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高分子類助劑主要增效機制及在除草劑領(lǐng)域應用機理
來源：農(nóng)藥學學報，文言一心 瀏覽 314 次 發(fā)布時間:2024-10-30
高分子類助劑是指經(jīng)過分子層面結(jié)構(gòu)設計和合成的具有功能性的高分子化合物。這些化合物通常由許多相同的、簡單的結(jié)構(gòu)單元通過化學鍵重復連接而成，相對分子質(zhì)量較高，通?？蛇_2萬至2000萬。高分子類助劑在農(nóng)藥領(lǐng)域的應用，主要得益于其優(yōu)異的乳化能力、增稠能力、增加附著力和沉積作用。這些特性使得高分子類助劑成為除草劑配方中不可或缺的重要組成部分。
高分子類助劑是除草劑領(lǐng)域的一種新興助劑，一些兩親性的高分子，如生物多糖、蛋白質(zhì)、聚羧酸鹽等，可以在兩相界面排布，也可發(fā)生分子鏈內(nèi)和分子間的聚集，這與高分子的結(jié)構(gòu)、單體組成比和分子質(zhì)量有關(guān)。同時，有些高分子對環(huán)境因素(光、pH等)敏感，可作為刺激響應性材料調(diào)控其物理化學性質(zhì)。與小分子表面活性劑相比，高分子類助劑有一定的空間位阻，能降低溶液的表面張力，只是表面活性稍差，但它卻能能一定程度上減少霧滴漂移，提高藥液的抗雨水沖刷能力。
高分子類助劑的主要增效機制如下：
1)高分子類助劑能適當增大霧滴直徑，減少噴霧過程中的霧滴漂移現(xiàn)象。研究發(fā)現(xiàn)，當聚氧乙烯(PEO)溶液和水/甘油溶液的剪切黏度及表面張力相同時，添加PEO的霧滴直徑更大，原因是PEO能顯著增大霧滴的拉伸黏度，抑制液膜破裂，使霧滴變大，從而減少了霧滴漂移。
2)高分子類助劑能抑制液體撞擊植物葉面后的彈跳、滾落等行為，增強黏附。研究發(fā)現(xiàn)，添加少量PEO能延緩液滴撞擊疏水表面后的回縮速率，有效抑制液滴反彈。原因是低濃度時PEO能適當增加溶液的拉伸黏度，在撞擊過程中將霧滴動能轉(zhuǎn)化為黏性耗散，抑制液滴彈跳。PEO分子吸附在三相線處，由卷曲態(tài)變成拉伸態(tài)，耗散能量，從而延緩液滴回縮。
3)高分子類助劑能增大藥液的沉積量，提高藥液的抗雨水沖刷能力。研究表明，當兩個帶相反電荷的聚電解質(zhì)液滴同時撞擊疏水表面時，能在疏水固體表面形成親水陷阱，從而對其進行親水改性，有效提高了液滴的沉積量。隨著液滴的蒸發(fā)，高分子類助劑會在固-液界面形成薄膜，從而有效提高藥液在植物葉片表面的黏附，提高藥液的抗雨水沖刷能力。研究表明，聚乙烯醇(PVA)的耐雨水沖刷能力隨其分子質(zhì)量和結(jié)晶度的增大而提高，其耐雨水沖刷程度與其在葉片表面形成的聚合物薄膜的強度有關(guān)。
在除草劑領(lǐng)域，高分子類助劑的應用主要體現(xiàn)在以下幾個方面：
增稠與懸?。撼輨┰龀韯┦且环N常見的高分子類助劑，它能夠增加除草劑的粘度和稠度，防止流失，提高附著力和效果。這類助劑通常被添加到液體除草劑中，如懸浮劑，以增強其流動性和分散性。通過形成空間立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，高分子增稠劑能夠有效包裹除草劑原藥顆粒，提高懸浮穩(wěn)定性，防止分層和沉降現(xiàn)象。
乳化與分散：高分子乳化劑在除草劑水乳劑和可分散油懸浮劑中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。它們能夠降低兩相界面張力，形成牢固的界面膜，同時利用空間位阻作用，提高乳狀液的穩(wěn)定性。高分子乳化劑還能增加藥液在靶標界面的附著力和沉積量，從而提高藥效。在可分散油懸浮劑中，高分子分散劑通過電荷作用對原藥表面進行披覆和改性，改善其在水中的乳化分散性，確保形成均勻懸浮液，有利于噴施到靶標。
靶向與緩釋：針對特定靶標和用途設計的高分子類助劑，具有靶向性，能夠精準釋放除草劑有效成分，提高防治效果。同時，高分子助劑還能通過控制釋放速率，實現(xiàn)藥效的持久性和穩(wěn)定性。
這種靶向與緩釋功能，極大地減少了除草劑的浪費，并降低了對非目標生物和環(huán)境的潛在危害。例如，某些高分子類助劑能夠通過識別特定的植物表面特征，選擇性地吸附并釋放除草劑，從而減少對周圍土壤和水生生態(tài)系統(tǒng)的負面影響。此外，這些高分子助劑還能根據(jù)環(huán)境條件（如溫度、濕度）智能調(diào)節(jié)釋放速度，確保在最佳時機發(fā)揮藥效，提高除草效率。
生物降解與環(huán)保：隨著環(huán)保意識的增強，生物降解型高分子類助劑逐漸受到關(guān)注。這類助劑在完成其輔助功能后，能在自然環(huán)境中被微生物分解，減少化學殘留，保護生態(tài)平衡。生物降解高分子助劑的應用，不僅符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求，也為除草劑產(chǎn)品的綠色化轉(zhuǎn)型提供了新思路。
綜上所述，高分子類助劑主要通過減少霧滴漂移、抑制液滴彈跳、提高藥液的抗雨水沖刷能力來增效。高分子類助劑作為一種新型的農(nóng)藥添加劑，以其獨特的性能，在提高除草劑效果、降低環(huán)境污染、優(yōu)化使用方式等方面展現(xiàn)出巨大潛力。目前高分子類助劑在除草劑領(lǐng)域的應用正不斷拓展深化，其獨特的性能為解決現(xiàn)代農(nóng)業(yè)面臨的效率與環(huán)保雙重挑戰(zhàn)提供了有力支持。未來，隨著材料科學與生物技術(shù)的不斷進步，高分子類助劑將更加智能化、環(huán)保化，為除草劑行業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展開辟更廣闊的空間。