 1015和商品化的TSP-PE的 CMC, 表面张力及Draves润湿时间
 
图4:不添加任何润湿剂嘧菌酯SC的粒径分布

采用InVitro方法(牛角膜不透明度和渗透性,BCOP)评估Agrilan 1015的眼睛刺激性,Agrilan 1015的评分显著低于3,表明该产品对眼睛无刺激。此外,采用室内“藻类生长抑制”方法评估Agrilan 1015对水生生物的毒性,结果表明该产品不会对水生生物产生急性毒性。

综上所述,Agrilan 1015是一种用于水性配方体系(SC,FS)的新型可生物降解的聚合物分散剂。该产品毒性低,不含有危险性分类的组分,其开发技术受专利保护。除了作为分散剂,该产品也可以作为润湿剂和乳化剂应用于EW和SE配方中。

其他信息


图5:Agrilan 1015

产品特点
• 外观:透明液体
• 粘度:可倾倒
• 固含量:50%
• pH值:5.5-6.5

监管状况
• TSCA和FIFRA申报中
• 符合REACH聚合物豁免
• 已列入中国和日本化学品清单




本文章的英文版刊发于《2020 制剂 & 助剂技术 》杂志,欢迎点击下载了解详情!如需纸质版杂志,请联系袁娜! 邮箱:grace@agropages.com; 微信:nanagrace2014


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