摘要：在当今市场上，每个市售分子都可以分配一个 CAS 号，包括聚醚三硅氧烷。MSDS 的第3 章规定了聚醚三硅氧烷分子的 CAS 编号。然而，重要的是我们要认识到这个数字并不能提供分子及其性质的精确表征。CAS 编号非常笼统，没有考虑环氧乙烷（EO）和环氧丙烷（P
合著者信息（从左到右）：
Rene Haensel, 赢创农业技术总监&全球高级专家；
Marc McPherson, 赢创农艺师；
Ryan Stiltoner，赢创农业资深技术经理
在当今市场上，每个市售分子都可以分配一个 CAS 号，包括聚醚三硅氧烷。MSDS 的第3 章规定了聚醚三硅氧烷分子的 CAS 编号。然而，重要的是我们要认识到这个数字并不能提供分子及其性质的精确表征。CAS 编号非常笼统，没有考虑环氧乙烷（EO）和环氧丙烷（PO）比例的变化或聚醚分子量的不同。此外，它没有表明聚醚-三硅氧烷是否含有高纯度的七甲基三硅氧烷；较低纯度七甲基三硅氧烷可能会导致四硅氧烷甚至五硅氧烷的存在。此外，聚醚三硅氧烷是复杂的产品，通常包括过量的聚醚和各种稳定剂。
聚醚三硅氧烷的通用结构
BREAK-THRUS 301 和BREAK-THRU®S 233共用一个 CAS 号 （CAS：134180-76-0），然而，它们作为桶混添加剂的有效性差异很大。本文将探讨它们的物理化学性质的差异。图 1 显示了与 CAS 号 134180-76-0 相关的聚醚三硅氧烷的简化通用结构。使用常规的表面活性剂符号，疏水尾部由红线表示，对应于三硅氧烷主链，而亲水性头部基团则表示为蓝色球，代表聚醚。
聚醚三硅氧烷具有极强的表面活性
BREAK-THRU®S 233 和 BREAK-THRU®S 301 在300 ppm浓度下，可以降低水的表面张力到22 mN/m。
与作为典型超级铺展剂的 BREAK-THRU®S 301 相比，BREAK-THRU®S 233 没有表现出超级铺展效应；相反，它起到超级渗透剂的作用。本文将探讨这种性能差异的根本原因。
S 301 的超级铺展效果。通常，超级铺展定义为 50μl 水滴在疏水基材上铺展以覆盖大于 35 cm² 的区域。此定义在各种专利中通常被引用。用于测试的典型基材是 BOPP 薄膜，其表面能约为 30 mN/m，这模拟了大多数叶子上的疏水表面。而传统化学物质无法实现这种超铺展效果。聚醚三硅氧烷 BREAK-THRU®S 233 和 BREAK-THRU®S 301 在降低水表面张力的能力上相似；但是，只有 BREAK-THRU® S 301 用作超级铺展剂。可见，还有一个因素对于实现超级铺展至关重要。
图 3 所示 Young 方程，该方程可用于计算水滴在表面上的接触角。液体的表面张力 （σl） 至关重要，液体和固体表面之间的界面张力 （σl/s） 也至关重要。在这里，两种聚醚三硅氧烷 BREAK-THRU®S 233 和 BREAK-THRU®S 301 的性能不同。″有根据的猜测″表明，要使某种物质符合超级铺展剂的条件，界面张力 （σl/s） 必须小于 8mN/m。
图3：水滴在表面上的接触角
除了表面张力外，界面张力也很重要。BREAK-THRU®S 233 显然无法将固相和液相之间的界面张力充分降低到 8mN/m 以下，而这是超级铺展所必需的。其原因在于 BREAK-THRU®S 233 在水中的相行为与超级铺展剂的相行为不同。这将在下一章中进一步解释。水中相行为的差异
众所周知，表面活性剂可以形成胶束，正如我们在学校和大学中所学到的。然而，胶束并不是表面活性剂可以产生的唯一结构。BREAK-THRUS 301 不形成胶束；相反，它形成双层结构。这些双层聚集体（Lα、囊泡、L3）的存在可以用偏振光来证明。这些双层聚集体是双折射的，这意味着薄片具有各向异性形状，可以改变偏振光的偏振平面。图4 显示了 BREAK-THRU®®S 301在水中的双层结构。（J. Phys.chem. B 2003, 107, 5382-5390; 有机硅表面活性剂在水溶液中缔合行为的动态光散射和粘度研究）
S 233 不能旋转偏振光，因为它在水中形成经典的球形胶束，不会改变偏振光的偏振平面。因此，两种三硅氧烷的相行为完全不同。虽然两种聚集体的水表面张力降低相同，但界面张力的降低各不相同。回到 Young 方程，图 5 说明了这种效应。
图5: BREAK-THRU® S 301 和 BREAK-THRU®S 233 之间的界面张力差异
BREAK-THRU®S 233水中形成球形胶束，不能完全覆盖界面。相比之下，BREAK-THRU®S 301 可最有效地降低界面张力。
形成胶束的表面活性剂 BREAK-THRUS 233 不能像形成双层结构的表面活性剂 BREAK-THRU®S 301 那样密集地覆盖固相和液相之间的界面。因此，BREAK-THRU®S 233 无法实现低于 8 mN/m 的界面张力 （σl/s）。当σl/s 值大于 8mN/m 时，不满足正扩散系数的热力学要求（参见公式 1）。这种正的铺展系数对于疏水表面（如树叶）上的超级铺展至关重要。公式 1: 铺展系数的数学计算公式
需要注意的是，即使我们增加 BREAK-THRU® S 233 的用量，它也不会进一步影响界面张力。
BREAK-THRU®S 233 在水中形成球形胶束的原因
表征胶束几何形状的一个有价值的概念是关键堆积参数（CPP），如图 6 所示。CPP 在决定 BREAK-THRU®S 233 作为非超铺展三硅氧烷的性能方面起着至关重要的作用。BREAK-THRU® S 233 在水中形成胶束 （CPP < 1/3），但不形成双层。赢创三硅氧烷的这种独特相行为已获得专利。图6: 表面活性剂在水中的临界堆积参数 CPP。CPP 描述两亲性分子在水中聚集方式
BREAK-THRUS 301和BREAK-THRU®S 233在植物保护的应用性能两种聚醚三硅氧烷都可溶于水和各种油，适用于配方添加，特别是 EC、OD 和 SE 剂型。由于三硅氧烷的长期水解稳定性有限，SC 配方应将 pH 值保持在 6 到 8 之间。这些制剂的典型添加量范围为 1.00-3.00% v/v。这种低剂量添加通常使得储罐中只有约 50 ppm 的三硅氧烷（取决于配方的稀释比例）。如前所述，该浓度足以显著提高植物保护产品在粘附和保留喷雾液滴方面的性能。表 1 说明了使用 50 ppm 的 BREAK-THRU®S 301 润湿能力对不同叶片的影响。
表1: BREAK-THRU®S 301对水在不同叶面上接触角的影响
多年来，BREAK-THRU®S 301 作为桶混助剂和超级铺展剂的性能已经得到广泛认可，该产品已在全球范围内使用。
下面，我们介绍一个使用 BREAK-THRU®S 233 作为桶混助剂的实验室和田间试验。
BREAK-THRU®S 233 田试性能
本研究旨在比较草甘膦使用和不使用助剂田试效果。试验使用的草甘膦制剂产品是 Roundup，用量为 560 g ae/ha。该除草剂产品既可以单独使用，也可以与基于壬苯醇醚的商业化助剂以及 BREAK-THRU S 233 结合使用。在施用除草剂后 60 分钟引入模拟降雨。结果显示，与单独使用草甘膦和草甘膦与基于壬苯醇醚的助剂相比，无论是在没有降雨还是有模拟降雨的情况下（见图 7），BREAK-THRU S 233 在施用后 30 天显著增强了对百慕大草 （Cynodon dactylon） 的控制。值得注意的是，BREAK-THRU S 233 的增效效果是在 200 毫升/公顷的剂量下实现的，而基于壬苯醇醚的助剂的剂量为 500 毫升/公顷。这项研究清楚地表明，与对照助剂相比，无论是否下雨，BREAK-THRU S 233 都能增强草甘膦的渗透性。
图7: 施用除草剂30 天后对百慕大草 （Cynadon dactylon）的控制效果。 施药后 60 分钟模拟降雨
随后的研究中，将放射性标记 （C14） 草甘膦施用到杂草荠菜上，分别添加常规三硅氧烷和 BREAK-THRU S 233，两者的添加浓度均为 0.1% v/v。与具有超铺铺展性的传统三硅氧烷相比，BREAK-THRU S 233 在施用后 10 分钟和 24 小时显着改善了植物对草甘膦的吸收（图 8）
图8: 施药10 分钟和 24 小时后，BREAK-THRU S 233与常规三硅氧烷相比，对放射性标记的草甘膦的吸收对比
总之，以 BREAK-THRU®S 233 为代表的可生物降解聚醚三硅氧烷技术展示了在配制有效的桶混添加剂方面取得的重大进步。虽然这两种产品具有相同的 CAS 编号，并且表现出相似的降低表面张力的能力，但由于它们具有不同的相行为，它们在性能特征上存在显著差异。BREAK-THRU®S 301 用作超级铺展剂，有效覆盖疏水表面并增强活性成分的分布，而 BREAK-THRU®S 233 作为超级渗透剂，浓缩活性成分以改善吸收，尤其是在内吸产品的应用中。临界堆积参数 （CPP） 在决定这些三硅氧烷的聚集行为方面起着至关重要的作用，其中 BREAK-THRU®S 233 在水中形成球形胶束，BREAK-THRU®S 301则形成双层结构。这种相行为的根本差异影响了它们降低界面张力的能力，而界面张力是实现植物表面最佳铺展的关键因素。此外，这两种产品都适用于各种配方，有助于提高植物保护产品的整体功效，同时通过其生物降解性保护环境。
随着农业行业不断寻求高效和环保的解决方案，BREAK-THRU®S 301 和 BREAK-THRU®S 233 的独特特性使其成为提高植物保护产品性能的宝贵工具，确保活性成分在靶标上实现更好地粘附、持留和渗透性能。
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来源：世界农化网
