木质素磺酸盐在水分散粒剂中的应用及改性研究

摘要

农药是农业生产的重要保障。随着人们对保护环境的重视和可持续发展的需要,国内外农药的剂型正朝着水基性、粒状、缓释、多功能及省力化的方向发展。水分散粒剂(WG)被认为是21世纪最具有发展前景的剂型之一,发展极为迅速。分散剂是影响WG应用性能的主要因素,常用分散剂有木质素磺酸盐(简称木盐)、萘磺酸钠甲醛缩合物以及它们的复配物。木盐系农药分散剂来源于可再生资源,价格低廉、无毒无害,但在性能上尚无法与石油为原料生产的产品竞争,因此系统研究木盐基本分子结构及其对WG应用性能的影响,通过改性,开发性价比优良的农药分散剂,对促进木盐的资源化高效利用及WG的推广应用具有重要意义。 本论文首先测定了应用国内外19种木盐作为分散剂的农药WG性能,研究木盐的磺化度和分子量对WG的性能影响：根据其影响对木盐进行化学改性,分析改性对木盐分子结构和分散性能的影响；最后将改性木盐与其它种类的分散剂、润湿剂、崩解剂等进行复配,通过性能筛选,得到最终的WG助剂优选配方。 通过测定国内5种木盐(广纸木钠、广纸木钙、石岘木钠、石岘木钙、江门木镁)和国外Meadwestvaco公司的VSI系列、Borregaard公司(Kinsperse 126,Borresperse Na,Ultrazine Na)的14种木盐对80％烯酰吗啉WG应用性能的影响,发现热贮前国外木盐WG除Borresperse Na和Ultrazine Na以外,悬浮率都在90％以上,D80的WG达到98.42％,Kinsperse 126的达95.03％,悬浮液的分散稳定性都很好。热贮后各WG的悬浮率均下降且差异比较大,D80的WG仍有95.89％,Kinsperse 126的将近90％。 国内5种木盐作为分散剂的WG热贮前悬浮率都不高,仅石岘木钠达到89.70％,WG悬浮液的分散稳定性与国外木盐相近：热贮后,各木盐的WG悬浮率除了江门木镁以外都下降3％～7％,除了广纸木钙的WG悬浮液分散稳定性稍微提高外,其余四种分散稳定性均下降。国内木盐的WG润湿性和崩解性稍差于国外木盐的。同一产家的木盐做分散剂时,钠盐比钙盐的WG性能好。 进一步研究了19种木盐的分子量和磺化度对WG性能的影响规律,发现木盐的分子量较低时,WG热贮后悬浮率下降较多,在磺化度相近时,WG的悬浮率和悬浮液的分散稳定性都随着木盐分子量的增加而先增后降。分子量相近时,较高的磺化度有利于提高WG的悬浮率,木盐的磺化度对WG悬浮液的分散稳定性影响不大。 通过超滤分级研究了不同分子量的石岘木钙作分散剂的80％烯酰吗啉WG性能,结果表明：分子量大于3万的石岘木钙作分散剂的WG性能比分子量小于3万级分的石岘木钙作分散剂的WG性能好,悬浮率最高达84.18％。通过测定不同阳离子的木盐作分散剂的WG性能,发现阳离子对木盐的分散性影响不大。研究了木盐改性为高效农药分散剂的制备方法,确定工艺为“木盐-预氧化-磺化-缩合-改性产品”。通过改变工艺参数制备了一系列不同磺化度和不同分子量的改性木盐,WG性能测试表明,在改性产品分子量相同时,随磺化度的增加,WG热贮前的悬浮率、润湿性和崩解性提高,热贮后的润湿性、崩解性和悬浮液分散稳定性提高,但悬浮率下降。在低分子量时,磺化剂用量对WG悬浮率的影响比较大。在相同磺化度下,热贮前后WG的悬浮率和分散稳定性均随着产品分子量的增大而先增大后略微下降,产品特性枯度控制在7ml/g～8ml/g较好。分子量对WG悬浮率的影响较磺化度小。 通过工艺优化,制备出S/L=0.56、特性粘度为7.19ml/g的改性木质素磺酸盐分散剂GCL4-1,其重均分子量为9700,数均分子量为2300,磺化度为1.96mmol/g。将其应用到80％烯酰吗啉WG中,并与Kinsperse 126和石岘木钠的WG作性能比较,发现GCL4-1润湿性最好,WG热贮前后悬浮率均超过90％,悬浮液分散稳定性优良,热贮后悬浮液2小时后沉淀厚度为0.46mm,颗粒粒径为7.94μm,综合性能优于Kinsperse 126和石岘木钠。 最后进行木盐系农药分散剂的助剂配伍研究,发现添加拉开粉的WG润湿性最好,适宜添加量为5％；添加硫酸铵的WG崩解性最好,适宜添加量为4％。GCL4-1与NMS-90萘系、2700聚羧酸分散剂复配效果较好,Kinsperse 126与国内萘系FDN复配性能较好。得到五种较优80％烯酰吗啉WG配方,其中“80％烯酰吗啉原药+10％GCL4-1+5％拉开粉+4％硫酸铵+1％皂土补足”的C配方性价比最优。将五种配方应用到80％多菌灵WG中,考察其对不同原药的适应性,发现C配方同样最优。

目录

文摘

英文文摘

论文说明：主要符号表

声明

第一章绪论

1.1 WG的研究进展概述

1.1.1农药使用概况

1.1.2农药主要剂型及水性化趋势性

1.1.3 WG研究进展

1.2 WG农药助剂的应用研究进展

1.2.1我国农药助剂的研究和生产特点

1.2.2WG的分散剂

1.2.3 WG的润湿剂

1.2.4 WG的崩解剂

1.2.5 WG的其它辅助添加剂

1.3木质素磺酸盐概述

1.3.1木质素磺酸盐的来源及结构

1.3.2木质素磺酸盐的化学改性方法及应用概况

1.3.3木质素磺酸盐用作农药助剂的研究进展

1.4本论文研究背景、意义与主要内容

1.4.1研究背景和意义

1.4.2本论文的主要研究内容

第二章实验技术与测试方法

2.1实验原料与试剂置

2.1.1实验试剂和药品

2.1.2主要实验仪器

2.2 WG的研究方法

2.2.1 WG的配方与造粒工艺

2.2.2烯酰吗啉和多菌灵的高效液相色谱分析

2.2.3 WG的质量控制指标及检测方法

2.3木质素磺酸盐结构特征测定

2.3.1紫外吸收光谱法(UV)分析木质素磺酸盐的含量

2.3.2木质素磺酸盐的特性粘度测定

2.3.3凝胶色谱法(GPC)测木质素磺酸盐的分子量

2.3.4电位滴定法测定木质素磺酸盐磺酸根的含量

2.4木质素磺酸盐的超滤分级

第三章木盐对80％烯酰吗啉WG性能影响的研究

3.1引言

3.2不同产家木质素磺酸盐对WG的性能影响

3.2.1不同产家木质素磺酸盐的含量

3.2.2不同产家木质素磺酸盐的基本结构特征

3.2.3国内木质素磺酸盐作分散剂的WG主要性能

3.2.4国外木质素磺酸盐的WG的主要性能测定结果与分析

3.2.5不同木质素磺酸盐对WG悬浮液的分散稳定性影响

3.3木质素磺酸盐的分子量和阳离子种类对WG性能的影响

3.3.1不同分子量木质素磺酸钙对WG性能的影响

3.3.2不同阳离子的木质素磺酸盐对WG的性能的影响

3.4本章小结

第四章木质素磺酸盐改性研究及对WG性能的影响

4.1引言

4.2木质素磺酸盐农药分散剂的改性方法

4.2.1改性思路

4.2.2改性工艺

4.3改性木质素磺酸盐对WG常温悬浮率的影响

4.3.1磺化度对改性产品性能的影响

4.3.2分子量对改性产品性能的影响

4.4改性木质素磺酸盐对WG热贮稳定性和分散稳定性的影响

4.4.1改性产品磺化度对WG热贮稳定性和分散稳定性的影响

4.4.2改性产品分子量对WG分散稳定性的影响

4.5优化产品性能研究

4.5.1 GCL4-1的分子结构特征

4.5.2 GCL4-1的应用性能

4.6本章小结

第五章WG助剂配方筛选研究

5.1引言

5.2 WG助剂的筛选及应用性能研究

5.2.1润湿剂的筛选

5.2.2崩解剂的筛选

5.2.3分散剂的筛选

5.2.4助分散剂的筛选

5.3优选配方的WG悬浮液分散稳定性

5.4较优配方的成本分析及最优配方的确定

5.5较优配方对原药的适应性

5.5.1五种助剂配方对80％多菌灵WG性能的影响

5.5.2五种助剂配方对80％多菌灵WG分散稳定性能的影响

5.6本章小结

结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间取得的研究成果

致谢