[00359960]高羧基含量磺化碱木质素的制备及在农药制剂中的应用

该项目隶属于精细化工、农药制剂与造纸制浆相互交叉领域。全世界每年损失于病虫害的农作物约为当年总收成的10～30%，如果离开农药，损失则高达70%。中国每年因病虫害造成直接经济损失达百亿元以上。为了保证粮食丰收和农业发展，需要大量使用农药。但农药的使用有时会对环境与人类产生较大危害，必须生产与使用环境友好的“绿色农药”。绿色农药要求助剂“绿色化”，分散剂是最重要的一类农药助剂。常用的化学合成农药可达300多种，而常用农药分散剂仅有萘系、聚羧酸盐、木质素磺酸盐三大类，且前两类的原料来源于石油化学品，毒性大或成本高，成为影响农药绿色化发展的瓶颈。木质素磺酸盐分散剂对部分农药有较好分散作用，且具有无毒、环境相容性好的优点，但对疏水性农药的分散性能较差、适应范围窄，并难以满足水分散粒剂等新剂型的分散要求。因此针对农药品种和剂型多样化的特点，急需开发适应性更宽、性能更好的木质素系农药分散剂。造纸黑液是碱法制浆的废液，主要成分是碱木质素。大部分的碱木质素随黑液浓缩后烧掉或排放，既浪费资源，又污染环境；对其进行改性并高效利用是解决黑液污染的关键。但碱木质素反应活性低、亲水基团单一、性能差，使黑液的高效利用成为世界级难题。该项目以造纸黑液为原料，在揭示分散剂与农药分子特性相匹配的基础上，提出了接入磺酸基提高水溶性、接入羧基增强在农药上的吸附作用等分子设计的新思路，采用羧甲基化、接枝磺化等新技术，开发了高效农药分散剂GCL4-CM。该产品具有以亲水性较弱的羧基为主、亲水性强的磺酸基为辅的双亲水基特点，增强了其对不同疏水性农药的吸附性能，同时具有较高分子量增大其吸附后的空间位阻，提高分散性能。GCL4-CM适用于各种需要分散剂的农药制剂。应用结果表明：GCL4-CM具有分散性能好、适用范围广、成本低、环境友好等特点。在70%吡虫啉水分散粒剂、50%多菌灵可湿性粉剂等农药制剂中应用时悬浮率达92%～100%，远高于木质素磺酸钠70%～80%的悬浮率。近三年使用GCL4-CM生产的农药制剂共6709吨，销售额4.09亿元，利税1.02亿元。中国农药制剂年产量约200万吨，预计通过未来3～5年的努力GCL4-CM可占据农药制剂10%的份额，届时将能实现30亿元利税的经济效益。该成果获得中国发明专利授权20件，美国发明专利授权1件，发表SCI/EI收录论文41篇，出版专著1部，通过成果鉴定1项，具有自主知识产权的关键技术被专家们一致认为“达到国际先进水平”。该成果满足了农药对绿色分散剂的要求，可提高农药生物活性，减少用药量和对环境的污染，促进农药绿色化发展；在资源化高效利用造纸黑液的同时减少对环境的污染，实现了变废为宝的目的，促进了造纸制浆行业的节能减排，是发展循环经济的典型案例。