表面活性剂的应用原理

第四章表面活性剂在叶面肥中的应用

由于作物叶片最外侧的蜡质层具有疏水性，不利于喷施液在叶表的铺展与附着，喷施液难以润湿叶面；且蜡质层一般非常粗糙，而且分布不均匀，致使喷施液于叶片界面的接触角进一步增大，导致喷施液在叶面上形成易滚落的水珠，喷施液对叶面的润湿性更差，而喷施液在作物叶面的润湿是养分向叶片内部渗透的重要前提，可见，叶面蜡质层是影响叶面养分吸收的关键因素之一，极大地影响了叶面施肥的效果，因此必须克服蜡质层造成的施肥的障碍，减少喷施液于作物叶片之间的界面接触角，使喷施液在叶面上得以铺展、润湿，才可以提高养分的吸收率及叶面施肥的效果。

人们在进行叶面施肥的研究中，发现在喷施液内加入一定量的表面活性剂后可以明显改变喷施液的表面性质，降低喷施液的表面张力，增加喷施液在叶面的润湿作用；另外，表面活性剂还具有保湿、黏着、助渗的作用，因而极大地促进了养分的叶面吸收效果。正因如此，表面活性剂成为叶面肥中不可缺的重要组分之一。

第一节表面活性剂的应用原理

一、概述

表面活性剂是一类重要的精细化学品，其应用单位几乎涵盖了精细化工的所有领域，与人们日常生活密不可分，在工、农业各个领域中也有重要的作用。

自19世纪发现磺化油的表面活性以后，人们已经成功研制出大量的表面活性剂。

表面活性物质的生产。最初是以动、植物油脂作原料制肥皂。目前表面活性剂的种类繁多，有进口的，也有国产的，常见种类有吐温-20、吐温-40、吐温-80、土耳其黄油、山梨醇、十二烷基苯磺酸钠、曲拉通等。除了用化学方法合成的表面活性剂外，还有用为微生物发酵的方法生产无毒、对环境无污染的生物表面活性剂。

随着对表面活性剂研究的深入，表面活性剂的作用也引起了国内外学者的重视。大多数表面活性剂用于纤维工业，其次就是洗涤工业。随着农业科学技术的迅猛发展，表面活性剂在农业生产上液逐渐得到广泛的应用。农工业中对表面活性剂的应用主要是作为农药的助剂，种类有渗透剂、黏着剂、分散湿润剂、展着剂和增效剂等，它的作用是可使农药稀释液稳定，溶液雾滴小，药业能均匀地与叶面接触，增加吸附，减少药业被雨水冲刷，延长药液在叶面的湿润时间，增加叶面对药液的吸收。对充分发挥农药效果起重要的作用。

研究表明，表面活性剂作为农药、除草剂、生长调节剂和叶面肥等的助剂，之所以能够提高药效和养分的活性，其作用大致有以下几方面：①降低溶液的表面张力，增加溶液与叶表皮的亲和力，从而增加吸收量；②提高溶液中有效成分在水中的溶解度，促进有效成分的叶面吸收和在植物体内的运输；③起叶面湿润作用，延长溶液在叶面的附着时间，房主液滴迅速干燥，从而延长叶面吸收时间；④改变叶表面的结构，表面活性剂与植物叶表皮作用，引起植物叶片的生理生化变化，促进溶液中有效成分进入植物体内而发挥作用。

由于其具有良好的叶面润湿作用，目前表面活性剂已成为农药、叶面施肥中不可缺少的重要组成成分，对提高农药的药效和养分的叶面吸收效率具有明显的促进效果，表面活性剂的使用已经成为农药和叶面肥研制与应用中的一项关键技术。但是不同的表面活性剂对不同药肥液的效果是不同的，因而在使用前必须了解表面活性剂的特性，以选择和利用适当的表面活性剂，才能收到好的效果。

二、表面活性剂的类型及其作用原理

（一）表面活性剂的类型及特性

表面活性剂是指一类在低浓度下即可明显地降低水和其他液体系表面张力或界面张力

的物质，部分表面活性剂还具有保湿、助渗的作用，由疏水亲油的非极性基和亲水疏油的极性基组成，属于一种两亲性（亲油和亲水）分子，具有在溶液表面产生定向吸附的特性，可以改变溶液的表面活性性质，如降低溶液表面张力、改变固体表面润湿性、增加溶质的水溶性等。

从理论上来说，可作为表面活性剂的化合物多得不可胜数，品种众多，但到目前为止也没有一个统一的分类方法。根据需要可以从不同的角度将表面活性剂进行分类，如可按照表面活性剂离子类型、亲水基和疏水基的种类、结构的特殊性分类等。在表面活性剂研究与应用过程中最常用的分类方法是按照其离子类型分类，即按表面活性剂分子结构中带电性的特征划分。大多数表面活性剂是水溶性的，根据它们在说溶液中能否解离，可以将其分为离子型表面活性剂和非离子型表面活性剂。非离子型表面活性剂在水中不能解离产生任何形式的离子，而离子型表面活性剂在水溶液中能够发生电离，产生带有正、负电荷的离子。根据解离后所带电荷的类型，又将离子型表面活性剂分为阴离子型、阳离子型和两性离子型3大类。

非离子型表面活性剂极性基不带电荷，主要有聚氧乙烯类化合物，多元醇类化合物、亚砜化合物、氧化胺等。

阴离子型表面活性剂极性基带负电，主要有羧酸盐、磺酸盐、硫酸酯盐等，其中R为烷基，M主要为碱金属和胺离子。如十二烷基磺酸钠，即属于这类表面活性剂。

阳离子型表面活性剂极性基带有正电，主要有季铵盐、烷基吡啶盐、铵盐等，其中A 主要为卤素和酸根离子。如苄基三甲氯化铵在水中电离产生季铵阳离子，因此，其属于阳离子型表面活性剂。

两性表面活性剂分子中带有两个亲水集团，一个带有正电，一个带有负电。其中带有正电的集团主要是氨基和季胺基，带有负电的集团则主要是羧基和磺酸基，如甜菜碱，其分子式为RN+(CH3)2CH2OO-。这类表面活性剂在水中的离子性质通常与溶液的pH有关。

阴、阳离子型表面活性剂由于受溶液pH、无机盐类等因素的影响较大，从而造成对无机养分叶面吸收效果的促进效果不太稳定，在叶面肥配制中尽可能少使用，尤其是在高浓度无机养分类叶面肥的配制中受到很大限制；两性离子表面活性剂具有低毒及良好的生物降解特性，且与其他表面活性剂有良好的配伍性，一般可产生协同增效作用；而非离子型表面活性剂在营养液中稳定性高，不受无机盐类以及溶液pH的影响，一般无毒，且与其他表面活性剂的相溶性也叫较好。另外，两性离子表面活性剂与非离子型表面活性剂还具有很好的抗硬水能力，因此，这两类表明活性剂在叶面肥中的应用非常广泛。

在自然界中，物质与气体、液体和固体三种状态存在，此物质三相必然会发生两两接触而形成接触面，通常把固-气或液-气两相之间的接触面称为固体或液体的表面，而液-液、固-固或固-液之间的接触面称为界面。由于两相接触面上的分子与其本相内部的分子所处的状态不同，因而物质的表面或界面与其本相具有不同的表现，如在没有外力的影响或影响不大时，液体总是趋向于称为球状，液体的这种表面现象的成因主要是由于表面张力和表面自由能的作用。在体积一定的各种形状中，球形的表面和表面自由能均最小，可见液体具有自动减少表面积而降低表面自由能的趋势。表面张力现象和表面自由能不仅存在于液体表面，它存在于一切不同相的接触面（界面）。

表面活性剂的基本功能主要有两个：一是在物质表界面上吸附，形成吸附膜（一般单分子膜）；二是在溶液内部自聚，形成多种类型的妃子有序组合体。表面活性剂的这两种功能作用的直接结果是降低了物质表界面张力，改变了体系表界面的化学性质，表面活性剂特殊作用的产生主要依赖于这两个基本功能，从这两个功能出发，衍生出表面活性剂的其他多种应用功能，从而使表面活性剂具有起泡、消泡、乳化、分散、絮凝、润湿、铺展、渗透、润滑、抗静电以及杀菌等功能。因此，在叶面喷施液中加入表面活性剂可以有效地降低其表