CN113040136A - 一种航空施药助剂及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例涉及一种航空施药助剂及其制备方法和应用，属于农药助剂领域，包括如下质量百分比的原料：大分子量透明质酸0.5～3.0％、小分子量透明质酸0.05～1.0％、氟碳表面活性剂1～5％、大豆卵磷酯1～15％、凝结核物质1～10％、水溶性维生素E 1～10％、乳化剂1～15％、助悬剂0.05～5％，水补余至100％；凝结核物质的粒径大小为2～10μm，所述大分子量透明质酸的分子量为400KDa～8000KDa，小分子量透明质酸的分子量为8KDa～30KDa。通过精准控制凝结核物质粒径，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％。

Description

一种航空施药助剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明涉及农药助剂技术领域，具体涉及一种能减少农药使用量的尤其适用植保无人机的航空施药助剂及其制备方法与应用。
背景技术
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
教育部、科技部、中国科学院、国家自然科学基金委员会等四部门于2007年联合发起了“10000个科学难题”征集活动，其中农药的剂量传递位列其中。
农药药液在从药液箱向作物叶片表面沉积的过程中，施药器械性能、操作条件、气象条件、株冠层结构、叶片表面特性等都对其有影响；在这个过程中，会发生药液滴漏、雾滴蒸发、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)。
2015年初，农业部组织实施到2020年农药使用量“零增长”行动计划，实现农药减量控害。根据经验，植保无人机低量或超低量施药技术有望成为农药减量的重要手段之一。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。
农药喷施过程中，粒径大的雾滴易沉降，不易随风漂移或蒸发散失，但分布不均匀、附着能力差，容易因弹跳和滚落而造成药液流失，大大降低了农药的防治效果，也污染了水土环境。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。
施药液量是根据田间作物上的农药有效成分沉积量及不可避免的药液流失量的总和来表示的，是施药器械进行田间作业的一项重要技术指标，见表1。在我国，进行农药田间喷施时，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。
表1不同喷雾方法的施药液量及雾滴中值直径
Figure BDA0002979514220000021
国内已有一些超低容量航空喷雾助剂(飞防助剂)，但对雾滴蒸发规律及减少雾滴蒸发的方法并无深入研究。例如，中国专利文献专利CN109601531A，该飞防助剂具有较好的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。
另外，较小雾滴的抗蒸发是减少药液流失量的重要指标，而现有技术中采用脂质体或油等作为载体进行抗蒸发的效果不理想，是因为油用量较大时会产生过多的泡沫而堵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。
因此，迫切需要一种能克服上述问题的航空施药助剂。
发明内容
发明目的
为解决现有技术中雾滴谱范围宽、比重偏小、沉降速度慢、易漂移、易蒸发、雾滴的沉积量少、穿透力差，无法实现狭义上的农药减量的缺陷，本发明的目的在于提供一种减少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。
解决方案
为实现本发明目的，本发明实施例提供了一种航空施药助剂，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0.5～3.0％、小分子量透明质酸0.05～1.0％、氟碳表面活性剂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2～10μm，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。
可选地，所述施药助剂包括如下质量百分比的原料：大分子量透明质酸1～3％、小分子量透明质酸0.2～1％、氟碳表面活性剂1～5％、大豆卵磷酯1～15％、凝结核物质1～10％(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％；
可选地，所述施药助剂包括如下质量百分比的原料：大分子量透明质酸1～3％、小分子量透明质酸0.2～1％、氟碳表面活性剂1.5～5％、大豆卵磷酯1～15％、凝结核物质1～5％(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％。
可选地，所述施药助剂包括如下质量百分比的原料：大分子量透明质酸1～3％、小分子量透明质酸0.2～1％、氟碳表面活性剂3～5％、大豆卵磷酯1～9％、凝结核物质1～10％(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％；
可选地，所述施药助剂包括如下质量百分比的原料：大分子量透明质酸1～3％、小分子量透明质酸0.1～0.8％、氟碳表面活性剂3～4％、大豆卵磷酯1～9％、凝结核物质1～5％(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％。
进一步地，所述施药助剂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0.2～0.5％、氟碳表面活性剂3％、大豆卵磷酯3～9％、凝结核物质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％。
可选地，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。
本发明运用生物最佳粒径理论，由特定配比的大小分子量透明质酸、大豆卵磷脂、水溶性维生素E、氟碳表面活性剂、凝结核物质、乳化剂、助悬剂混合组成，通过精准控制凝结核物质粒径，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％。
本发明采用的大分子量透明质酸为较大分子量的透明质酸，有利于吸收水分，起到抗蒸发的作用，小分子量透明质酸为小分子透明质酸，有利于与卵磷酯、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，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。
本发明所使用的凝结核物质是指具有良好配重作用并能调节雾滴粒径大小的物质，通过控制凝结核物质的粒径可以调节雾滴粒径，减少喷洒液中小雾滴产生，从而有效控制雾滴谱范围，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。
优选地，所述凝结核物质的粒径大小为2～9μm，可选地，为3～8μm，可选地，为5～8μm，优选地，为5～6μm。
进一步地，所述大分子量透明质酸的分子量为400KDa～2000KDa，可选地，为400KDa～800Kda，优选地，为500Kda。
进一步地，所述小分子量透明质酸的分子量为8KDa～20Kda，可选地，为8KDa～12Kda，优选地，为10KDa。
进一步地，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。
进一步地，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、600#系列、400#系列和司盘系列中的一种或多种。
进一步地，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。
另一方面，提供一种所述的航空施药助剂的制备方法，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℃(50℃左右)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。
再一方面，提供一种航空施药助剂的应用，将所述的航空施药助剂或上述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，用于航空施药。
本发明的航空施药助剂可应用于农药领域中作为减少农药使用量的航空施药助剂，或者航空施药助剂中的一个组分，且应用方法为：先在配药容器中加入2/3量的水，按喷洒液总体积的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100～150μm，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。
有益效果
(1)本发明在不使用植物油的基础上，通过配方中各组分之间的科学混配，共同作用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，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。
(2)本发明运用生物最佳粒径理论，由特定配比的透明质酸、大豆卵磷脂、水溶性维生素E、氟碳表面活性剂、凝结核物质、乳化剂、助悬剂混合组成，通过精准控制凝结核物质粒径，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％。
(3)本发明的航空喷雾助剂的通用强，本发明航空喷雾助剂适用范围广泛，通用性强。适用于除强碱性和强酸性外的各种农药混用。且本发明在阴雨天气、植物无光合作用，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。
(4)本发明的施药助剂能够调节喷洒雾滴大小，通过精准控制凝结核物质粒径，调节喷雾药液的雾滴谱，减少小雾滴形成，从而使用雾滴粒径与最生物最佳粒径匹配。
(5)本发明的施药助剂抗蒸发：本发明的航空喷雾助剂由特定配比的透明质酸、大豆卵磷脂、水溶性维生素E、氟碳表面活性剂、凝结核物质、乳化剂、助悬剂混合混合组成，药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。
(6)本发明的施药助剂抗飘移、促沉积、促粘附：航空施药中细雾滴是最易飘移的部分，细雾滴的产生又由喷雾药液、施药器械以及雾滴运行传递过程的蒸发造成。本发明通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。
(7)本发明的施药助剂促吸收：本发明首先实现植物对农药的主动吸收，再进一步促进农药或肥料在植物体内跨膜传导、转运，提高农药有效成分的生物利用率，减少了农药的使用量30～70％。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本发明同样可以实施。在一些实施例中，对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。
下述实施例中，植保无人机航空施药助剂的制备方法如下：
步骤1将50万分子量透明质酸、1万分子量透明质酸、大豆卵磷脂、水溶性维生素E、乳化剂、水混合及机械分散后，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，然后缓慢加入氟碳表面活性剂，减速降温加入助悬剂后即得悬乳体。
步骤2将不溶性的凝结核物质置入Microm jet Mill 4超微粉气流粉碎机，将粉碎粒径设定小于2～10μm，取粒径DV502～10μm凝结核物质超微粉。
步骤3将步骤2取得的粒径DV502～10μm凝结核物质超微粉加入步骤2取得的悬乳体中，搅拌即得成品。
本发明中的原料均为市售产品。
实施例1
实施例1～7中所述的减少农药使用量的植保无人机航空施药助剂(简称飞防助剂)，其原料的重量以及凝结核物质粒径(单位μm)，如下表2所示。
表2实施例1～7的飞防助剂的原料以及凝结核物质粒径，单位g
Figure BDA0002979514220000081
Figure BDA0002979514220000091
对比例1
按下述质量百分比：异辛醇24％、脂肪醇聚氧乙烯醚JFC～E12％、脂肪醇聚氧乙烯酯A～105 16％、聚氨酯丙烯酸酯0.1％、聚乙烯～丙烯酸酯改性丁二烯树脂0.1％、聚氨酯改性硝酸纤维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。
对比例2
将重量份将茶树精油80份、乙氧基改性聚三硅氧烷8份、柠檬烯15份、烷基酚聚氧乙烯醚4份、蓖麻油聚氧乙烯醚4份和丙三醇40份充分混合均匀，得到混合物。在搅拌条件下，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。
对比例3
将20Kg EO/PO嵌段聚醚(德国巴斯夫Pluronic系列的PE10500)与77Kg植物精油混合，搅拌均匀后，加入3.5Kg氟碳表面活性剂(斯洛柯化学)，搅拌均匀后，加入2.5Kg松香改性酚醛树脂(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。
对比例4
P1、称取大豆卵磷酯6g、表面活性剂5g、水溶性维生素E1g、细胞穿透肽3g，备用；
P2、于反应釜中加入表面活性剂和细胞穿透肽，再加入55℃的热水1kg，搅拌溶解得溶液Ⅰ；
P3、向反应釜底部通入CO25min，利用真空泵将反应釜内压力降至0.05MPa，再通入CO2至常压，循环5次，去除空气；
P4、取大豆卵磷酯和水溶性维生素E加至反应釜中，以500r/min的速度搅拌；同时在反应釜底部注入高纯CO2，使反应釜中的压力以0.02MPa/min上升，至0.3MPa时停止，升压的同时以4℃/min快速升温至125℃；
P5、以30000r/min的速度开启均质机均质20min，直至反应液澄清；
P6、反应釜内，温度以2.5℃/min降至95℃，压力以0.02MPa/min降至常压；随后温度再以2～4℃/min快速降至室温，即得含有细胞穿透肽的纳米脂质体成品。
对比例5
将50万分子量透明质酸1.5g、1万分子量透明质酸0.5g、大豆卵磷脂6g、水溶性维生素E2g、脂肪酸聚氧乙烯醚3g、蓖麻油聚氧乙烯醚3g、2g司盘80、水75.5g混合及机械分散后，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。
对比例6
步骤1将大豆卵磷脂6g、水溶性维生素E2g、脂肪酸聚氧乙烯醚3g、蓖麻油聚氧乙烯醚3g、2g司盘80、水77.5g混合及机械分散后，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。
步骤2将硅藻土3g置入Microm jet Mill 4超微粉气流粉碎机，将粉碎粒径设定小于6μm，取粒径DV506μm硅藻土超微粉。
步骤3将步骤2取得的粒径DV506μm硅藻土超微粉加入步骤2取得的悬乳体中，搅拌即得成品。
对比例7：市售有机硅。
对比例8：市售植物油
应用例1
(一)理化性质测定：
以实施例1～7得到的飞防助剂、对比例1～8得到的助剂、水(空白对照)为助剂，分别加入水后，并分别对市售的25％吡蚜酮悬浮剂进行稀释；其中，助剂：市售的25％吡蚜酮悬浮剂：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。
表3含不同飞防助剂的系列稀释液的性能测试结果
Figure BDA0002979514220000111
由表3可知，使用实施例1～7制得的减少农药使用量的植保无人机航空施药助剂在稀释1h、12h后均保持澄清、无分层、无沉淀。
对比例1～4均出现因油水分离而分层的情况。市售有机硅、市售植物油、水均表现浑浊、沉淀，且摇晃不能恢复。
对比例5-6在稀释1h后均保持澄清、无分层、无沉淀，但对比例5在稀释12h后，出现分层，主要由于凝结核物质粒径不均匀，导致药液无法均相分布。
从而证明实施例1～7制备的飞防助剂能有效将亲水分子和亲油分子结合从而形成纳米级的蜂巢状泡囊，雾滴分布更均匀，这保证了喷洒时不会堵塞喷头，能有效减少飘移。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。
从表3的比重测试结果可以看出：加入本发明实施例1～7所得飞防助剂的稀释液具有较大的比重，说明本发明提供的航空施药助剂能增大药液比重，比重大的药液沉降速度快，能有效减少雾滴在运动过程中的蒸发、飘移。
从表3的表面张力测试结果可以看出：加入本发明实施例1～7所得飞防助剂的稀释液具有较低的表面张力，说明本发明的航空施药助剂能降低药液表面张力，具有很好的润湿铺展性能。
应用例2
(一)抗蒸发作用的测试：
采用实施例1～7的飞防助剂、对比例1～6的飞防助剂、市售5％己唑醇悬浮剂和水，以1:5:44混合后制成喷洒液，以5％己唑醇悬浮剂和水以5:45混合制成喷洒液作为对照药剂，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：
表4实施例1～7飞防助剂、对比例1～6助剂和纯水应用在喷洒液进行施药后的蒸发时间
Figure BDA0002979514220000121
由表4可知，本发明提供的减少农药使用量的植保无人机航空施药助剂添加后，对雾滴的抗蒸发性能有显著提高。与不添加助剂相比，雾滴粒径在250μm时蒸发时间均延长了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。
从而证明实施例1～7制备的飞防助剂能有效的延缓液体的蒸发，且超越了以植物油为载体的飞防助剂，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。
(二)抗飘移、促沉积作用测试：
(1)抗飘移、促沉积作用测试：
试验方法参照标准《(GB/T24681-2009/ISO22866:2005)植物保护机械喷雾飘移的田间测试方法》进行，采用大疆MG～1P植保无人机(喷头为特杰特XR11001VS，0.3MPa压力下流量为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。
在航线下方喷幅内区域水稻上、中、下部设置雾滴卡，对喷洒区域的雾滴进行收集，并逐一放入相对应的密封袋中，带回实验室进行数据处理。将收集的雾滴采集卡逐一用扫描仪扫描，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。
其中，漂移抑制率＝(对照药剂漂移液滴数量-药剂漂移液滴数量)/对照药剂漂移液滴数量。
雾滴沉积率＝雾滴沉积量/总喷洒量
表5：实施例1～7、对比例1～6助剂和纯水应用在喷洒液进行施药后的飘移抑制率
Figure BDA0002979514220000131
Figure BDA0002979514220000141
由表5可知，本发明提供的减少农药使用量的植保无人机航空施药助剂添加后，对雾滴的抗飘移、促沉积作用有显著提高。飘移抑制率在90％以上，雾滴沉积率均在60％以上，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。
对比例5～6，飘移抑制率均低于75％，雾滴沉积率均低于50％，说明减少农药使用量的植保无人机航空施药助剂各组分及其配比，交互作用，相互影响，均对飘移抑制率和雾滴沉积率有较大影响。
从而证明实施例1～7制备的飞防助剂有较好的抗飘移、促沉积，提高农药利用率性能，且超越了以植物油为载体的飞防助剂，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。
(2)促沉积作用测试：
测试植保无人机为大疆T30四旋翼无人机(TX-VK4喷头，喷洒流量0.3L/min，雾化粒径110～135μm，作业高度距作物高度约1.5～3m)。利用光电原理，采用湿度传感器和毫秒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。
表6：实施例3～5、对比例1～6得到的飞防助剂和纯水应用在喷洒液进行施药后的雾滴沉降时间
Figure BDA0002979514220000142
Figure BDA0002979514220000151
由表6可知，本发明提供的实施例3～5飞防助剂其沉降时间均高出对比例1～6的飞防助剂。
对比例1～4的飞防助剂虽然能增大药液雾滴粒径，雾滴也偏大，但缺少凝结物质的作用，药滴比重偏小，沉降速度慢。对比例5的飞防助剂中凝结物质粒径没有进行优化和调节，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。
从而证明实施例3～5制备的飞防助剂能有效的加速雾滴的沉降，能有效减少雾滴在运动过程中的蒸发、飘移。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。
(三)调节雾滴粒径作用测试：
测试植保无人机为大疆MG-1P八旋翼无人机(深圳大疆创新科技有限公司，中国)。所测试喷头为TeeJetXR110-01[喷洒流量0.45L/min，雾化粒径130～250μm，特杰特喷雾技术(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。
按下列公式计算雾滴粒径分布均匀度(RelativeSPAN Factor,RSF)值：
RSF＝(DV90-DV10)/DV50
公式中，DV90、DV10分别表示体积90％、10％雾滴分布对应的粒径，是两个边界粒径，DV50表示体积50％雾滴分布对应的粒径，即雾滴体积中径。RSF值越小表明雾滴谱越窄，雾滴粒径越集中，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。
表7：实施例1～7、对比例1～6和纯水应用在喷洒液进行施药后的调节雾滴粒径作用测试
Figure BDA0002979514220000152
Figure BDA0002979514220000161
由表7可知，本发明提供的飞防助剂的添加使得小粒径的雾滴数量降低，大粒径雾滴数量增多，雾滴粒径集中，雾滴谱相对跨度窄，除实施例3外小于105μm均为零，能够增强抵抗侧风干扰能力，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。
实施例3凝结物质的粒径控制在2μm，从而对应的调节雾滴粒径≤50μm,室外植保无人机航空施药，温度、湿度、风向、风力影响较大，雾滴飘移量大，抵抗侧风干扰能力弱，雾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。
从而证明实施例1～7制备的减少农药使用量的植保无人机航空施药助剂中组分科学配比，通过控制凝结物质的粒径，从而能有效调节雾滴粒径，并有效控制雾滴谱范围，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。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。
应用例3
采用大疆MG-1P植保无人机(喷头为特杰特XR11001VS，0.3MPa压力下流量为0.45L/min，雾滴粒径范围130～250μm)作为喷雾器械，将市售41％草甘膦水剂(湖南泽丰农化有限公司生产，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，随机区组排列，四周设保护行，小区面积20m2。对照药剂是41％草甘膦水剂。施药后10d、20d调查杂草的株数，并于药后20d加测杂草的鲜重。每小区3点取样调查，每点0.25m2。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。
表8飞防助剂对41％草甘磷水剂农药减量作用
Figure BDA0002979514220000171
Figure BDA0002979514220000181
以上试验结果表明，41％草甘膦水剂用量190ml/亩混配航空喷雾助剂实施例1～7，增效作用不显著。这与农药剂量效应有关。增加剂量，可产生最大效应，达最大效应后增加剂量不再增强效果。
飞防助剂实施例1～2对41％草甘膦水剂减量作用不显著，41％草甘膦水剂减量50％、75％后混用飞防助剂，防效均低于70％，但减量50％和减量75％差异不大。说明，雾滴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。
飞防助剂实施例3对41％草甘膦水剂减量作用不显著，41％草甘膦水剂减量50％、75％后混用飞防助剂，防效均低于70％，但减量50％和减量75％差异不大。说明，飞防助剂实施例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。
飞防助剂实施例4对41％草甘膦水剂减量作用不显著，41％草甘膦水剂减量50％、75％后混用飞防助剂，防效均低于80％，但减量50％和减量75％差异不大。说明，大豆卵磷脂、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。
飞防助剂实施例5～7对41％草甘膦水剂均有减量作用，41％草甘膦水剂减量50％、75％后混用飞防助剂，防效仍然能达到100％以上。说明，雾滴粒径与生物最佳粒径相匹配，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。
以上证明实施例5～7制备的减少农药使用量的植保无人机航空施药助剂有较好的农药减量作用，且超越了以植物油为载体的飞防助剂，同时表现在死草速度更快，死草更彻底，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。
应用例4
为试验飞防助剂对减少农药杀虫剂的效果，采用大疆MG-1P植保无人机(喷头为特杰特XR11001VS,0.3MPa压力下流量为0.45L/min，雾滴粒径范围130～250μm)作为喷雾器械，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。
依据GB/T17980.110-2004调查，随机对角线法取5点，每点固定4株，共20株，调查记载每株甘蓝上的甜菜夜蛾活虫数，计算虫口减退率。分别调查记载用药前、用药后1天、用药后3天，药后7天叶片上的活虫量，计算公式为：
虫口减退率(％)＝(药前活虫数-药后活虫数)/药前活虫数×100
试验结果见表9。
表9飞防助剂对5％氯虫苯甲酰胺SC农药减量效果
Figure BDA0002979514220000191
Figure BDA0002979514220000201
通过以上药效试验的结果表明，5％氯虫苯甲酰胺SC用量30g/亩混配航空喷雾助剂实施例5～7，增效仅5％，增效作用不显著。这与农药剂量效应有关。增加剂量，可产生最大效应，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。
综上可知，本发明航空喷雾助剂由特定配比的透明质酸、氟碳表面活性剂、大豆卵磷酯水溶性维生素E、乳化剂和助悬剂混合组成，本发明航空喷雾助剂通过控制凝结核物质粒径，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％。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可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。

Claims (10)

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0.5～3.0％、小分子量透明质酸0.05～1.0％、氟碳表面活性剂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2～10μm，所述大分子量透明质酸的分子量为400KDa～8000KDa，所述小分子量透明质酸的分子量为8KDa～30KDa。
2.根据权利要求1所述的航空施药助剂，其特征在于，所述施药助剂包括如下质量百分比的原料：大分子量透明质酸1～3％、小分子量透明质酸0.2～1％、氟碳表面活性剂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1～14％、助悬剂0.3～5％，水补余至100％；
可选地，所述施药助剂包括如下质量百分比的原料：大分子量透明质酸1～3％、小分子量透明质酸0.2～1％、氟碳表面活性剂3～5％、大豆卵磷酯1～9％、凝结核物质1～10％、水溶性维生素E1～3％、乳化剂7～14％、助悬剂0.3～5％，水补余至100％；
可选地，所述施药助剂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0.2～0.5％、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E1～3％、乳化剂8～10％、助悬剂0.5～0.8％，水补余至100％。
3.根据权利要求1或2所述的航空施药助剂，其特征在于，所述大分子量透明质酸的分子量为400KDa～2000KDa，可选地，为400KDa～800Kda，进一步可选地，为500Kda；
和/或，所述小分子量透明质酸的分子量为8KDa～20Kda，可选地，为8KDa～12Kda，进一步可选地，为10KDa。
4.根据权利要求1至3任一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。
5.根据权利要求1至4任一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，可选地，选自硅藻土、白炭黑、高岭土和有机膨润土中的一种或几种；
和/或，所述凝结核物质的粒径大小为2～9μm，可选地，为3～8μm，优选地，为5～6μm。
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、600#系列、400#系列和司盘系列中的一种或多种。
7.根据权利要求1至6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。
8.一种权利要求1至7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。
9.一种航空施药助剂的应用，其特征在于，将权利要求1至7任一所述的航空施药助剂或权利要求8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。
10.根据权利要求9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％；
和/或，所述航空施药助剂先通过水稀释，再与农药混合；
和/或，所述航空施药助剂调节喷洒液雾滴大小的粒径为100～150μm。
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