Giải Pháp Hữu Ích Số 1191

Giải pháp hữu ích số 1191

Chế phẩm bảo vệ thực vật dạng vi nhũ tương (ME) chứa beta-cyfluthrin dùng để kiểm soát côn trùng

Lĩnh vực kỹ thuật được đề cập

Sáng chế liên quan đến thuốc bảo vệ thực vật dùng trong sản xuất nông nghiệp. Cụ thể, sáng chế đề cập đến chế phẩm bảo vệ thực vật vi nhũ tương chứa beta-cyfluthrin dùng để kiểm soát côn trùng, phương pháp điều chế và sử dụng chế phẩm này.

Tình trạng kỹ thuật

Việc sử dụng phân bón và thuốc bảo vệ thực vật trong sản xuất nông nghiệp là rất cần thiết để tạo ra năng suất và chất lượng của mùa màng. Các nước phát triển nghiên cứu sản xuất các loại hoạt chất và đang sử dụng lượng lớn các loại hoá chất nông nghệp. Các nước đang phát triển chủ yếu gia công thuốc từ hoạt chất được nhập khẩu thành các dạng thành phẩm khác nhau và đang tăng dần lượng hoá chất nông nghiệp sử dụng trên đồng ruộng. Thuốc bảo vệ thực vật không thể dùng trực tiếp từ hoạt chất. Hoạt chất phải được điều chế dưới các dạng thành phẩm khác nhau thì mới đạt được hiệu lực sinh học cần thiết và thuận tiện trong sử dụng. Có rất nhiều dạng thành phẩm được sản xuất dựa trên nền dung môi, nền nước, nền chất mang rắn. Dạng thành phẩm dựa trên nền nước và nền chất mang rắn được khuyến khích sử dụng và ngày càng phát triển vì độ an toàn cao hơn cho người và môi trường. Ở Việt nam, các doanh nghiệp chế biến thuốc bảo vệ thực vật chủ yếu ở dạng thuốc nhũ tương (emulsifiable concentrate – EC) với dung môi là xylen và chất tạo nhũ. Việc sử dụng dung môi xylen với hàm lượng cao làm cho thuốc bảo vệ thực vật dạng này không thân thiện với môi trường.

Trên thế giới thuốc bảo vệ thực vật dạng vi nhũ tương đã được đưa vào sử dụng. Do đó việc nghiên cứu tại Việt nam để đưa ra được thuốc bảo vệ thực vật dạng vi nhũ tương dùng trong nông nghiệp thân thiện với môi trường là điều các chuyên gia trong lĩnh vực này hướng tới. Tài liệu WO98/00010 đề cập đến chất diệt hoặc phòng trừ côn trùng dạng vi nhũ tương chứa dung môi hydrocacbon có nồng độ cao, chất hoạt động bề mặt, nước và chất kiểm soát côn trùng như pyrethrum. Chất diệt hoặc phòng trừ côn trùng này có nồng độ hydrocacbon cao nên có thể dễ gây cháy và ảnh hưởng không tốt đến môi trường xung quanh và có tác dụng để diệt côn trùng như rệp, gián trong các khu nhà ở. Tài liệu WO98/26655 đề cập đến chất diệt côn trùng vi nhũ tương không chứa hoạt chất mà chứa dầu và diệt côn trùng bằng cách phủ một lượng chất diệt côn trùng lên bề mặt có côn trùng bò bằng hỗn hợp dầu/chất hoạt động bề mặt. Dạng vi nhũ tương này chứa lượng dung môi hydrocacbon cao nên dường như có ảnh hưởng đến hoạt tính diệt vi sinh vật, có lẽ do hoạt tính khử trùng trong pha dầu, trong đó nó phá vỡ màng tế bào của vi sinh vật.

Bản chất kỹ thuật

Mục đích của sáng chế là đề xuất chế phẩm bảo vệ thực vật vi nhũ tương ổn định chứa hoạt chất kiểm soát côn trùng và lượng nhỏ dung môi tạo thành pha dầu, nước, và một hoặc nhiều chất hoạt động bề mặt. Chế phẩm bảo vệ thực vật vi nhũ tương này là chất lỏng trong suốt, ổn định của pha dầu phân tán vào nước, trong đó pha phân tán gồm chủ yếu là các giọt nhỏ có đường kính nằm trong khoảng từ 10 đến 100 milimicron. Chế phẩm bảo vệ thực vật vi nhũ tương theo sáng chế là chế phẩm hữu hiệu để diệt sinh vật gây hại và thân thiện với môi trường nhờ sử dụng lượng dung môi hữu cơ nhỏ, chủ yếu thay bằng nước và lượng nhỏ vừa đủ chất nhũ tương. Việc sử dụng lượng nhỏ vừa đủ chất nhũ tương là việc làm cần thiết do chất nhũ tương thường tương đối đắt, và do chúng còn để lại phần cặn không mong muốn trên bề mặt thực vật được phun thuốc diệt sinh vật gây hại (thuốc trừ sâu) và chúng gây kích thích cho người sử dụng chúng khi được phun trong không khí.

Sáng chế đề xuất chế phẩm bảo vệ thực vật vi nhũ tương cô đặc chứa beta-cyfluthrin dùng để kiểm soát côn trùng bảo vệ thực vật chứa các thành phần sau đây:

Thành phần

Hàm lượng, %

Beta-cyfluthrin

2,8

Solvesso 150

8-12

Natri di-octyl sulphosucxinat

5-9

Polyetoxylat thơm

6-9

Copolyme propylen oxit- etylen oxit

(PO-EO copolyme)

0,5-4

Propylen glycol

5-9

Nước trao đổi ion

tới 100

Chế phẩm bảo vệ thực vật vi nhũ tương cô đặc theo sáng chế sử dụng beta-cyfluthrin là một trong số các hoạt chất diệt côn trùng thông thường của nhóm pyretroit tổng hợp như: cypermethrin, cyfluthrin, lambda-cyhalothrin, alethrin fort, phenathrin... Hiệu quả của chế phẩm là do beta-cyfluthrin có khả năng diệt côn trùng mạnh ở nồng độ không cao, là hoạt chất tương đối thân thiện với môi trường và giá thành chấp nhận được trong điều kiện nông nghiệp ở Việt Nam. Các dung môi đã được sử dụng để hoà tan beta-cyfluthrin tốt như toluen, xylen, nhưng dịch vi nhũ tương của chế phẩm bảo vệ thực vật vi nhũ tương này lại bị tách tinh thể sau một thời gian nhất định. Trong số các dung môi được thử nghiệm, thì dung dịch chứa hoạt chất beta-cyfluthrin được hoà tan trong dung môi solvesso 150 với lượng nằm trong khoảng từ 8% đến 12% cho hệ vi nhũ ổn định hơn và thân thiện với môi trường hơn. Chất hoạt động bề mặt là thành phần cơ bản trong hệ vi nhũ tương và là cầu nối pha dầu (hoạt chất hoà tan vào dung môi) vào pha nước. Việc tìm kiếm một hỗn hợp chất hoạt động bề mặt thích hợp với lượng hữu hiệu để thu được hệ vi nhũ tương cần thiết theo sáng chế là việc làm đòi hỏi nhiều kinh nghiệm và nhiều thử nghiệm phức tạp. Thành phần của chất hoạt động bề mặt được khảo sát theo biểu đồ tam giác, mỗi biểu đồ được xây dựng từ khoảng 70 mẫu tại những vị trí khác nhau, thể hiện những thành phần khác nhau của hệ chất hoạt động bề mặt. Khi chọn được điểm có nhiều khả năng tạo hệ vi nhũ tương thì phải mở rộng, chia nhỏ vùng khảo sát và thay đổi hàm lượng hệ chất hoạt động bề mặt để đến gần với kết quả hơn, và các mẫu này được phân tích cỡ hạt trên máy phân tán tia lade. Để khảo sát một hệ chất hoạt động bề mặt cần phải làm tới hàng trăm thí nghiệm.

Chất hoạt động bề mặt thích hợp theo sáng chế được chọn trong số: chất hoạt động bề mặt anion: dodexylbenzen sulphonat etoxyl, tristyrylphenol phosphat etoxylat, natri di-octyl sulphosucxinat; chất hoạt động bề mặt không phân ly: sorbitan este, tristyrylphenol etoxylat, polyetoxylat thơm. Trong số các chất hoạt động bề mặt này thì natri di-octyl sulphosucxinat với lượng nằm trong khoảng từ 5 đến 9% và polyetoxylat thơm với lượng nằm trong khoảng từ 6 đến 9% trọng lượng của chế phẩm bảo vệ thực vật vi nhũ tương là các chất hoạt động bề mặt thích hợp nhất đối với chế phẩm bảo vệ thực vật vi nhũ tương theo sáng chế. Chế phẩm bảo vệ thực vật vi nhũ tương phải ổn định, không bị tách tinh thể sau một thời gian. Vì vậy, cần bổ sung chất ổn định là các chất hoạt động bề mặt PO-EO copolyme và các chất trợ hoạt động bề mặt như hexanol, octanol, propylen glycol, butyl glycol, xyclohexanol. Thành phần không thiếu được trong chế phẩm vi nhũ tương là nước trao đổi ion. Nước trao đổi ion được pha với chất trợ hoạt động bề mặt khác nhau dùng để tăng cường chức năng của hệ chất hoạt động bề mặt, lượng chất trợ hoạt động bề mặt thích hợp chiếm tới một nửa lượng chất hoạt động bề mặt. Ngoài ra, có thể bổ sung chất chống vi khuẩn (tới 0,1%) và chất chống tạo bọt (tới 0,05%), chất ức chế ăn mòn và chất tạo hương thơm vào hỗn hợp nước này, nếu cần.

Phương pháp điều chế chế phẩm bảo vệ thực vật vi nhũ tương cô đặc chứa beta-cyfluthrin

Chuẩn bị các thành phần cơ bản

Chuẩn bị dung dịch hoạt chất: Beta-cyfluthrin là dạng tinh thể với điểm nóng chảy trên 81oC nên phải được pha vào dung môi cho đến khi tan hết.

Chuẩn bị hệ chất hoạt động bề mặt: Hỗn hợp của từng hệ chất hoạt động bề mặt anion, chất hoạt động bề mặt không phân ly và chất ổn định được pha theo tỷ lệ khác nhau để khảo sát gồm hệ 1. Dodexylbenzen sulphonat, sorbitan este, PO-EO copolyme, hệ 2. Tristyrylphenol phosphat được etoxyl hoá, tristyrylphenol được etoxyl hoá, PO-EO copolyme, hệ 3. Natri di-octyl sulphosucxinat, polyetoxylat thơm, PO-EO copolyme.

Chuẩn bị hỗn hợp nước: Nước trao đổi ion dùng để làm loãng hoạt chất đến hàm lượng xác định được pha với chất trợ hoạt động bề mặt khác nhau, lượng chất trợ hoạt động bề mặt bằng một nửa lượng chất hoạt động bề mặt. Có thể cho chất chống vi khuẩn (tới 0,1%) và chất chống tạo bọt (tới 0,05%) vào hỗn hợp nước.

Quy trình tạo vi nhũ tương

Trộn đều dung dịch hoạt chất với hỗn hợp chất hoạt động bề mặt (có thể làm nóng nhẹ để tăng độ hoà tan), sau đó cho hỗn hợp nước vào. Quan sát chất lỏng, nếu chất lỏng trong suốt là hệ vi nhũ tương tạo thành. Chất hoạt động bề mặt là thành phần cơ bản trong hệ vi nhũ tương. Thành phần của chất hoạt động bề mặt được khảo sát theo biểu đồ tam giác dưới đây.

Hình 1: Biểu đồ tam giác nghiên cứu thành phần hệ chất hoạt động bề mặt

chất hoạt động bề mặt anion

1 f

2 3 f

4 5 6 f f

7 8 9 10 f

11 12 13 14 15 f

16 17 18 19 20 21 f

22 23 24 25 26 27 28 f

29 30 31 32 33 34 35 36 f

37 38 49 40 41 42 43 44 45 f

46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 f

56 57 58 69 60 61 62 63 64 65 66 f

chất hoạt động bề mặt không phân ly chất làm ổn định

Dựa trên biểu đồ tam giác, tác giả đã nghiên cứu khảo sát hệ vi nhũ của beta-cyfluthrin 2,8% theo ba hệ chất hoạt động bề mặt nêu trên. Với mỗi hệ chất hoạt động bề mặt đã kiểm tra hiệu quả tác động của các chất trợ hoạt động bề mặt khác nhau, các loại dung môi khác nhau lên độ trong suốt và tính ổn định của hệ vi nhũ tạo thành. Kết quả của việc nghiên cứu khảo sát cho thấy hệ chất hoạt động bề mặt natri di-octyl sulphosucxinat (anion), polyetoxylat thơm (không phân ly), PO-EO copolyme (chất làm ổn định) có khả năng tạo vi nhũ tốt nhất với beta cyfluthrin 2,8% theo tỷ lệ: natri di-octyl sulphosucxinat: với lượng nằm trong khoảng từ 5% đến 9%; polyetoxylat thơm với lượng nằm trong khoảng từ 6% đến 9%; PO-EO copolyme với lượng nằm trong khoảng từ 0,5% đến 4%. Trong số các chất trợ hoạt động bề mặt được khảo sát thì propylen glycol với lượng nằm trong khoảng từ 5% đến 9% là có hiệu lực tăng cường tốt nhất cho hệ chất hoạt động bề mặt trên.

Ví dụ thực hiện

Ví dụ 1: Điều chế chế phẩm bảo vệ thực vật vi nhũ tương

Các thành phần của chế phẩm bảo vệ thực vật vi nhũ tương theo sáng chế được chuẩn bị với lượng nêu sau đây: hoạt chất beta-cyfluthrin 2,8g, Solvesso 150 9g, natri di-octyl sulphosucxinat 6 g, polyetoxylat thơm 7g, PO-EO copolyme 1g, propylen glycol 6g. Đầu tiên, hoà tan 2,8g beta-cyfluthrin với 9g Solvesso 150 có khuấy và đun nhẹ (nếu cần) đến tan hết hoạt chất. Trộn đều dung dịch hoạt chất thu được với hỗn hợp chất hoạt động bề mặt bao gồm 6g natri di-octyl sulphosucxinat, 7g polyetoxylat thơm, 1g PO-EO copolyme và 6g propylen glycol (có thể làm nóng nhẹ để tăng độ hoà tan), sau đó cho hỗn hợp nước trao đổi ion vào tới 100g. Quan sát chất lỏng thu được, nếu thấy chất lỏng trong suốt là hệ vi nhũ tương tạo thành. Việc đánh giá thuốc bảo vệ thực vật vi nhũ tương beta-cyfluthrin 2,8% ME dựa trên hai yếu tố là độ bền hoá sữa- chế phẩm bảo vệ thực vật beta-cyfluthrin 2,8% ME được đánh giá độ bền hoá sữa theo phương pháp thử CIPAC 1- MT 36.1 đạt yêu cầu, và độ bền bảo quản- chế phẩm bảo vệ thực vật beta-cyfluthrin 2,8% ME được đánh giá độ bảo quản ở nhiệt độ 0oC theo phương pháp thử CIPAC 1- MT 39 và ở nhiệt độ 54oC theo phương pháp thử CIPAC 1- MT 39 đạt yêu cầu.

Ví dụ 2 Thử nghiệm trên côn trùng

Chế phẩm bảo vệ thực vật vi nhũ tương chứa beta-cyfluthrin 2,8% theo sáng chế (được viết tắt beta-cyfluthrin 2,8% ME) thu được như nêu trong ví dụ 1 và đối chứng là chế phẩm bảo vệ thực vật thể nhũ tương thông thường chứa beta-cyfluthrin 2,8% (được viết tắt beta-cyfluthrin 2,8% EC) được thử nghiệm bằng phương pháp cho sâu ăn lá lúa nhúng thuốc. Các thử nghiệm này được tiến hành trong chậu thủy tinh (10cm cao x 20cm đường kính) chứa 10 con sâu cuốn lá tuổi 2 và được bọc vải sô trên miệng. Lá lúa được hái và rửa sạch, để khô, sau đó nhúng vào dung dịch thuốc, để ráo rồi cho vào các chậu thuỷ tinh chứa sâu thử nghiệm và theo dõi tỷ lệ sâu chết theo thời gian. Thử nghiệm chuẩn sử dụng nồng độ dịch thuốc là 0,156% theo Beta-cyfluthrin pha trong nước. Thử nghiệm trong sáng chế sử dụng nồng độ thuốc 0,140% và 0,200% theo Beta-cyfluthrin pha trong nước. Thử nghiệm được lặp lại 3 lần cho mỗi công thức, lấy giá trị trung bình. Kết quả thu được nêu trong bảng dưới đây.

Bảng: Giá trị sâu cuốn lá chết trung bình (%) theo thời gian (ngày)

Mẫu

nồng độ, %

1 ngày

3 ngày

5 ngày

7 ngày

Beta-cyfluthrin 2,8 ME

0,140

30

60

75

90

Beta-cyfluthrin 2,8 EC

0,140

32

63

75

91

Beta-cyfluthrin 2,8 ME

0,200

40

65

80

94

Beta-cyfluthrin 2,8 EC

0,200

43

66

81

93

Đối chứng

không có

0

0

0

0

Từ kết quả nêu trên cho thấy chế phẩm bảo vệ thực vật vi nhũ tương theo sáng chế tiêu diệt được khoảng 90% số côn trùng chết trong khoảng thời gian 7 ngày, tương đương với chế phẩm đối chứng sử dụng cùng hoạt chất nhưng ở dạng thể nhũ tương thông thường độc hại hơn nhiều. Chế phẩm bảo vệ thực vật vi nhũ tương theo sáng chế cho thấy đặc biệt hữu dụng trong việc bảo vệ thực vật mà lại thân thiện với môi trường xung quanh, là dạng thuốc bảo vệ thực vật tiến bộ và an toàn để sử dụng ở Việt Nam.

Yêu cầu bảo hộ

1.Chế phẩm bảo vệ thực vật vi nhũ tương theo sáng chế hữu dụng trong bảo vệ thực vật và thân thiện với môi trường xung quanh chứa các thành phần sau đây:

Thành phần

Hàm lượng, %

Beta-cyfluthrin

2,8

Solvesso 150

8-12

Natri di-octyl sulphosucxinat

5-9

Polyetoxylat thơm

6-9

PO-EO copolyme

0,5-4

Propylen glycol

5-9

Nước trao đổi ion

tới 100.