第9卷第6期 现代农药 Vo1.9 NO.6 2010年12月 Modem Agrochemicals Dec.201O 萘磺酸盐甲醛缩合物在灭幼脲界面的 吸附特性研究 刘 月 ,路福绥 ,陈甜甜 (1.上海市农药研究所,上海200032;2.山东农业大学化学与材料科学学院,山东泰安271018) 摘要:利用残余质量浓度法、 电位测定和IR法研究了萘磺酸盐甲醛缩合物分散剂在灭幼脲颗 粒界面的吸附量、吸附状态、(电位、吸附作用力等性能。分析认为,萘磺酸盐甲醛缩合物分散 剂在灭幼脲颗粒界面吸附后具有静电排斥和空间位阻双重作用,这对维持灭幼脲水悬浮剂的分散 稳定性具有重要意义。 关键词:灭幼脲;萘磺酸盐甲醛缩合物;吸附;(电位 中图分类号:TQ 450.6 文献标识码:A doi:10.3969 ̄.issn.1671.5284.2010.06.004 Adsorption Properties of Naphthyl Sulfonate Formaldehyde Condensate Dispersant on the Surface of ChlOrObenzurOn Particles LIU Yue .LU Fu.sui .CHEN Tian—tian (1.Shanghai Pesticide Research Institute,shanghai 200032,China;2.College of Chemical and Material Science, Shandong Agricultural University,Shandong Tai’an 271018,China) Abstract:The adsorption properties of naphthyl sulfonate formaldehyde condensation dispersant on the surface of chlorobenzuron,such as adsorbed amounts,adsorption state,<potential,adsorption force,were studied with renmants of concentration,‘potential instrument and IR first in laboratory.Electrostatic exclusion and stereo-hindrance effect produced on the Interface of chlorobenzuron particles absorbing naphthyl sulfonate formaldehyde condensation dispersant are very important to maintain the stabiliyt of chlorobenzuron SC. Key words:chlorobenzuron;naphthy1 sulfonate formaldehyde condensation;adsorption;‘potential 苯甲酰脲类杀虫剂为昆虫几丁质合成抑制剂, 存物理稳定性问题一直未得到很好的解决…。究其 由于此类杀虫剂具有环保、安全的特点而深受人们 原因,主要是由于目前这一剂型尚欠缺对悬浮与分 青睐,人们把它们作为替代高毒杀虫剂而重点发展 散机理、制剂形成与稳定机理等方面的基础理论研 的类别之一。灭幼脲则为最早开发的苯甲酰脲类杀 究[20]。我们在研究灭幼脲水悬浮剂时发现萘磺酸盐 虫剂品种。环保的农药需有相匹配的剂型,为此我 甲醛缩合物具有较好的润湿、分散等性能【4】。为了 们以灭幼脲为契机,进行了水性剂型的研究。农药 揭示萘磺酸盐甲醛缩合物分散剂对灭幼脲水悬浮 水悬浮剂以其药效好、环境相容性好等优点逐渐成 剂的分散稳定性机理,本文研究了萘磺酸盐甲醛缩 为倍受青睐的农药新剂型,已显示出其巨大的潜力 合物在灭幼脲界面的吸附量、吸附状态、(电位、 和广阔的应用前景。国内外就农药水悬浮剂的研究 吸附作用力等性能,并分析了不同相对分子质量的 和开发已经做了许多工作,并取得了一定的进展和 分散剂对其吸附性能的影响,以期为农药水悬浮剂 成果,但普遍存在的析水、稠化、沉积、结块等贮 的研究和开发提供理论依据。 收稿日期: 2010—09—0l 基金项目: 山东省自然科学基金资助项目(ZR2009DM 032) 作者简介: 刘月(1982一),女,山东省聊城市人,硕士研究生,主要从事农药剂型的开发和研究。E—mail:lyyny2009@163.com 通讯作者: 路福绥(1957--),男,教授,博士研究生导师,主要从事水基化农药新剂型加工技术及原理研究。E—mail:lfs@sdau.edu.cn 16 现代农药 第9卷第6期 1 实验部分 1.1试剂与仪器 1.1.1实验材料与仪器 在恒温振荡器上振荡24 h使其达到吸附平衡。取少 量悬浮液高速离心分出上层清液,稀释上清液使其 符合紫外分光光度计的测量范围,测定其质量浓 度。测定应用波长为292 nln。同时作空白实验以校 正由于灭幼脲样品浸泡过程中的溶出物对紫外吸 傅立叶红外光谱仪(Nicolet380型,USA生产 ; 超滤设备(蠕动泵型号是CL一25,中空纤维膜,超 滤膜,北京旭邦膜有限公司);水浴恒温振荡器 (SHZ—A,上海贺德实验设备厂);紫外分光光度计 收的干扰。由(I)式计算灭幼脲原粉对分散剂的静 态吸附量。 (co—G+COIo )×V ,1、 (uv一2450型,日本岛津);微电泳仪(JS94H,上 海中晨数字技术设备有限公司1。 95%灭幼脲原药(河南安阳市安林生物化工有 限责任公司)按照文献报道方法【5】提纯后,用高效 液相色谱(HPLC)测定其含量为99.8%,用超微粉 碎设备粉碎至425目(粒径为33 um)得灭幼脲原 粉,其化学名称为1一(4.氯苯基).3.(2.氯苯甲酰基) 脲,结构式如下: 。一一 c 萘磺酸盐甲醛缩合物分散剂(由浙江省上虞市 杜浦化工厂生产):将萘磺酸盐甲醛缩合物分散剂经 过阴阳离子交换树脂进行纯化,除去无机盐和少量 水溶性小分子。实验过程所用水均为去离子水,KBr 为分析纯。 1.2.2萘磺酸盐甲醛缩合物分散剂的超滤分级 参照文献[6],采用超滤实验装置将萘磺酸盐甲 醛缩合物分散剂溶液进行分级,超滤膜截留分子质 量分别为10 000、30 000 2种规格,将萘磺酸盐甲 醛缩合物溶液分离提纯为相对分子质量小于 10000、10000 ̄30000、大于30000 3种级分。 1.2实验方法 1.2.1红外光谱分析 参照文献[7],取一定质量灭幼脲原粉置于100 mL质量分数为10 g・L。。的分散剂溶液中,放在恒温 振荡器上于25℃下振荡24 h,使灭幼脲在分散剂溶 液中达到吸附平衡。然后将悬浮液用高速离心机离 心,将下层滤饼经真空干燥后,测定其红外光谱, 样品采用溴化钾压片法。 1.2.2吸附量及吸附等温线的测量 参照文献[8.9],用残余质量浓度法测量灭幼脲 颗粒的表观吸附量。准确称取一定量的灭幼脲原粉 于锥形瓶中,加入一定质量浓度的萘磺酸盐甲醛缩 合物溶液,用塞子封闭后于设定温度(25±0.1)℃下 r1—— 一m 式中:厂啊吸附量,mg・g~;c 原分散剂溶液的质量 浓度,g.L~;c厂吸附平衡后溶液的质量浓度,g'L~; , 一 灭幼脲空白样紫外测出的质量浓度,g-L~; 溶液总体积, mL; 一灭幼脲原粉质量,g。 1.2_3 C电位的测定 参照文献[1O1,将制得的不同分散剂含量的悬 浮液,用微电泳仪测定其(电位。 2结果与讨论 2.1吸附分散剂前后灭幼脲表面的 谱图分析 由图1可见,吸附了萘磺酸盐甲醛缩合物后的 灭幼脲的红外光谱图与未吸附萘磺酸盐甲醛缩合 物的灭幼脲红外光谱图相比,灭幼脲吸附萘磺酸盐 甲醛缩合物后,其一NH吸收峰由3 409cm 处移至 3 406cm- ,发生了红移现象,表明灭幼脲界面的.NH 基团与分散剂分子中的.SO2OH、一O.等极性基团之 间存在氢键作用【l”。氢键是萘磺酸盐甲醛缩合物与 灭幼脲界面结合的重要作用力。 a一萘磺酸盐甲醛缩合物;b一灭幼脲:c一萘磺酸盐甲醛缩合物+灭幼脲 图1吸附萘磺酸盐甲醛缩合物前后灭幼脲的红外谱图变化 2.2 不同相对分子质量的萘磺酸盐甲醛缩 合物在灭幼脲水界面的吸附等温线 在25 ̄C下测定了不同相对分子质量萘磺酸盐 甲醛缩合物在灭幼脲界面的吸附等温线,如图2所 2010年12月 刘月,等:萘磺酸盐甲醛缩合物在灭幼脲界面的吸附特性研究 17 示。从图2可见,萘磺酸盐甲醛缩合物的吸附量随 合物分散剂相对分子质量的增加,分子中的吸附基 团的量增大,与灭幼脲界面的吸附位点数增加,分 散剂在灭幼脲表面的吸附作用力越强。 根据聚合物在胶体颗粒表面的饱和吸附量与 着平衡质量浓度的增加而增大,并在较高浓度下出 现平台,吸附等温线接近Langmuir型,可以认为其 萘磺酸盐甲醛缩合物分子在固液界面上形成单分 子层吸 。 Langmuir吸附模型: : f21 』 l+ 式中:严吸附量,mg.g~; 一平衡时的饱和吸附量, mg・g一;c一平衡质量浓度,mg・L~;k--Langmuir平衡常数, 与吸附能有关。 ——・一MW:/>30000 ’’ MW:10000—30000 \. n 平衡质量浓度/g n 图2不同相对分子质量缩合物在灭幼脲上的吸附等温线 方程(2)可以改写为:7C= C+瓦1 (3) 根据(3)式,将图2中的数据进行拟合回归处 理,求得其吸附平衡常数k和饱和吸附量 ,如表 1所示。 表l 不同相对分子质量缩合物在灭幼脲上吸附参数 由表1中的 可知,回归结果呈良好的线性关 系,不同相对分子质量的分散剂萘磺酸盐甲醛缩合 物在灭幼脲颗粒表面的吸附均符合Langmuir等温 吸附模型。随着萘磺酸盐甲醛缩合物相对分子质量 的增大,其在灭幼脲表面的饱和吸附量增大,不同 相对分子质量萘磺酸盐甲醛缩合物在灭幼脲表面 的平衡常数k值大小顺序为: ≥3o oo0>‰w:1o 0o0~ 30 0o0> ≤1o oo0,这表明萘磺酸盐甲醛缩合物在灭 幼脲表面的吸附作用力随着其相对分子质量的增 大而增强。 分析认为,这可能是由于随着萘磺酸盐甲醛缩 相对分子质量的关系可推测其在颗粒表面的吸附 形态lJ引,饱和吸附量与聚合物相对分子质量存在如 下的关系: =kM。 (4) 式中: 一平衡时的饱和吸附量,卜与溶剂有关的 常数,』 一分散剂相对分子质量,口一分散剂的吸附状态, 数值在0~1之间。 由表1的数据,利用式(4)求出a值分别为: aMw ̄<10 o0o=O.1 1, Mw:10 000~30 000===0.19,口Mw≥3O 0oo =0.123,这说明萘磺酸盐甲醛缩合物在灭幼脲表面 的吸附状态均介于垂直( =1)与水平( =O)之 间,且都小于0.5,应该属于以水平状态为主的多点 吸附。 2.3 不同相对分子质量萘磺酸盐甲醛缩合 物对灭幼脲表面Zeta电位的影响 从图3中可以看出,随着分散剂萘磺酸盐甲醛缩 合物质量分数的增加,其 电位绝对值逐渐变大,达 到一定值后再逐渐变小。萘磺酸盐甲醛缩合物为离 子型分散剂,在水中离解产生电荷,萘磺酸盐甲醛 缩合物吸附在灭幼脲颗粒表面形成双电层,当分散 剂在颗粒表面的吸附达到饱和时,吸附层萘磺酸盐 甲醛缩合物的分子数不再变化,再增加分散剂的质 量分数,剩余的分子分布在扩散层中,分散剂分子 中的反离子将进入吸附层,压缩双电层,使颗粒表 面的 电位下降。萘磺酸盐甲醛缩合物分散剂在灭幼 脲界面上吸附,使灭幼脲界面带电,并产生(电位, 分散的灭幼脲药物颗粒相互靠近时,由于双电层的 静电排斥而分离,从而维持其分散稳定性 钔。 0 0 0l 0 02 0 03 0 04 0 05 0 06 0 07 分散剂的浓度儋・g一1 图3不同相对分子质量缩合物对灭幼脲表面<电位的影响 另一方面,随着萘磺酸盐甲醛缩合物的相对分 18 现代农药 第9卷第6期 子质量的增大,<电位绝对值增大。这是由于萘磺 31(2):1’7—2U. 酸盐甲醛缩合物的相对分子质量越大,分子链越 [3]3 谢毅,吴学民.浅谈现代农药剂型进展[J]_世界农药,2007,29(2): 长,每个分子中的磺酸基越多,灭幼脲原药表面所 19—22. 带电荷越多, 电位绝对值愈大,且萘磺酸盐甲醛 [4]刘月,路福绥,陈甜甜.20%灭幼脲水悬浮剂的润湿分散剂的选择 缩合物的相对分子质量愈大,吸附层厚度愈大,空 [J].山东农业大学学报(自然科学版),2009,40(2):251—253. 间位阻愈强,其分散稳定效果越好¨引。 [5】陆忠娥.苏脲一号的物理及光谱性质[J】_农药,1981,(6):23. [6】杨晓泉,张新会,陈山.大豆肽的分级膜分离研究【J】.华南理工大 3 结论 学学报(自然科学版),2003,31(5):16—20. 实验表明:萘磺酸盐甲醛缩合物分散剂在灭幼 【7]刘阳桥,高濂,郭景坤.丙烯酸类共聚物对A1203表面及沉积物分 脲界面的吸附为单分子层吸附,且符合Langmuir 形特性的影响[J】.高等学校化学学报,2000,21(8):1265—1268. 吸附等温式,其饱和吸附量随分散剂相对分子质量 [8】张树芹,侯万国,王文兴.对硝基苯酚在镁铝型双金属氢氧化物及其煅 增加而增大,萘磺酸盐甲醛缩合物分散剂在灭幼脲 烧产物上的吸附[J].山东大学学报(理学版),2007,42(9):19—24. 界面呈多点吸附,氢键是分散剂分子与灭幼脲界面 【9】刘阳桥,高濂,郭景坤.高价小分子型分散剂在A1203表面的吸附 结合的重要作用力。灭幼脲颗粒吸附萘磺酸盐甲醛 研究[J].高等学校化学学报,2001,22(3):435—438. 缩合物分散剂后其(电位绝对值增大,说明被吸附 【10】刘阳桥,高濂,孙静.丙烯酸类共聚物对纳米Y—TZP水悬浮液性 的萘磺酸盐甲醛缩合物分散剂能在灭幼脲颗粒界 质的影响【J]_高等学校化学学报,2001,22(1 o):1738—1740. 面形成一定厚度的保护膜,具有静电排斥和空间位 [1 1】薛奇.高分子结构研究中的光谱方法[M].北京:高等教育出版社, 阻双重作用,从而维持灭幼脲水悬浮剂的分散稳定 1995:170—195. 性,且萘磺酸盐甲醛缩合物的相对分子质量越大, [12]刘阳桥,高濂.纳米3Y—TZP水悬浮液性质研究[J].高等学校化 灭幼脲水悬浮剂的稳定分散效果越好。由上,通过 学学报,2002,23(1 1):2155—2158. 对灭幼脲水悬浮剂的研究,为进而对此类杀虫剂的 [13]Victor K D,Robert D V.Journal of Colloid and Interface Science【J】. 水悬浮剂的开发提供了~定的理论基础。 1976,54(1):22—26. [14】Hiemenz P C.Principles of Colloid and Surface Chemistry[M】.New 参考文献 York:Marcel Dekker,INC,1986. 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