3种助剂对22%氟啶虫胺腈悬浮剂表面张力及雾化分散的影响

王 果， 刘德江， 卢鑫羽， 宋文勇， 曹雄飞， 陈 晓， 龚 艳

(1.农业农村部南京农业机械化研究所，江苏南京 210014； 2.江苏擎宇化工科技有限公司，江苏仪征 211400)

我国是全世界最大的农药生产和使用大国，据统计数据显示，近5年，我国的农药使用量均维持在150万t以上，但受农户施药技术专业知识缺乏和施药器械不规范影响，导致药液大量浪费。数据显示，2019年我国三大主粮的农药有效利用率仅为39.8%，比发达国家低15%～25%，喷施的农药大量流失或飘移，给土壤及水环境造成严重污染，继而引发一系列环境问题。因此，从提高农药利用率角度出发，需改进施药技术，规范施药器械，选择合适的施药参数，并可通过添加喷雾助剂的方法，从而达到减少农药飘移和流失的效果。

喷雾助剂可有效改善药液的界面参数特性，提高药效。宁夏大学的景亮亮等通过将6种不同喷雾助剂与3种药剂混配，分析混配后药液的表面张力和接触角关系，结果表明药液表面张力和接触角呈现显著负相关关系。大连理工大学的宋小沫等研究了倍达通、迈道、Silwet408这3种喷雾助剂对农药抗蒸发特性的影响，结果表明这3种助剂对药液的抗蒸发能力随着相对湿度升高而降低，随环境温度升高先增强后减弱。广东省农业科学院植物保护研究所的王潇楠等研究了4种喷雾助剂对25%噻虫嗪。水分散剂(WG)在豇豆叶片表面的润湿性能影响，结果表明，当加入助剂后，药液表面张力显著降低，润湿效果明显提升。上述研究表明，在农药中添加喷雾助剂，可有效改变药剂表面特性参数，达到减小雾滴表面张力和接触角、提升润湿性能等效果，但目前未见有相关文献研究助剂与药液的雾化分散影响。

为研究不同喷雾助剂对药液雾化分散的效果影响，本试验以22%氟啶虫胺腈悬浮剂(SC)(以下简称氟啶虫胺腈)为研究对象，选用倍达通、N380、G2801等3种喷雾助剂，模拟不同施药场景下的作业参数，应用激光粒度仪、表面张力仪测量助剂和药液混配后的粒径、表面张力，分析探究喷雾助剂对雾滴粒径的影响，以期为农药减施增效，提高利用率提供理论依据与参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验药剂主要有22%氟啶虫胺腈悬浮剂，由美国陶氏益农公司提供，是一种专门用于防治刺吸式口器害虫的杀虫剂。

试验用喷雾助剂有倍达通、N380、G2801，其相关信息见表1。

表1 喷雾助剂信息

试验主要仪器设备有2000S激光粒度分析仪(丹东百特仪器有限公司)、A10Plus静态表面张力仪(KINO)。

试验选用德国Lechler公司生产的标准扇形喷头，型号ST110-01。该喷头为喷杆喷雾机及无人植保机上最常用的喷头(图1)，喷雾角为110°扇形，推荐使用压力范围为0.2～0.5 MPa。

试验地点位于江苏擎宇化工科技有限公司，试验时间为2021年5月11—12日。

1.2 试验设备与方法

1.2.1 表面张力试验 药液表面张力试验在江苏擎宇化工科技有限公司恒温恒湿实验室进行。仪器为静态表面张力仪(图2)。试验采用铂金板法，试验前先进行仪器校准检验：用蒸馏水和乙醇交替清洗铂金板，并在酒精灯上灼烧至通红，冷却后挂上挂钩，在清洗干净的表面皿内加入适量蒸馏水，测定蒸馏水的表面张力，用以检测铂金板是否清洗干净，正常值应约为72 mN/m。校准完毕后，重复上述清洗步骤将铂金板和表面皿清洗干净，在表面皿中加入适量待测样品，点击软件界面中“上升样品台”，目测当样品液面离铂金板1～2 cm 时，停止上升，将原数据清零，待铂金板悬挂稳定后，点击“测试”按钮，当铂金板上升至与液面接触后，测试软件开始记录表面张力变化图谱，待测量时间达到100 s时，停止测试，记录此时的表面张力数值。

1.2.2 雾化分散试验 药液雾化分散试验采用江苏擎宇化工科技有限公司的雾滴传递评价系统(图3)进行。该试验装置由风机组件、喷雾系统、测试系统、控制系统等组成。喷雾系统包括可升降喷杆、药液罐、压力源及管路，其中喷杆安装于封闭透明舱室内，可消除自然风对药液雾化产生的干扰；测试系统主要为激光粒度分析仪，通过水平导轨置于喷杆正下方，用于采集雾滴粒径数据；控制系统主要由控制与监控面板、计算机等组成，用来显示喷雾舱室温湿度、控制喷杆升降、风机及喷雾电磁阀启停、控制激光粒度仪采集分析粒径数据。

试验在温度为23 ℃、相对湿度为55%的无风环境下进行，测定ST110-01喷头在0.2、0.3、0.4、0.5 MPa喷雾压力，距离激光粒度仪光路30、50、70 cm 高度条件下，喷施不同浓度氟啶虫胺腈与助剂混配液的雾滴体积中径(VMD)及雾滴谱跨度。试验所用氟啶虫胺腈质量浓度为0.3%、0.4%、0.6%；助剂倍达通、N380、G2801的质量浓度分别为2%、0.2%、1%。试验时，激光粒度仪采样次数设置为每次获取15个雾滴样本值，重复3次采样，将平均值作为试验结果输出。

2 结果与分析

2.1 药液与助剂混合液的表面张力试验结果

氟啶虫胺腈在0.3%、0.4%、0.6%等3种浓度下与倍达通、N380、G2801喷雾助剂混配的药液表面张力试验结果如表2所示。

由表2可知，不添加助剂时，氟啶虫胺腈药液表面张力随浓度增加呈现较明显的递减变化，添加喷雾助剂后，表面张力明显下降，在添加了这3种助剂后，氟啶虫胺腈药液的表面张力随浓度变化无明显差异，呈现较好的一致性。

表2 氟啶虫胺腈与助剂混配液的表面张力

数据显示，添加倍达通后，表面张力均值降低至29 mN/m，变化率超过20%；添加N380后，表面张力约降低至21 mN/m，变化率超过42%；添加G2801后，表面张力值约降低至32 mN/m，变化率超过13%。且添加助剂后，随着氟啶虫胺腈浓度的增加，表面张力降低的变化率呈现较明显的下降现象。

2.2 药液与助剂混合液的雾化分散试验结果

各试验条件下不同浓度氟啶虫胺腈与助剂混配药液的雾滴体积中径如表3、表4、表5所示。由表中数据可知，在氟啶虫胺腈药液中添加喷雾助剂后，各试验条件下的雾滴VMD均发生了变化。其中添加倍达通后，VMD增大，添加N380及G2801后，VMD有不同程度减小的现象。

表3 0.3%氟啶虫胺腈药液与3种助剂混配的雾滴体积中径

表4 0.4%氟啶虫胺腈药液与3种助剂混配的雾滴体积中径

表5 0.6%氟啶虫胺腈药液与3种助剂混配的雾滴体积中径

添加了倍达通助剂后，雾滴VMD均有不同程度增大的现象，其中，0.3%氟啶虫胺腈药液在 0.2 MPa 压力、30 cm喷雾高度下，VMD变化率最大，为43.35%；在0.5 MPa压力、50 cm喷雾高度下，VMD变化率最小，为1.34%。0.4%氟啶虫胺腈药液在0.2 MPa压力、30 cm喷雾高度下，VMD变化率最大，为58.45%；在0.5 MPa压力、70 cm 喷雾高度下，VMD变化率最小，为4.18%。0.6%氟啶虫胺腈药液在0.2 MPa压力、50 cm 喷雾高度下，VMD变化率最大，为43.70%；在0.4 MPa压力、70 cm喷雾高度下，VMD变化率最小，为13.80%。

添加了N380助剂后，0.3%氟啶虫胺腈药液在0.3 MPa压力、50 cm喷雾高度下，VMD降低率最大，为38.54%；在0.5 MPa压力、30 cm喷雾高度下，VMD降低率最小，为5.82%。0.4%氟啶虫胺腈药液在0.3 MPa压力、70 cm喷雾高度下，VMD降低率最大，为17.58%；在0.4 MPa压力、30 cm 喷雾高度下，VMD变化率最小，为3.20%。0.6%氟啶虫胺腈药液在0.4 MPa压力、70 cm 喷雾高度下，VMD降低率最大，为20.13%；在0.2 MPa压力、50 cm喷雾高度下，VMD降低率最小，为2.50%。

添加了G2801助剂后，0.3%氟啶虫胺腈药液在0.3 MPa压力、50 cm喷雾高度下，VMD降低率最大，为19.02%；在0.3 MPa压力、70 cm喷雾高度下，VMD降低率最小，为4.92%。0.4%氟啶虫胺腈药液在0.5 MPa压力、70 cm喷雾高度下，VMD降低率最大，为13.24%；在0.2 MPa压力、30 cm 喷雾高度下，VMD变化率最小，为0.71%。0.6%氟啶虫胺腈药液在0.5 MPa压力、70 cm 喷雾高度下，VMD降低率最大，为12.64%；在0.4 MPa压力、30 cm喷雾高度下，VMD降低率最小，为0.24%。总体来看，添加G2801助剂对雾滴粒径的降低作用小于N380助剂。

在各试验条件下不同浓度氟啶虫胺腈与助剂混配药液的雾滴谱跨度试验数据如表6、表7、表8所示。由表中数据可知，在添加了喷雾助剂后，不同配比浓度的氟啶虫胺腈药液，在各试验条件下雾滴谱跨度均出现增大或减小的现象。从助剂对雾滴谱跨度的影响来看，雾滴谱跨度的增减与氟啶虫胺腈药液的配比浓度存在一定关联，加入倍达通后，当氟啶虫胺腈浓度为0.3%时，仅在0.2 MPa压力下，50、70 cm喷雾高度等2个试验处理中，雾滴谱跨度增加，其他处理中，雾滴谱跨度均减小；当氟啶虫胺腈浓度为0.6%时，所有试验处理中，雾滴谱跨度均增加。加入N380、G2801助剂后，氟啶虫胺腈浓度增加至0.6%时，在0.2、0.3 MPa喷雾压力下试验处理的雾滴谱跨度均增加。

表6 0.3%氟啶虫胺腈药液与3种助剂混配的雾滴谱跨度

表7 0.4%氟啶虫胺腈药液与3种助剂混配的雾滴谱跨度

表8 0.6%氟啶虫胺腈药液与3种助剂混配的雾滴谱跨度

3 结论

以不同配比浓度的杀虫剂氟啶虫胺腈为试验药剂，研究比较在添加不同喷雾助剂后，药液的表面张力变化，并运用雾滴传递评价系统进行药液的雾化分散试验， 比较助剂对雾滴体积中径及雾滴谱跨度的影响，所得结论如下：(1)喷雾助剂可明显降低氟啶虫胺腈药液的表面张力， 不同浓度的药液中添加同一种助剂后，表面张力表现出明显的一致性，与药液本身浓度的关联性降低。(2)喷雾助剂对雾滴体积中径有明显的改变现象。倍达通助剂对体积中径表现为增大作用，N380及G2801助剂表现为降低作用，且N380的降低效果较明显。(3)喷雾助剂对雾滴谱跨度的影响随氟啶虫胺腈浓度的变化而变化，当氟啶虫胺腈浓度增大，以及在较低喷雾压力下，对雾滴谱跨度表现为总体增大作用，雾滴粒径均匀性下降。