У Clariant пояснили, чому диспергувальні агенти стали ключовим елементом сучасних формуляцій засобів захисту рослин, і навели приклади полімерних дисперсантів для SC, що працюють у складних умовах — від кристалоросту до високої електролітності.
Про це повідомляє сайт Аграрії разом з посиланням на Agropages.
У міру того як регуляторні вимоги (зокрема в ЄС) звужують «вікно» для появи нових діючих речовин і підвищують вимоги до екологічного та токсикологічного профілю продуктів, виробники дедалі частіше шукають резерви ефективності у формуляції. У Clariant наголошують: оптимізація рецептури за рахунок сучасних ко-формулянтів дає змогу підвищувати стабільність і відтворюваність дії вже схвалених діючих речовин, а також зменшувати ризики під час зберігання та застосування.
Окрему роль у цьому відіграють дисперсанти. Їхнє завдання — забезпечити рівномірний розподіл твердих частинок діючої речовини в рідкому середовищі та довготривалу колоїдну стабільність як у концентрованому продукті, так і в розведеній баковій суміші. Це напряму впливає на біологічну ефективність, зручність роботи та стабільність польового результату.
Чому SC стали базовим форматом і де «вузькі місця»
Суспензійні концентрати (SC) за останні десятиліття суттєво посилили позиції порівняно з альтернативами на кшталт змочуваних порошків (WP) або емульсійних концентратів (EC). У матеріалі це пов’язують із прагненням зменшувати або прибирати органічні розчинники, попитом на безпечніші формати та необхідністю формулювати діючі речовини з фізико-хімічними властивостями, що обмежують інші підходи.
Водночас стабільність SC значною мірою залежить від дисперсанта: він має запобігати агрегації частинок, осіданню, росту кристалів і нестабільності в’язкості протягом усього життєвого циклу продукту. Традиційні хімії (зокрема похідні polyarylphenol alkoxylate, блок-співполімери EO-PO, лігносульфонати, конденсати нафталінсульфонатів, поліакрилати) часто є достатніми для стандартних задач, але можуть втрачати ефективність у «важких» системах — високонавантажених SC, багатокомпонентних сумішах або середовищах із високою електролітністю. Додатковий тиск створюють очікування щодо кращого екологічного профілю.
Приклади підходів до стабілізації складних систем
Контроль кристалоросту в частково водорозчинних діючих речовинах
Для SC із частково водорозчинними діючими речовинами однією з ключових проблем є неконтрольований ріст кристалів. У матеріалі його описують як наслідок механізму Ostwald ripening: дрібніші частинки розчиняються і «переносяться» на більші, що з часом збільшує середній розмір частинок. У дифузійно-керованих системах це може давати анізотропний ріст із голчастою морфологією, що погіршує реологію, осідання, редиспергування і, зрештою, біоефективність.
Як приклад рішення наведено полімерний дисперсант Dispersogen™ PSL 100, для якого заявлено відмінний підхід до інгібування росту кристалів (CGI). Його поведінку продемонстровано на модельній системі Metribuzin 450 g/L SC: у порівнянні з референтними дисперсантами оцінювали діаметри частинок (оптична мікроскопія) у «свіжих» зразках та після дозрівання. Умови зберігання для «matured» зразків у прикладі — 2 тижні при 54 °C; у всіх варіантах фінальна формуляція містила 2% активного вмісту відповідного дисперсанта.
Стабілізація діючих речовин із низькою температурою плавлення
Ще один тип задач — формування стабільних дисперсій діючих речовин із низькою температурою плавлення. За умов виробництва, зберігання або застосування частинки можуть розм’якшуватися чи частково плавитися, агломеруватися та спричиняти злежування або гелеутворення. У матеріалі зазначено, що Dispersogen™ PSL 100 забезпечував стабілізацію таких частинок у модельній системі Difenoconazole 400 g/L SC.
Для цього прикладу наведено порівняння зовнішнього вигляду та мікроскопії після зберігання: 8 тижнів при 23 °C, 8 тижнів при 0 °C та 2 тижні при 54 °C (для варіанта з Dispersogen™ PSL 100). Референтні дисперсанти оцінювали після 2 тижнів при 54 °C; усі формуляції містили 2% активного вмісту дисперсанта та мали подібний рівень в’язкості.
Стійкість у середовищах із високою електролітністю
Зростання частки комбінованих продуктів (кілька діючих речовин плюс компоненти з електролітами) підвищує вимоги до електролітної толерантності дисперсантів. У матеріалі пояснюють, що за високої йонної сили багато дисперсантів втрачають ефективність через зменшення електростатичного відштовхування, ослаблення стеричної стабілізації та зміну розчинності в «солоних» середовищах. До релевантних електролітів віднесено сольові діючі речовини, добрива, мікроелементи та іони жорсткої води, що використовується для обприскування.
Як приклад наведено Dispersogen™ PL 40 — аніонно модифікований ґрафт-співполімер, який позиціонують як дисперсант із високою солестійкістю. Його роботу показано на модельній SC/SL комбінації на основі Saflufenacil і Glufosinate ammonium: у порівнянні з референтними дисперсантами зазначено суттєво менший ріст розміру частинок під час зберігання за підвищених температур. Також вказано, що продукт можна застосовувати як самостійний дисперсант або як ко-дисперсант у парі з іншим компонентом для «тонкого налаштування» властивостей.
Нестандартна архітектура полімеру для «важких» гербіцидів
У Clariant звертають увагу на обмеження традиційних полімерних дисперсантів із лінійною архітектурою (радикальна співполімеризація), де функціональні групи «якоріння» та стабілізації статистично розподілені вздовж ланцюга. Як один із напрямів розвитку описано дизайн дисперсантів із заданою молекулярною архітектурою.
Приклад — Dispersogen™ PS 80, який описано як зіркоподібний блок-співполімер із гідрофобним ядром, високою щільністю точок «якоріння» та кількома «рукавами», що забезпечують сильну стеричну стабілізацію. Оцінку наведено на модельній SC-формуляції Aclonifen 480 g/L, яку в матеріалі названо складною для диспергування: показано мікроскопію після 8 тижнів зберігання при кімнатній температурі та при 50 °C, а також приклад двокомпонентної SC із Aclonifen, де порівнювали сумісність системи на Dispersogen™ PS 80 із системою на базі поширеного акрилового співполімерного дисперсанта.
Біологічні продукти та сумісність із мікроорганізмами
Окремо в матеріалі згадано зростання ролі біологічних продуктів у системах захисту культур. Для мікробних формуляцій (наприклад, дисперсій на основі бактерій) характерні специфічні проблеми стабілізації — фазове розшарування та агломерація клітин, що може знижувати ефективність і стабільність та ускладнювати внесення. Тому важливою стає сумісність дисперсантів із мікроорганізмами.
Як приклад наведено використання Dispersogen™ PL 40 у водних SC-подібних формуляціях на основі Bacillus spp.: порівнювали зразки після 7 днів зберігання за кімнатної температури без дисперсанта та з 2% Dispersogen™ PL 40, а також відповідні розведені робочі суміші (0,5%).
Технічні характеристики та параметри
- Модель кристалоросту: Metribuzin 450 g/L SC; оцінка діаметра частинок оптичною мікроскопією у «fresh» vs «matured» зразках; зберігання «matured» — 2 тижні при 54 °C; дисперсант у фінальній формуляції — 2% активного вмісту.
- Модель низькотемпературного плавлення: Difenoconazole 400 g/L SC; зберігання (для варіанта з Dispersogen™ PSL 100) — 8 тижнів при 23 °C, 8 тижнів при 0 °C, 2 тижні при 54 °C; референтні дисперсанти оцінювали після 2 тижнів при 54 °C; 2% активного вмісту дисперсанта; подібний рівень в’язкості між формуляціями.
- Електролітна толерантність: модель SC/SL комбінації на основі Saflufenacil і Glufosinate ammonium; для Dispersogen™ PL 40 зазначено менший ріст розміру частинок під час зберігання за підвищених температур порівняно з референтами.
- Архітектура полімеру: Dispersogen™ PS 80 — зіркоподібний блок-співполімер (гідрофобне ядро, висока щільність точок «якоріння», «рукави» для стеричної стабілізації); модель — Aclonifen 480 g/L SC; зберігання — 8 тижнів при кімнатній температурі та при 50 °C.
- Біологічні SC-подібні формуляції: Bacillus spp.; порівняння після 7 днів за кімнатної температури без дисперсанта та з 2% Dispersogen™ PL 40; розведені суміші — 0,5%.
- Заявлені властивості Dispersogen™ PSL 100: 100% активний вміст; безводний; низькопінний; безбарвний; не класифікується як небезпечний; сумісність із низкою розчинників (згадано придатність для DC та OD); сумісність із різними мікроорганізмами та безпечність для насіння (для біологічних формуляцій і протруювання).
- Dispersogen™ PL 40: аніонно модифікований ґрафт-співполімер; можливе застосування як самостійного дисперсанта або ко-дисперсанта.
Для агровиробників і компаній, що працюють із контрактним виробництвом або власними формуляційними лініями, такі підходи важливі насамперед через практичні ризики: осідання, «цементація» осаду, зростання кристалів, нестабільність в’язкості та проблеми сумісності в бакових сумішах. У матеріалі підкреслюється, що сучасні дисперсанти дедалі частіше розглядають не як другорядні добавки, а як інструмент, який визначає можливість створення стабільних багатокомпонентних продуктів і підтримує перехід до формуляцій із кращими екологічними характеристиками.