Гербицидное средство в форме микроэмульсионного концентрата

Гербицидное средство в форме микроэмульсионного концентрата

Реферат

Данное изобретение относится к сельскому хозяйству и может быть использовано в борьбе с сорной и нежелательной растительностью в посевах культурных растений.

В сельскохозяйственной практике нашли широкое применение гербицидные препараты на основе 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты (далее - 2,4-Д кислота), содержащие действующее вещество в форме диметиламинной соли и 2-этилгексилового эфира (Список пестицидов и агрохимикатов, разрешенных к применению на территории РФ, М., 2011, с.226-230).

Основным недостатком препаратов на основе 2,4-Д кислоты в форме концентратов эмульсий является грубая дисперсия рабочей жидкости (3-7 мкм), что обуславливает ее термодинамическую неустойчивость.

Известно гербицидное средство (RU 2408188, опубл. 10.01.2011, бюл. №1), содержащее в качестве действующего вещества 2,4-Д кислоту в виде смеси двух своих модификаций: 2-этилгексилового эфира и обладающей поверхностно-активными свойствами триалкиламинной соли, содержащей один алкильный радикал с числом атомов углерода не менее 8, например диметилалкил (C₈ и >) аминной соли (далее - ДМАА соль 2,4-Д кислоты).

В качестве одного из основных недостатков данной композиции является невозможность получения микроэмульсии рабочей жидкости.

Рабочая жидкость представляет собой раствор молочного цвета с размером дисперсной фазы на уровне 1-5 мкм, она относительно устойчива, но при этом термодинамически нестабильна.

Наиболее близкой по составу к предлагаемому средству является гербицидная композиция по патентному документу RU 2415574 (опубл. 10.04.2011, бюл. №10), содержащая сложный эфир спиртов C₇-C₉ 2,4-Д кислоты и третичную алкиламинную соль, которая включает один алкильный радикал с числом атомов углерода от 8 до 14, и поверхностно-активное вещество неионогенного или ионогенного типа. Известное гербицидное средство обладает повышенной проникающей способностью и биологической эффективностью в сравнении с индивидуальной эфирной модификацией.

Задачей настоящего изобретения является создание гербицидного средства на основе 2,4-Д кислоты в форме микроэмульсионного концентрата, способного образовывать термодинамические устойчивые мицеллярные и микроэмульсионные водные растворы рабочих жидкостей.

Суть изобретения базируется на общих принципах поведения поверхностно-активных соединений (ПАВ) в водных средах (К. Холмберг и др. Поверхностно-активные вещества и полимеры в водных растворах, М.: Бином. Лаборатория знаний, 2009, с.124).

Одним из таких принципов является способность смеси ПАВ образовывать в водной среде смешанные мицеллы. При этом следует подчеркнуть, что физико-химические характеристики смешанных мицелл могут существенным образом отличаться от таковых для индивидуальных ПАВ, входящих в состав смеси.

Решение поставленной задачи достигается тем, что гербицидное средство содержит гербицидно эффективное количество обладающей поверхностно-активными свойствами триалкиламинной соли 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты, в которой один алкильный радикал включает не менее 8 атомов углерода, и, возможно, гербицидно эффективное количество сложного эфира спиртов C₇-C₉ 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты нормального или изостроения индивидуально или в комбинации, неионогенное или катионактивное поверхностно-активное вещество или их смесь и, возможно, содержит органический растворитель.

Гербицидное средство содержит компоненты, соотношение которых представлено в массовых долях на единицу массы триалкиламинной соли 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты, в которой один алкильный радикал включает не менее 8 атомов углерода,

Неионогенное или катионактивное ПАВ или их смесь	0,28-1,0
Сложный эфир спиртов C7-C9 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты нормального или изостроения	0-0,6
Органический растворитель	0-0,2

Композиция может содержать органический, преимущественно ароматический растворитель: ксилол, сольвент нефтяной или каменноугольный, нефрас, керосин, заксилольная фракция и др., или их смесь.

Гербицидное средство представлено в форме микроэмульсионного концентрата, при этом оно характеризуется способностью образовывать термодинамически стабильные мицеллярные и микроэмульсионные водные растворы с размером дисперсной фазы в нанометровом диапазоне.

Предлагаемое гербицидное средство преимущественно содержит следующие компоненты, соотношение которых представлено в массовых долях на единицу массы диметилалкиламинной соли 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты, в которой один алкильный радикал включает не менее 8 атомов углерода,

Неионогенное или катионактивное ПАВ или их смесь	0,3-0,4
2-этилгексиловый эфир 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты нормального или изостроения	0,13-0,6
Ароматический растворитель	0,1-0,15

Предлагаемое гербицидное средство получают простым смешиванием компонентов в обычных условиях.

Нами экспериментально установлено, что смесь ПАВ, содержащая обладающую поверхностно-активными свойствами триалкиламинную соль 2,4-Д кислоты, в которой один алкильный вариант включает не менее 8 атомов углерода (в частности, диметилалкиламин (далее - ДМАА), диэтилалкиламин (далее - ДЭАА и др.) и неионогенный оксиэтилированный алкилфенол (неонол АФ 9-12), в заявленном соотношении образует в воде прозрачные термодинамически устойчивые растворы смешанных мицелл.

Факт образования смешанных мицелл подтверждается изменением критической концентрацией мицеллообразования (далее - ККМ) смеси до 0,025 мас.% против 0,1 мас.% для индивидуальной ДМАА соли 2,4-Д кислоты, а также повышением растворимости ДМАА соли 2,4-Д кислоты в воде в составе смеси ПАВ до 1 мас.% против 0,1 мас.% для чистой ДМАА соли 2,4-Д кислоты.

Найденное соотношение ПАВ в смеси ограничивает верхний (по триалкиламинной соли 2,4-Д кислоты) и нижний (по неионогенному ПАВ) концентрационные пределы, обеспечивающие возможность получения устойчивых прозрачных водных растворов смешанных мицелл.

Аналогичное изложенному выше имеет место также в случае использования в смеси с триалкиламинной солью 2,4-Д кислоты катионактивного ПАВ (например, четвертичные аммониевые соли - Алкапав).

Совершенно иная ситуация наблюдается при смешении триалкиламинной соли 2,4-Д кислоты, содержащей один алкильный радикал с числом атомов углерода не менее 8, с анионактивным ПАВ (АБСК). Исходный мутный водный раствор указанной соли при добавлении анионактивного ПАВ мутнеет вплоть до разделения фаз и выпадения осадка.

В условиях рассматриваемого изобретения следующим этапом решения проблемы, составляющей суть изобретения, является оценка солюбилизационной емкости смешанных мицелл по отношению к сложному эфиру спиртов C₇-C₉ 2,4-Д кислоты. Экспериментально установлено, что данный показатель находится на уровне 29-30 мас.% при оптимальном составе смеси ПАВ и 42 мас.% при повышении концентрации неионогенного, катионактивного ПАВ или их смеси до равномассового по отношению к указанной триалкиламинной соли 2,4-Д кислоты.

Количество органического растворителя в композиции согласно изобретению должно определяться свойствами тройной системы, содержащей смесь триалкиламинной соли 2,4-Д кислоты, неионогенного или катионактивного ПАВ, или их смеси и сложного эфира спиртов C₇-C₉ 2,4-Д кислоты, а именно ее способностью дополнительно солюбилизировать в водной среде определенное количество растворителя, образуя термодинамически устойчивые прозрачные микроэмульсионные растворы.

Как показали экспериментальные данные, количество органического растворителя в препарате не должно превышать уровень в 7,0 мас.% (0,2 массовой доли на единицу массы триалкиламинной соли 2,4-Д кислоты).

Изложенное выше иллюстрируется приведенными ниже данными.

Таблица 1
Смешанные мицеллы ДМАА соли 2,4-Д с неионогенным, катионактивным и анионактивным ПАВ
Состав исходного раствора ДМАА соль 2,4-Д кислоты, г в 100 г воды	Характеристика водного раствора
Количество неионогенного ПАВ (неонол АФ 9-12), г	Размер дисперсной фазы прозрачного мицеллярного раствора, нм
0,5 (1,0 м.д.*)	-	0,1 (0,2 м.д.)	0,15 (0,3 м.д.)	0,2 (0,4 м.д.)
мут.	мут.	прозрачн.	прозрачн.	267,3
-«-	Количество катионактивного ПАВ (четвертичное аммониевое основание - Алкапав), г	186,7
-	0,1 (0,2 м.д.)	0,15 (0,3 м.д.)	0,2 (0,4 м.д.)
мут.	мут.	прозрачн.	прозрачн.
-«-	Количество анионактивного ПАВ (АБСК), г	-«-
-	0,1 (0,2 м.д.)	0,15 (0,3 м.д.)	0,2 (0,4 м.д.)
мут.	более мут.	более мут.	разделение фаз, выпадение осадка
м.д.* - массовая доля

Таблица 2
Солюбилизационная емкость смешанных мицелл
Раствор смешанных мицелл (ДМАА соль 2,4-Д кислоты + неонол АФ 9-12), г в 100 г воды	Характеристика водного раствора
Количество 2-этилгексилового эфира 2,4-Д кислоты, г	Размер дисперсной фазы на пороге помутнения раствора, нм
-	0,1 (0,2 м.д.)	0,15 (0,3 м.д.)	0,2 (0,4 м.д.)	0,3 (0,6 м.д.)
0,5+0,2 (1,0 м.д. + 0,4 м.д.)	прозр.	Прозр.	Прозр.	Прозр.	Мутн.	245,6
0,5+0,5 (1,0 м.д. + 1,0 м.д.)	прозр.	Прозр.	Прозр.	Прозр.	Прозр.	201,8

Таблица 3
Влияние органического растворителя на характеристику водного раствора
Исходный раствор (ДМАА соль 2,4-Д кислоты + неонол АФ 9-12 + 2-этилгексиловыйэфир 2,4-Д кислоты), г в 100 г воды	Характеристика водного раствора
Количество ароматического растворителя (нефрас), г	Размер дисперсной фазы рабочего раствора, нм
-	0,01 (0,02 м.д.)	0,03 (0,06 м.д.)	0,06 (0,12 м.д.)	0,07 (0,14 м.д.)
0,5+0,2+0,2 (1,0 м.д. + 0,4 м.д. + 0,4 м.д.)	прозр.	прозр.	прозр.	прозр.	мутн.	232,6

Таким образом, приведенные примеры позволяют предложить следующие концентрационные рамки состава композиции, обеспечивающие возможность получения рабочих жидкостей, в которых препарат будет находиться в мицеллярном либо микроэмульсионном состоянии (табл.4).

Таблица 4
Свойства водных растворов гербицидного средства
Состав препарата, мас.%	Массовая доля на ед. массы триалкиламинной соли 2,4-Д кислоты	Характеристика 0,5 мас.% водного раствора
Тип эмульсии	Размер дисперсной фазы, нм
1	2	3	4
ДМАА соль 2,4-Д кислоты	- 36,0	1
неионогенное ПАВ
(неонол АФ 9-12)	- 36,0	1
2-этилгексиловый
эфир 2,4-Д кислоты	- 21,0	0,58	микроэмульсия	240,8
растворитель
(сольвент нефтяной)	- 7,0	0,19
ДМАА соль 2,4-Д кислоты	- 72,0	1
неионогенное ПАВ
(неонол АФ 9-12)	- 28,0	0,38	мицеллярный	222,6
ДМАА соль 2,4-Д кислоты	- 56,8	1
неионогенное ПАВ
(синтанол)	- 22,7	0,4
2-этилгексиловый
эфир 2,4-Д кислоты	- 13,6	0,24	микроэмульсия	197,1
растворитель
(нефрас)	- 6,9	0,12
ДМАА соль 2,4-Д кислоты	- 78,0	1
катионное ПАВ
(Алкопав)	- 22,0	0,28	мицеллярный	238,6
ДМАА соль 2,4-Д кислоты	- 69,3	1
катионное ПАВ
(Алкопав)	- 21,0	0,3
2-этилгексиловый
эфир 2,4-Д кислоты	- 8,8	0,13	микроэмульсия	215,8
растворитель
(сольвент каменноугольный)	- 0,9	0,013

1	2	3	4
ДМАА соль 2,4-Д кислоты	- 50,6	1
катионактивное + неионогенное ПАВ	- 16,3	0,32
гептиловый эфир 2,4-Д кислоты	- 26,7	0,53	микроэмульсия	210,8
растворитель
(сольвент каменноугольный)	- 6,4	0,13
ДЭАА соль 2,4-Д кислоты	- 61,0	1
неионогенное ПАВ
(неонол АФ 9-12)	- 24,5	0,39
диэтилгептиловый			микроэмульсия	198,4
эфир 2,4-Д кислоты	- 9,7	0,16
растворитель
(сольвент нефтяной)	- 4,8	0,08
МИАА∗∗ соль 2,4-Д кислоты	- 49,6	1
катионактивное ПАВ
(Алкамон ДС)	- 19,8	0,4
метилизопропилгексиловый эфир			микроэмульсия	248,7
2,4-Д кислоты	- 27,7	0,55
растворитель
(нефрас)	- 2,9	0,05
МИАА∗∗ - метилизопропилалкиламинная соль 2,4-Д кислоты

1. Гербицидное средство, содержащее гербицидно эффективное количество обладающей поверхностно-активными свойствами триалкиламинной соли 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты, в которой один алкильный радикал включает не менее 8 атомов углерода, и, возможно, гербицидно эффективное количество сложного эфира спиртов C₇-C₉ 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты нормального или изостроения индивидуально или в комбинации, поверхностно-активное вещество, отличающееся тем, что в качестве поверхностно-активного вещества оно содержит неионогенное или катионактивное поверхностно-активное вещество или их смесь и, возможно, содержит органический растворитель.

2. Гербицидное средство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит компоненты, соотношение которых представлено в массовых долях на единицу массы триалкиламинной соли 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты, в которой один алкильный радикал включает не менее 8 атомов углерода,

Неионогенное или катионактивное ПАВ или их смесь	0,28-1,0
Сложный эфир спиртов C7-C9 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты нормального или изостроения	0-0,6
Органический растворитель	0-0,2

3. Гербицидное средство по п.1, отличающееся тем, что оно содержит следующие компоненты, соотношение которых представлено в массовых долях на единицу массы диметилалкиламинной соли 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты, в которой один алкильный радикал включает не менее 8 атомов углерода,

Неионогенное или катионактивное ПАВ или их смесь	0,3-0,4
2-этилгексиловый эфир 2,4-дихлорфеноксиуксусной кислоты нормального или изостроения	0,13-0,6
Ароматический растворитель	0,1-0,15