多头基阳离子表面活性剂及其在促进液滴铺展沉积中的应用

本发明涉及农药使用减量增效，特别涉及多头基阳离子表面活性剂及其制备方法与其在促进液滴铺展沉积应用。

背景技术：

1、水稻是世界三大粮食作物之一，是我国最主要的粮食作物，对于国家的粮食安全和经济发展具有重要意义，而农药的喷洒防治病害虫是保障水稻增收增产的关键。然而水稻叶面成分是由平行条纹的多级微纳结构及疏水蜡质层组成，呈现超疏水性质。因此农药液滴喷洒撞击在水稻叶面时，会产生严重的液滴飞溅、反弹以及漂移，沉积极其困难，超过90％的农药制剂流入到土壤和湖泊等环境中，造成环境污染和经济损失。同时由于液滴滞留困难，农药制剂需多次重复喷洒，造成农药的过度滥用，对食品安全和人类健康产生重大威胁。因此，研究促进液滴铺展沉积具有重大的科学意义和经济价值。

2、传统的单头基小分子表面活性通过降低液滴的表面张力是实现液滴在超疏水界面铺展沉积主要方法。但这类单头基表面活性剂形成的胶束不稳定，表面活性低，与超超疏水叶面作用力弱，导致其液滴在水稻疏水叶面上难以沉积。多头基表面活性剂具有组装能力强，表面活性高，迁移能力强等优势，其自组装结构能提高液滴与超疏水植物叶面的相互作用，在促进液滴铺展沉积具有重要的应用前景。在这里，基于水稻叶面结构及表面呈现负电荷的性质，我们选择构建多头基阳离子表面活性剂，利用其稳定的纳米球形囊泡组装结构，高表面活性，以及正电荷性质，提高与水稻叶面的相互作用，调控液滴在水稻条纹叶面的铺展沉积。具体选择正电性的水溶性季铵盐柱[5]芳烃(qap5)作为主体，中性高分子表面活性剂十八胺聚氧乙烯醚(ac-1860)作为客体分子，利用范德华力作用构建了一种新型的多头基阳离子表面活性铺展剂。该多头基阳离子表面活性剂在水中组装为带正电的稳定纳米球形囊泡结构，表面活性高，具有一定粘度，囊泡结构可嵌入到水稻叶面的微纳结构中，提高了液滴与水稻条纹叶面相互作用，增加了液滴的滞留能力，最终实现了液滴在超疏水水稻条纹叶面的铺展沉积。

技术实现思路

1、本发明目的是提供一种多头基阳离子表面活性剂的制备方法及其促进液滴铺展沉积应用。利用柱芳烃的多功能化位点及其优异的组装性质，以带有正电荷的亲水性柱芳烃qap5作为主体分子，中性高分子表面活性剂十八胺聚氧乙烯醚(ac-1860)作为客体分子，利用范德华力作用构建了一种新型的多头基阳离子表面活性铺展剂。该多头基表面活性剂在水中组装形成稳定的球形囊泡结构，表面活性高，具有一定粘度，组装体的囊泡结构能有效的嵌入到水稻叶面的微纳结构中，提高液滴与水稻叶面的相互作用力而促进液滴在水稻叶面的铺展沉积。

2、为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、在本发明的第一方面，提供了一种多头基阳离子表面活性剂的制备方法，所述方法包括：

4、将浓度为10～20mm带正电的亲水性柱芳烃的水溶液和浓度为10～20mm的中性高分子表面活性剂的水溶液等摩尔比以(1～3)：(1～3)的体积比混合，超声后搅拌，获得多头基阳离子表面活性剂。

5、进一步地，所述亲水性柱芳烃为季铵盐柱[5]芳烃(qap5)。

6、进一步地，所述高分子表面活性剂为十八胺聚氧乙烯醚(ac-1860)。

7、进一步地，所述超声的时间为15～20min。

8、进一步地，所述搅拌的时间为30～50min。

9、进一步地，所述亲水性柱芳烃的水溶液的浓度为10mm。

10、进一步地，所述高分子表面活性剂的水溶液的浓度为10mm。

11、进一步地，所述亲水性柱芳烃的水溶液和所述高分子表面活性剂的水溶液的体积比为1：1。

12、在本发明的第二方面，提供了一种利用范德华弱相互作用力构建多头基阳离子表面活性剂的方法。

13、在本发明的第三方面，提供了一种所述构建的多头基阳离子表面活性剂利用其高组装能力形成稳定的球形囊泡结构，降低了液滴的表面张力，增大液滴粘度，同时能嵌入到带负电性质的水稻叶面的微纳结构中，增加液滴与水稻叶面的相互作用力促进液滴在水稻超疏水条纹叶面的撞击铺展沉积。

14、本发明实施例中的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

15、(1)本发明提供了一种简单、高效、制备多头基阳离子表面活性剂的方法。以带正电的季铵盐柱芳烃(qap5)与中性的高分子表面活性剂十八胺聚氧乙烯醚(ac-1860)在范德华弱相互作用力下组装形成一种多头基阳离子表面活性剂。

16、(2)本发明提供的一种多头基阳离子表面活性剂组装能力强，能形成稳定的纳米球形囊泡结构，能有效降低液滴的表面张力，且具有一定的粘度。

17、(3)本发明提供的一种多头基阳离子表面活性剂组装体带正电，呈纳米级的球形囊泡结构，能有效嵌入带负电性质的水稻条纹叶面的微纳结构中，提高液固相互作用力。

18、(4)本发明提供的多头基阳离子表面活性剂是实现液滴在水稻条纹叶面的快速润湿和高速撞击铺展。

技术特征：

1.一种多头基阳离子表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种多头基阳离子表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述超声的时间为15～20min。

3.根据权利要求1所述的一种多头基阳离子表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述搅拌的时间为30～50min。

4.根据权利要求1所述的一种多头基阳离子表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述亲水性柱芳烃的水溶液的浓度为10mm。

5.根据权利要求1所述的一种多头基阳离子表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述高分子表面活性剂的水溶液的浓度为10mm。

6.根据权利要求1所述的一种多头基阳离子表面活性剂的制备方法，其特征在于，所述亲水性柱芳烃的水溶液和所述高分子表面活性剂的水溶液的体积比为1：1。

7.一种根据权利要求1-6任一项所述的方法获得的多头基阳离子表面活性剂。

8.一种权利要求7所述的超多头基阳离子表面活性剂在促进液滴铺展沉积中的应用。

技术总结
本发明公开了一种多头基阳离子表面活性剂的制备及促进液滴铺展沉积中的应用，所述方法包括：所述方法包括：将浓度为10～20mM的季铵盐柱芳烃(QAP5)和浓度为10～20mM的高分子表面活性剂十八胺聚氧乙烯醚(AC‑1860)进行疏水作用组装，超声及搅拌后制备出具有球形囊泡结构的多头基阳离子超铺展剂。本发明利用柱芳烃的多功能化位点及优异的组装性质，以带正电的亲水性柱芳烃作为主体分子，中性高分子表面助剂作为客体分子，在范德华力作用下构建了一种新型的多头基阳离子表面活性铺展剂。该多头基阳离子表面活性剂在水中组装为带正电的球形囊泡结构，其表面活性高，迁移能力强，纳米尺寸的球形囊泡能有效嵌入到水稻叶面的微纳结构中，提高了液滴与水稻条纹叶面的液固相互作用，最终实现了液滴在超疏水水稻条纹叶面的铺展沉积。

技术研发人员：李海兵,程靖,李广,田德美
受保护的技术使用者：华中师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/16