一种航空施药助剂及其制备方法和应用转让专利
申请号 : CN202110283649.9
文献号 : CN113040136B
文献日 : 2022-05-06
发明人 : 刘杰 , 王让 , 刘超
申请人 : 湖南嘉诚农业科技有限公司 , 湖南中航飞防农机专业合作社
摘要 :
权利要求 :
1.一种航空施药助剂,其特征在于,包括如下质量百分比的原料:大分子量透明质酸 1~1.5%、小分子量透明质酸 0.3~0.5%、氟碳表面活性剂3%、大豆卵磷酯3~9%、凝结核物质
3~4%、水溶性维生素E 1~3%、乳化剂8~10%、助悬剂0.5~0.8%,水补余至100%;其中,所述凝结核物质的粒径大小为5~6μm,所述大分子量透明质酸的分子量为500KDa,所述小分子量透明质酸的分子量为10KDa。
2.根据权利要求1所述的航空施药助剂,其特征在于,所述氟碳表面活性剂选自全氟羧酸盐、全氟磺酸盐和杜邦公司的氟碳表面活性剂Zonyl系列产品中的一种或多种。
3.根据权利要求1所述的航空施药助剂,其特征在于,所述凝结核物质为具有配重作用并能调节雾滴粒径大小的矿物质。
4.根据权利要求1所述的航空施药助剂,其特征在于,所述凝结核物质选自硅藻土、白炭黑、高岭土和有机膨润土中的一种或几种。
5.根据权利要求1所述的航空施药助剂,其特征在于,所述乳化剂选自脂肪醇聚氧乙烯醚、脂肪酸聚氧乙烯醚、腰果油聚氧乙烯醚、脂肪胺聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚、蓖麻油聚氧乙烯醚、吐温系列、农乳500#系列、农乳600#系列、农乳400#系列和司盘系列中的一种或多种。
6.根据权利要求1至5任一所述的航空施药助剂,其特征在于,所述助悬剂选自黄原胶、甘油、糖浆、山梨醇、阿拉伯胶、胶体微晶纤维素RC591、海藻酸钠、琼脂、淀粉、甲基纤维素、羧甲基纤维素钠和羟丙基纤维素中的一种或多种。
7.一种权利要求1至6任一所述的航空施药助剂的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1、将大分子量透明质酸、小分子量透明质酸、大豆卵磷脂、水溶性维生素E、乳化剂和水混合并机械分散后,置入微射流式高压均质乳化机,加热至45 55℃并进行微射流乳化,~
然后缓慢加入氟碳表面活性剂,减速降温,加入助悬剂后即得悬乳体;
S2、将凝结核物质置入超微粉气流粉碎机,制取粒径DV502~10μm凝结核物质超微粉;
S3、将步骤S2取得的粒径DV502~10μm的凝结核物质超微粉加入步骤S1取得的悬乳体中,搅拌即得所述航空施药助剂。
8.一种航空施药助剂的应用,其特征在于,将权利要求1至6任一所述的航空施药助剂或权利要求7所述的制备方法制备的航空施药助剂,与农药及水混合制得航空喷洒液,用于调节喷洒液雾滴大小。
9.根据权利要求8所述的航空施药助剂的应用,其特征在于,所述航空施药助剂的加入量为航空喷洒液总体积的1 2%。
~
10.根据权利要求8所述的航空施药助剂的应用,其特征在于,所述航空施药助剂先通过水稀释,再与农药混合。
11.根据权利要求8至10任一所述的航空施药助剂的应用,其特征在于,所述航空施药助剂调节喷洒液雾滴大小的粒径为100~150μm。
说明书 :
一种航空施药助剂及其制备方法和应用
技术领域
背景技术
蒸发、雾滴飘移、雾滴弹跳、雾滴聚并流失等现象,农药损失严重,真正到达有害生物作用靶
标的药剂量微乎其微。Mectcalf估算,从施药器械喷洒出去的农药只有25~50%能沉积到
作物叶片上,不足1%的药剂沉积到靶标害虫上,只有0.03%的药剂能真正发挥杀虫作用
(MetcalfPL.Changingroleofinsecticideincropprotection[J]
.AnnualReviewofEntomology,1980,25(1):219~256)。
但植保无人机航空喷雾受操作条件及外部环境因素(风速、温度等)影响,存在着蒸发、随风
飘失、沉积效果不佳的问题。植保无人机航空喷洒水基溶液,雾滴中的水分容易蒸发,随后
雾滴变小,则雾滴会在空气中飘移比地面喷雾相比需要更长的时间才到达到靶标,或者完
全蒸发变成纯农药粒子,影响防治效果。100μm的雾滴在25℃、相对湿度30%的状态下,移动
75cm,直径会减少一半。超低容量航空喷雾通常飞行高度在1.5~8米之间,往往在到达目标
之前就已完全蒸发了。FAO(联合国粮食及农业组织)规定,航空喷雾中当湿度小于40%时,
需要在药液中增加减少蒸发的喷雾助剂。
了水土环境。雾滴粒径小,会相对易受气流影响而发生漂移,可能对相邻农作物造成危害。
但细小雾滴在作物叶片表面的覆盖密度和覆盖均匀度远优于粗大雾滴,而且附着能力好、
不易流失并具有较好的穿透能力,农药利用率高。也就是说,对于具备触杀作用的农药而
言,雾滴粒径小,防治效果更好。当然,由于雾滴大利于沉降,而雾滴小覆盖度高、渗透性好,
要使药剂发挥最佳效果,找到合适大小的雾滴显得尤为重要。
间喷施时,没有把农药雾滴粒径做为一个标准,很多时候无论是喷施杀虫剂,还是喷施杀菌
剂,抑或是除草剂,都采用粗雾滴喷施的方式,不能很好地发挥杀虫剂、杀菌剂的生物活性。
抗飘移性能和较好的抗蒸腾性能。但是上述飞防助剂通过增大雾滴,从而产生良好的抗蒸
腾、飘移性能,但大雾滴与生物最佳粒径不匹配,无法达到农药减量的效果。
塞植保无人机的喷管,虽然油能增大雾滴,但油为载体的喷洒液比重偏低,不利于雾滴的沉
降和穿透。此外,油为载体的雾滴,不容易穿透生物体表面,进入植物细胞。大雾滴与生物最
佳粒径不匹配,无法达到农药减量的效果。再者,油为载体的助剂在超低容量喷雾液中占的
比例仅1~2%,抗蒸发作用相对依然过小。
发明内容
农药使用量的植保无人机航空施药助剂及其制备方法和应用。本发明还能克服现有技术中
的雾滴与生物最佳粒径不匹配,农药有效成分无法快速进入植物细胞,农药利用率低、无法
实现广义上的农药减量的缺陷。
碳表面活性剂1~5%、大豆卵磷酯1~15%、凝结核物质1~10%、水溶性维生素E1~10%、
乳化剂1~15%、助悬剂0.05~5%,水补余至100%;所述凝结核物质的粒径大小为2~10μ
m,所述大分子量透明质酸的分子量为400KDa~2000KDa,所述小分子量透明质酸的分子量
为8KDa~30KDa。
10%(粒径可以为2~10μm,优选为2~9μm)、水溶性维生素E1~10%、乳化剂1~14%、助悬
剂0.3~5%,水补余至100%;
5%(粒径可以为2~10μm,优选为3~8μm)、水溶性维生素E1~5%、乳化剂5~14%、助悬剂
0.3~5%,水补余至100%。
10%(粒径可以为2~10μm,优选为3~8μm,更优选为5~8μm)、水溶性维生素E1~3%、乳化
剂7~14%、助悬剂0.3~5%,水补余至100%;
5%(粒径优选为3~8μm)、水溶性维生素E1~3%、乳化剂7~12%、助悬剂0.3~5%,水补余
至100%。
质3~4%(粒径可以为,4~8μm,优选为5~6μm)、水溶性维生素E1~3%、乳化剂8~10%、助
悬剂0.5~0.8%,水补余至100%。
结核物质粒径,调节喷雾药液的雾滴谱、减少雾滴的飘移、增加雾滴的沉积率和附着效果,
添加后能够有效减少农药使用量30~70%。
共同作用,携带农药分子进入植物体内,并实现跨细胞膜传导,大、小分子量的透明质酸的
配合可以牢固的保持水分,它的透明质分子能携带500倍以上的水分,2%的纯透明质酸水
溶液能牢固地保持98%水分;而卵磷脂具有均衡的亲水性和亲脂性双极性特质,卵磷脂亲
水基与农药亲水分子结合,卵磷脂亲脂基与农药亲脂分子结合从而形成纳米级的蜂巢状泡
囊,雾滴喷施到植物叶片后,卵磷脂亲脂性基团能乳化植物表面腊质层,从而使农药分子顺
利进入植物细胞膜。细胞膜中含有大量水分,卵磷脂亲水基能避免植物细胞对农药等的分
子排斥。但卵磷脂无法实行细胞之间的跨膜传导,无法将农药分子携带到靶标。水溶性维生
素E(Vitamin E)中的生育酚对植物韧皮部薄壁转移细胞壁的结构形成和正常发育、以及光
合产物的正常输送起到重要作用。本发明通过的合理的配比,使小分子透明质酸、卵磷脂和
水溶性维生素E相互配合,携带农药分子进入植物体内,并实现跨细胞膜传导。
制雾滴谱范围,使雾滴分布更均匀,同时符合生物最佳粒径,最大程度发挥农药生物活性。
还可作为用量配重,可有效增加雾滴在田间的沉降效果,减少漂移。适合用于航空施药,对
减少农药的使用量有重要辅助作用。本发明选用的凝结核物质通常为具有良好配重作用的
矿物质,该类矿物质包括但不限于硅藻土、白炭黑、高岭土和有机膨润土中的一种或几种,
该类物质虽然在农药制品中广泛应用,但通常作为载体、稀释剂或崩解剂,国内外文献未见
可以通过控制其粒径来调节雾滴粒径从而减少农药使用量的报道。
列、600#系列、400#系列和司盘系列中的一种或多种。
多种。
进行微射流乳化,然后缓慢加入氟碳表面活性剂,减速降温,加入助悬剂后即得悬乳体;
洒液总体积的1~2%添加本发明航空施药助剂,可调节喷洒液雾滴大小的粒径为100~150
μm,再放入农药,加水补余至100%,混合均匀,最后倒入药箱中并在24小时内喷洒完毕。
药液飘逸、弹跳,提高农药利用率,从而实现狭义上的农药减量。利用凝结核物质调节雾滴
粒径与最佳生物粒径匹配,利用卵磷脂双亲特质,携带和包埋亲水、疏水和双亲类分子,特
别是对水溶性差和油水均不易溶的分子,快速穿透生物体表面,通过水溶性维生素E中的生
育酚转运功能,通过较大分子量的大分子量透明质酸为抗蒸发,小分子量的小分子量透明
质酸与卵磷酯、水溶性维生素E共同作用,携带农药分子进入植物体内,并实现跨细胞膜传
导,使农药分子在植物体内跨膜传导、实现不同组织间的分布,快速达到最小有效药物浓
度,提高农药中靶率,本发明的施药助剂使喷洒的雾滴且具有较好的穿透能力,能随气流深
入植株冠层内部,沉积在果树或植株深处的叶片正面及大雾滴不易沉积的叶片背面,从而
实现广义上的农药减量。
质粒径,调节喷雾药液的雾滴谱、减少雾滴的飘移、增加雾滴的沉积率和附着效果,添加后
能够有效减少农药使用量30~70%。
或者在高温植物气孔关闭的情况下,仍然能辅助农药在植物体内进行传导和分布。本发明
的航空施药助剂主要应用于植保无人机航空施药,也同样适用于其他需要航空施药的领
域。
液抗蒸发时间最长可达16min,能有效减少雾滴在运动过程中的蒸发,使更多的雾滴到达作
物靶标,同时能减缓喷施液在叶面上的蒸发。
过多种组分科学混配,综合作用,降低农药产品稀释液的表面张力,提高喷洒系统雾化效
果。从而能有效调节雾滴粒径,减少小雾滴数量,降低飞机下压气流带来的干扰,从而在多
维度上降低雾滴的飘移。同时提高雾滴的沉降速率,使雾化的液滴迅速地从空中沉降至作
物的叶面和标靶,并具有良好的穿透性。且能有效提高雾滴对叶面的附着力,改进雾滴的润
湿和铺展能力,更可使农药分子被黏附在叶面上,大大增加农药活性成分被叶片吸收的机
会。
的使用量30~70%。
具体实施方式
全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提
下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。除非另有其它明确表示,否则在整
个说明书和权利要求书中,术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括
所陈述的元件或组成部分,而并未排除其它元件或其它组成部分。
于本领域技术人员熟知的原料、元件、方法、手段等未作详细描述,以便于凸显本发明的主
旨。
乳化,然后缓慢加入氟碳表面活性剂,减速降温加入助悬剂后即得悬乳体。
改性硝酸纤维0.2%、黄原胶0.4%、硅酸镁铝0.5%、白炭黑2%在搅拌条件下引入油相(等
量的石蜡油和油酸甲酯)补至100%,经砂磨机研磨制成稳定油悬浮剂,充分搅拌后过滤去
除残渣,得低容量或超低容量喷雾施药的专用增效剂。
下,在所述混合物中加入聚甘油硬脂酸酯8份混合30min,全部过程搅拌速度保持30r/min,
得到植物精油组合物飞防助剂。
性酚醛树脂(美国伊士曼Poly~Pale Ester 10),搅拌均匀后,加入1Kg黄原胶,搅拌均匀,
得到抗飘移喷雾助剂。
的同时以4℃/min快速升温至125℃;
后,置入微射流式高压均质乳化机,50℃左右加热并进行微射流乳化,然后缓慢加入全氟磺
酸钠1g、2g杜邦F1203,减速降温加入黄原胶0.5g后即得悬乳体,最后加入硅藻土3g搅拌均
匀即得成品。
并进行微射流乳化,然后缓慢加入全氟磺酸钠1g、2g杜邦F1203,,减速降温加入黄原胶0.5g
后即得悬乳体。
悬浮剂:清水重量比为1:2:47,得到系列稀释液,测试系列稀释液的稳定性、比重,采用JYW‑
200A自动界面张力仪对各稀释液的表面张力进行测定,并与测定的自来水的表面张力值进
行对比,每个试样重复测定三次并取其平均值。结果如表3所示。
移。说明本发明飞防助剂比市面上的产品在稳定性方面具有明显优势,适合用于植保无人
机航空施药,对减少农药的使用量有重要辅助作用。
度快,能有效减少雾滴在运动过程中的蒸发、飘移。
润湿铺展性能。
药剂,将上述不同混合液分别加入雾滴发生器中,使雾滴发生器产生75μm、150μm、250μm的
药液雾滴并释放到长10cm左右、长势一致、叶脉纹路相近的水稻叶片上,放到显微镜(16倍
焦距)下观察;记录下雾滴蒸发全过程,完成对蒸发时间的测定。整个试验在恒温和恒湿的
试验室内进行,每个试验重复3次,取平均值,计算标准值。结果见表4:
600秒以上,其中实施例4、7的飞防助剂的蒸发时间均延长了930秒以上,雾滴粒径在150μm
时蒸发时间均延长了620秒以上。与对比例1~6相比,雾滴粒径在250μm、150μm、75μm时均大
大延长。
用。
流量为0.45L/min,雾滴粒径范围130~250μm)作为喷雾器械,将市售5%阿维菌素乳油与实
施例1~7、对比例1~6制备得到的飞防助剂和水,以1:5:41混合制成喷洒液进行水稻田(分
蘖盛期,株高约46cm)室外施药测试,作业飞行速度为4.5m/s,飞行高度距离水稻冠层1.8m,
相对飞行高度为2.26m,在风速为3.4m/s~4.9m/s的微风条件下进行施药,飞行方向与风的
方向垂直,在飞机飞行线路的下风口方向,距离飞行线路垂直距离10m,水平高度1m的固定
位置,垂直放置水敏纸,对于每一种喷洒液,进行4次重复喷雾。在每个水敏纸取五个1c㎡的
圆,计数圆中液滴数量取平均值,测定漂移的量。
扫描仪扫描,扫描后的图像通过图像处理软件Deposit Scan进行分析,得出雾滴沉积量。依
据NYT2677‑2015农药沉积率测定方法计算沉积率(即农药利用率),在每一组开始和结束
时,以5%阿维菌素乳油和水以1:9混合制成喷洒液作为对照药剂,结果见表5。
上,与不添加助剂相比,雾滴沉积率提升近1倍。与对比例相比,飘移抑制率均高于对比例,
雾滴沉积率均高5%以上。其中实施例4~7雾滴沉积率均高于对比例15%以上。
滴沉积率有较大影响。
使用量有重要辅助作用。
计测量雾滴运行时间,毫秒表型号为GriffinA7894/959,湿度传感器与水稻冠层平行放置
作为目标物接入电路,当植保无人机通过目标物时,激光束被切断并产生信号开始计时,当
雾滴到达湿度传感器时,电路导通,激光束产生,毫秒表记录下第2个信号,并终止计时。使
用DP02型喷雾粒度分析仪(测试范围0.5~1500μm,重复性误差<3%,珠海市欧美克仪器有
限公司,中国),将实施例3~5、对比例1~6得到的飞防助剂均以体积比2%添加到5%阿维
菌素乳油和水以1:9混合制成喷洒液中,混匀后取中间层液体进行粒径测试。喷雾定高3米,
喷雾压力为0.3MPa,每个测试重复3次。结果见表6。
调节,无法调控雾滴粒径,从而导致小雾滴增多,抑制飘移率降低,沉降速度下降。对比例6
的飞防助剂缺少透明质酸的共同作用,雾滴蒸发速率上升,抑制飘移率降低,沉降速度下
降。
助作用。
术(天津)有限公司,中国],使用DP02型喷雾粒度分析仪(珠海市欧美克仪器有限公司,中
国),将实施例1~7、对比例1~6得到的飞防助剂均以体积比2%添加到1.5%阿维菌素超低
容量液剂和水以1:9混合制成喷洒液中,混匀后取中间层液体进行粒径测试。喷雾时间10s,
喷雾压力为0.3MPa,每个测试重复3次。
粒径越集中,喷雾效果越均匀。“Pct%<105μm”表示雾滴粒径小于105μm的累积分布比例,
其值越小,喷雾所产生的小雾滴越少,会减少雾滴的蒸发的飘移。结果见表7。
抵抗侧风干扰能力,减少雾滴飘移量,降低雾滴运动过程中蒸发量,沉降更快速,喷雾效果
更均匀。
滴运动过程中蒸发量大,沉降缓慢。但实施例3符合生物最佳粒径,在草原灭蝗以及密闭空
间(如钢构大棚)对飞行的成虫有优良的防治效果,在特定条件下适合用于植保无人机航空
施药,对减少农药的使用量有重要辅助作用。
使雾滴分布更均匀,同时符合生物最佳粒径,最大程度发挥农药生物活性。适合用于植保无
人机航空施药,对减少农药的使用量有重要辅助作用。
化有限公司生产,登记用量:190~360ml/亩,草甘磷为灭生性除草剂,利于试验效果的观
察)与实施例1~7、对比例1~6制备得到的飞防助剂按2%比例添加,兑水至1L制成喷洒液
进行非耕地双穗雀稗的田间防除效果试验。按照《田间药效试验准则》GB/T17980.402000进
行试验,为试验飞防助剂对减少农药除草剂用量的效果,本试验飞防助剂用量设一个处理
浓度(即2%比例添加),41%草甘膦水剂商品用药量190ml/亩(登记最低用量)、95ml/亩(登
记最低用量减量50%)、75ml/亩(登记最低用量减量75%)。每个处理4次重复,随机区组排
2
列,四周设保护行,小区面积20m 。对照药剂是41%草甘膦水剂。施药后10d、20d调查杂草的
2
株数,并于药后20d加测杂草的鲜重。每小区3点取样调查,每点0.25m 。按公式【防效(%)=
(对照组杂草株数‑处理组杂草株数)/对照组杂草株数×100】计算用药处理10d和20d后,各
处理对杂草的株防效和鲜重防效。试验结果见下表8。
加剂量不再增强效果。
粒径与生物最佳粒径匹配度,与作物对药液的吸收及转运密切相关,对农药减量作用影响
较大,飞防助剂实施例1~2雾滴粒径大于生物最佳粒径,农药有效成分无法快速进入植物
细胞,农药利用率低,无法实现广义上的农药减量。但可以降低药液的挥发速率,增大药液
的比重,具有较好的抗飘移性能和抗蒸发性能,减少药液飘逸、弹跳,提高农药利用率,狭义
上的农药减量作用显著。
实施例3雾滴粒径过小,雾滴挥发速率,药液飘逸增加,抗飘移性能和抗蒸发性能较弱,狭义
上的农药减量作用不显著。但其他组分的科学搭配有利于作物对药液的吸收及转运,提高
农药利用率,广义上的农药减量作用显著。
脂、水溶性维生素E、50万分子量透明质酸、1万分子量透明质以及粒径大小与作物对药液的
吸收及转运密切相关,对农药减量作用影响较大,飞防助剂实施例4农药有效成分在植物细
胞中转运能力弱,农药利用率低,无法实现广义上的农药减量。但可以降低药液的挥发速
率,增大药液的比重,具有较好的抗飘移性能和抗蒸发性能,减少药液飘逸、弹跳,提高农药
利用率,狭义上的农药减量作用显著。
匹配,能有利于作物对药液的吸收及转运,对农药减量作用显著。对比,41%草甘膦水剂在
减量50%时,防效下降一半以上,减量75%时,几乎不能达到防治要求。对比例1~6,在41%
草甘膦水剂减量50%、75%后混用,均表现防效下降。
彻底,在农业应用中具有较好的应用价值,适合用于植保无人机航空施药,对减少农药的使
用量有重要辅助作用。
械,将市售5%氯虫苯甲酰胺SC(美国富美实公司生产,登记用量:30~55ml/亩)与实施例5
~7、对比例1~6制备得到的飞防助剂按2%比例添加,兑水至1L制成喷洒液进行田间甘蓝
甜菜夜蛾试验。5%氯虫苯甲酰胺SC设二个处理浓度,分别为30ml/亩(最低用量)和9ml/亩
(减量70%),对照药剂是农药单剂5%氯虫苯甲酰胺SC。
药后3天,药后7天叶片上的活虫量,计算公式为:
大效应,达最大效应后增加剂量不再增强效果。而5%氯虫苯甲酰胺SC用量9g/亩(减量
70%)混配实施例5~7航空喷雾助剂,药后1天虫口减退率均达90%以上,药后7天虫口减退
率均达100%。对照5%氯虫苯甲酰胺SC用量9g/亩(减量70%),虫口减退率不足50%,说明
5%氯虫苯甲酰胺SC无助剂混配,无法进行农药减量。对比例1~6,与5%氯虫苯甲酰胺SC用
量30g/亩混配后,增效作用也不显著。与5%氯虫苯甲酰胺SC用量9g/亩(减量70%)混配后,
几乎没有增效作用。说明对比例1~6不能减少农药用量。
粒径,从而调节雾滴粒径大小与生物最佳粒径相匹配,有效改善喷雾液的雾滴谱,减少雾滴
的飘移,增加雾滴的沉积量、附着力以及穿透效果,添加后能够有效减少农药用量30~
70%。
以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;
而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和
范围。