CC BY
44
УДК 632.95
В. М. Кузнецов (к.х.н., с.н.с., зав. лаб.)
Распределение неионогенных ПАВ в гербицидных эмульсиях на основе эфира клопиралида
Научно-исследовательский технологический институт гербицидов и регуляторов роста растений АН РБ, лаборатория разработки гербицидных препаративных форм 450029, ул. Ульяновых 65; тел./факс (347) 2428352, e-mail: herbiform@mail.ru
V. M. Kuznetzov
Nonionic surfactants partition in herbicide emulsions on base of clopyralidе ester
Scientific-Research Institute of Technology of Herbicides and Plants Growth Regulators 65, Uljanovykh Str, 450029, Ufa, Russia; ph./fax (347) 2428352; e-mail: herbiform@mail.ru
С целью определения содержания поверхностно-активного вещества (ПАВ) исследованы гер-бицидные эмульсии на основе 2-этилгексилово-го эфира 3,6-дихлорпиридин-2-карбоновой кислоты (клопиралид) на предмет распределения неионогенных эмульгаторов в водной фазе, в органической фазе и на поверхности раздела фаз. Результаты этих исследований позволяют оптимизировать рецептуры гербицидных препаратов и определить необходимое количество воды для приготовления эмульсий.
Ключевые слова: адсорбция; гербицидная эмульсия; десорбция; клопиралид; неионоген-ное поверхностно-активное вещество (ПАВ); поверхностное натяжение.
Herbicides emulsions on base of clopyralide ester were investigated for determination of nonionic surfactants partition. Investigations results help to improve herbicides compositions and to determine necessary quantity of water for emulsions preparation. Results of these researches allow to optimise compoundings of herbicidal preparations and to define a necessary quantity of water for emulsion preparation
Key words: adsorbtion; herbicide emulsion; desorbtion; nonionic surfactant; surface tension; clopyralide ester.
Широкое применение поверхностно-активных веществ (ПАВ) различного химического строения способствует значительному улучшению качества препаративных форм гербицидов и повышению эффективности химической защиты растений от сорняков. Оптимизация содержания ПАВ в рецептурах гербицидов является важнейшим направлением разработки химических средств защиты растений, обеспечивающим необходимые физико-химические свойства и эксплуатационные характеристики
гербицидных препаратов и их рабочих жидко-
« 1
стей — растворов, эмульсий, суспензий .
При разбавлении эмульгирующихся концентратов водой происходит образование гербицидных эмульсий, к которым предъявляются жесткие требования по времени их физической стабильности, составляющем не менее 4 ч 2. Стабилизация эмульсий позволяет равномерно нанести действующее вещество на обрабатыва-
Дата поступления 20.09.11
емую поверхность почвы, если гербицид почвенного действия, или растений — при после-всходовом применении.
Целью данной работы является изучение количественного распределения неионогенных ПАВ — неонола АФ 9-12 и синтанола ДС-10 в водной и органической фазах, а также на поверхности раздела фаз гербицидных эмульсий, что позволяет оптимизировать содержание эмульгаторов и улучшить стабильность гетерогенных систем.
В качестве действующего вещества в работе использовали 2-этилгексиловый эфир 3,6-дихлорпиридин-2-карбоновой кислоты. Эта кислота, известная также под названием кло-пиралид, является эффективным послевсхо-довым системным гербицидом, применяемым против сорняков в посевах пшеницы, ячменя, кукурузы, сахарной свеклы и других культур при нормах расхода 0.05—0.2 кг/га. Коммерческое название препарата на основе 2-этил-гексилового эфира клопиралида — эфилон.
Экспериментальная часть
<УХ
в &орг. ф) ' пв/ пэм ' рорг. ф/ рв
На технических весах марки ВЛТК-500 с погрешностью 0.01 г в стакане емкостью 50 мл взвешивают необходимое количество компонентов — действующего вещества, ПАВ, растворителя согласно рецептуре концентрата эмульсии гербицида. Содержимое стакана тщательно перемешивают при температуре 50— 60 оС до полного растворения всех компонентов. После охлаждения до комнатной температуры препарат анализируют по показателю качества гербицидной эмульсии. Для ее приготовления в сухом стакане взвешивают 1 г препарата для получения 100 мл эмульсии 1%-й концентрации. Туда же при непрерывном перемешивании из капельной воронки приливают 100 мл воды определенной жесткости. Приготовленную эмульсию переливают в чистый отстойник, представляющий собой узкий градуированный стеклянный цилиндр с притертой пробкой, и выдерживают в течение 4 ч. По истечении этого времени определяют количество выделившегося масла, сливок или осадка.
Поверхностное натяжение на границе органической и водной фаз определяли методом счета капель с помощью сталагмометра. При работе со сталагмометром необходимо, чтобы жидкость вытекала из него медленно, для чего на верхний конец сталагмометра надевают резиновую трубку с зажимом.С помощью зажима регулируют скорость истечения жидкости. Сталагмометр укрепляют в штативе в строго вертикальном положении. Жидкость — органическую фазу засасывают через капиллярное отверстие так, чтобы она стояла выше метки А. В капилляре при этом не должно быть пузырьков воздуха. Затем дают жидкости вытекать через капилляр в стаканчик с водой. При этом сталагмометр должен быть погружен в водную фазу на 1—2 мм. Когда уровень жидкости точно совпадет с верхней меткой А, начинают счет капель и прекращают его, когда уровень опустится до нижней метки Б. Опыт повторяют 3 раза и берут среднюю величину из проведенных отсчетов. Расхождение между отдельными измерениями должно быть не более 1—2 капель. Аналогично проводят опыт, где в качестве водной фазы используют эмульсию. Поверхностное натяжение на границе водной и органической фаз сгж-ж (мН/м) определяют по формуле:
где ав — поверхностное натяжение воды на границе с воздухом, равное 72.5 мН/м при 20 0С;
°0рг. ф — поверхностное натяжение органической фазы на границе с воздухом, мН/м;
пв — количество капель органической фазы, вытекающей в воду;
пЭм — количество капель органической фазы, вытекающей в эмульсию;
Р0рг.ф/ Рв — отношение плотности органической фазы к плотности воды.
Обсуждение результатов
В основу исследования процесса распределения ПАВ положен отмеченный нами ранее графический сдвиг изотермы межфазного поверхностного натяжения , которое определяли сталагмометрическим методом при выдерживании гербицидной эмульсии в определенном временном интервале вплоть до ее полной коалесценции 4. Такой сдвиг изотермы можно объяснить десорбцией ПАВ с поверхности раздела фаз жидкость—жидкость, что приводит к увеличению поверхностного натяжения на границе органической и водной фаз (рис. 1). По величине сдвига можно определить количество ПАВ, адсорбированного на межфазной поверхности, и сопоставить с его общим количеством, вносимым с препаратом. Разница этих значений дает вес ПАВ, растворенного в органической и водной фазах (табл. 1,2). Количество адсорбированного эмульгатора точнее определяется по величине сдвига логарифмической анаморфозы в координатах межфазное натяжение—логарифм концентрации ПАВ (рис. 2).
Рис. 1. Зависимость межфазного натяжения от концентрации ПАВ в эмульсии препарата эфилон
Таблица 1
Распределение неонола АФ 9-12 в эмульсии препарата эфилон
Наименование показателей Значение показателей
Объем препарата на обработку 1 га, мл 100 150 200 250 300
Вес препарата на обработку 1 га, г 107 160.5 214 267.5 321
Количество ПАВ, вносимое с препаратом на 1 га, г 21.4 32.1 42.8 53.5 64.2
Объем воды на обработку 1 га, л 200 200 200 200 200
Вес воды на обработку 1 га, г 2x105 2x105 2x105 2x105 2x105
Количество ПАВ, адсорбированного на межфазной поверхности, % мае. 0.005 0.007 0.011 0.015 0.015
Вес адсорбированного ПАВ, г 10 14 22 30 30
Вес ПАВ, растворенного в органической и водной фазах, г 11.4 18.1 20.8 23.5 34.2
Таблица 2
Распределение синтанола ДС-10 в эмульсии препарата эфилон
Наименование показателей Значение показателей
Объем препарата на обработку 1 га, мл 200 200 200 200 200
Вес препарата на обработку 1 га, г 214 214 214 214 214
Количество ПАВ вносимое с препаратом на 1 га, г 42.8 42.8 42.8 42.8 42.8
Объем воды на обработку 1 га, л 100 150 200 250 300
Вес воды на обработку 1 га, г 10® 1.5x105 2.0x105 2.5х105 З.ОхЮ5
Количество ПАВ, адсорбированного на межфазной поверхности, % мае. 0.022 0.015 0.011 0.008 0.006
Вес адсорбированного ПАВ, г 22 22.5 22 20 18
Вес ПАВ, растворенного в органической и водной фазах, г 20.8 20.3 20.8 22.8 24.8
35.00 О ж/ж. мН/м
30,00 25.00
20.00
15.00 10.00 5,00
0.00
-2.00 -1,50 -1.00 -0.50 0,00
18 С ПА8 (К масс.)
♦ - О МОМС1П ПриЮЮО/'СНЙН эмульсии
• . при ¿оисршснии коллссцснцмы змульсии
Рис. 2. Изотермы межфазного натяжения
Для определения количества эмульгатора, растворенного в органической фазе — 2-этил-гексиловом эфире 3,6-дихлорпиридин-2-кар-боновой кислоты, нами использовался косвенный метод, основанный на определении поверхностного натяжения на границе с воздухом жидких неонола АФ 9-12, синтанола ДС-10 и указанного эфира, а также их комбинаций при различном соотношении эфир:ПАВ (рис. 3).
О */«, 40,00 мН/м
38.00 17.00
27.00
26.00
2ДО I--т-1-.---1-1-г-1---.
0.00 10.00 20.00 30.00 40.00 50,00 60,00 70.00 80.00 90.00 100.00 Доли ПАВ « оачвоое. К масс —•— - эфир ялолирллидл - нсовюл АФ9-12 ■ >фир клопиршиш • синтлюл ДС-10
Рис. 3. Изменение поверхностного натяжения на границе с воздухом раствора, содержащего эфир клопирамида и ПАВ
Пропорциональное увеличение поверхностного натяжения при росте содержания эмульгатора дает возможность определить его долю в органической фазе, которая составляет не более 1—2 % мае. при поверхностном натяжении, равном 29.7 мН/м. Содержание эмульгатора, растворенного в органической и водной фазах гербицидной эмульсии, зависит от соот-
ношения объемов препарата и воды. При увеличении объема препарата происходит рост количества неонола, растворенного в органической и водной фазах (табл. 1). При увеличении объема воды свыше 200 л/га происходит некоторое уменьшение количества синтанола, адсорбированного на межфазной поверхности (табл. 2). Следует добавить, что содержание ПАВ, растворенного в органической фазе, многократно меньше, чем в дисперсионной среде.
Таким образом, изучение количественного распределения неионогенных ПАВ в герби-цидных эмульсиях позволяет оптимизировать рецептуры гербицидных препаратов и определить необходимое количество воды для приготовления рабочих жидкостей.
Литература
1. Кузнецов В. М. Химико-технологические основы разработки и совершенствования гербицидных препаративных форм.— М.: Химия, 2006.— 320 с.
2. Жесткова Т. Я., Куснирович Э. И., Баюрова Г. А., Калачева Н. А., Минаева А. Г., Овсищер М. Р. и др. Методические рекомендации по контролю за качеством препаративных форм ХСЗР и исходного сырья для их приготовления.— Черкассы: ВНИИХСЗР, НИИТЭХИМ, 1984.- 48 с.
3. Пат. 2402906 РФ. /Кузнецов В. М., Ишбула-тов Р. М., Мрясова Л. М., Соломинова Т. С., Колбин А. М.// Б.И.П.М.- 2010.- №31.
4. Берим Н. Г., Соколовская Р. Е. Практикум по химической защите растений.- Л.: Колос, 1965.- 192 с.
