농약의 제제 6, 주요 용제의 종류

[주요 용제의 종류]

 

농약제제용 용제는 탄화수소계와 기타 용제로 크게 나눌 수 있습니다.

 

(1) 탄화수소계 용제

 

① 방향족 용제：xylene, alkyl(C9~C10)benzene, alkyl naphthalene, 고비점의 방향족 탄화수소 등

② 지방족 용제：n－paraffin, isoparaffin, naphthane

③ 혼합 용제：kerosin, kerosin에 의해 제조된 용제

④ Machine유：정제된 고비점의 지방족 탄화수소

 

 열거한 용제들은 농약 유효성분의 함유량에 의해 용제의 종류가 결정됩니다. 그중에서 방향족 용제가 유효성분에 대한 우수한 용해도를 나타내고 있으며, 특히 xylene은 저렴한 가격으로 가장 폭넓게 사용되고 있습니다. 최근에는 xylene에 비해 인화점 및 증류 범위의 온도가 높은 알킬기의 탄소수 9, 10인 alkylbenzene이 사용되고 있으며, 이들은 solvesso와 같은 다양한 상품으로 판매되고 있습니다.

 

 지방족 용제는 paraffin계 탄화수소와 naphthane계로 구분되며 용해성은 naphthane＞isoparaffin≥n－paraffin의 순으로 낮아집니다. 대부분이 n－paraffin인 것, 대부분이 isoparaffin인 것, naphthane과 paraffin을 혼합한 것 등으로 다양한 용제가있으며, 이들 용제의 탄소수의 차이에 의해 인화점이 40~90℃인 각종의 용제가 판매되고 있습니다. 그리고 지방족 용제는무취, 색상도 백색이 많습니다. petroleum oil, mineral oil 또는 spray oil로 알려진 machine유는 기계유 농약의 제조 원료로써 사용되는 고순도로 정제된 지방족 탄화수소입니다. 인화점은 180~220℃이며 점도, sulfon화 값, 증류 성상 등에 의해 품질이 정해집니다.

 

(2) 기타 용제

 

① alcohol 류：ethanol, isopropanol, cyclohexanol

② 다중 alcohol 류：ehylene glycol, diethylene glycol, propylene glycol, hexylene glycol, polyethylene glycol, polypropylene glycol

③ 다중 alcohol의 유도체：propylene계 glycol ether

④ ketone 류：cyclohexanone, γ－butyrolactone

⑤ ester 류：지방산 methyl ester, 이염기산 methyl ester, 호박산 dimethylester, glutamic acid, dimethyl ester, azibinic acid dimethyl ester

⑥ 질소 함유：n－alkylpyrollidone

⑦ 유지：대두유, 채종유

 

 위의 용제 중 alcohol, 다중 alcohol의 유도체, ketone 및 n－alkylpyrollidone은 우수한 용해성을 가지고 있으며, 난용성 원제의 용제로써 탄화수소계 용제와 같은 다른 용제와 조합하여 많이 사용되고 있습니다. 제제 형태별로서도 유제, 유탁제, 미탁제에서 지방산 methyl ester와 대두유의 혼합 용제가 사용되고 있다. 또한 n－alkylpyrollidone는 alkyl기의 탄소수에 의해 물에 대한 용해성이 변화되기 때문에 이들을 조합하여 원하는 극성을 갖는 용제를 조제할 수 있으며, 이 혼합용매의 용해성이 우수하여 다른 용제와의 상용성이 양호할 뿐만 아니라 인화점이 높아 농약 제조용 용제로써 우수한 효과를 발현하여 많이 사용됩니다.

 

 

[계면활성제]

 

 계면활성제는 동일 분자 내에 친유성기와 친수성기를 가져, 기체/액체, 액체/액체, 액체/고체 등의 성상에서 서로 섞이지 않는 유기물질층과 물층으로 이루어진 두 층계에 첨가하였을 경우의 계면에 흡착하여 계면의 성질을 현저히 변화시키는 물질로써 계면활성을 나타내는 물질을 총칭하는 것으로 확전, 유화, 분산, 가용화, 기포, 세정 등의 작용이 있고 농약제제뿐만 아니라 우리의 일상생활과도 밀접한 관계가 있는 물질입니다.

 

 농약제제에서는 유화제, 분산제, 전착제, 가용화제 등의 용도로 사용되고 있으며, 농약 제품의 물리적 특성에 따라 중요한역할을 합니다.

 

 

<계면활성제의 구조 및 종류>

 

 계면활성제는 친유성기 원자단과 친수성 원자단을 동일 분자 내에 갖고 있는 화학구조가 특징입니다. 친유성기 원자단은alkyl, alkyl aryl 구조가 많고, 예로 친유성기 원자단에 propylene oxide의 중합물이 이용되기도 합니다. 친수성 원자단은 수용액 중에 이온화되어 생성되는 이온에 따라서 다르게 구별이 됩니다.

 

 계면활성제의 종류는 친수성기 이온화 특성에 따라서 분류합니다. 또한 직접 해리하지는 않으나 분자 내에 반복적인 극성공유결합의 존재로 친유성기와 친수성기가 내재되어 있는 비이온성 계면활성제가 있습니다.

 

(1) 음이온 계면활성제

 

 수중에서 이온화하여 모화합물이 음이온으로 되는 형태의 계면활성제입니다. 음이온 형태의 모화합물은 Na이나 K과 같은 양성 금속 성분과 염의 형태로 결합하여 계면활성제의 역할을 하는데, 그 종류로는 카복실산염, 황산에스테르염, 설폰산염, 인산에 스테르염 등이 있습니다.

 

(2) 양이온 계면활성제

 

 양이온 계면활성제는 수중에서 이온 해리할 때 친유성기가 붙어 있는 부분이 양이온으로 되는 계면활성제로 역성비누 또는 양성비누라고 부르며 전형적인 것으로는 원체의 용해나 효력 촉진에 효과적인 제4급 암모니아 염이 있습니다.

 

(3) 비이온 계면활성제

 

 이온화되지 않으나 분자 내에 소수 및 친수기를 갖고 있는 형태의 계면활성제입니다. 비이온 계면활성제의 친수성기 역할은 주로 ether 결합의 산소와 알코올성의 수산기로써 일반적으로 polyether 또는 polyalcohol형으로 친수성을 나타냅니다.

 

 친수기로서 ethlyeneoxide을 함유한 polyethyleneglycol은 ethyleneoxide의 첨가 mole수를 조절함에 따라 다양한 계면활성제를 얻을 수 있기 때문에 농약제제에서 중요한 계면활성제입니다. PEG 유도체 중 고급 알코올, alkylphenol, alkylnaphthol 등을 친유성 원료로 하여 여기에 ethylene oxide를 중합시킨 PEGether류는 가장 많이 사용되는 비이온 계면활성제입니다. 이들 PEG－alkyl ether, PEG－alkylaryl ether는 농약용 유화제, 전착제뿐만 아니라 일반용 유화제, 침투제,세제로 널리 사용되고 있습니다. 이들 계면활성제는 계면활성이 우수할 뿐만 아니라 유기농약, 용제, 다른 계면활성제와의혼합이 용이하고 활성제 자체도 매우 안정합니다.

 

 Polyalcohol 유도체로써 널리 사용되고 있는 것은 지방산과 sorbitan의 부분 ester 및 ethylene oxide 중합물입니다. Sorbitan과 지방산의 부분 ester는 ‘Span’으로 잘 알려져 있으며, 친수성을 높이기 위하여 ethylene oxide를 축합시킨 ‘Tween’도 잘 알려져 있습니다.

 

 그 외 당도 비이온 계면활성제로 사용되어 최근에 개발된 서당의 fatty acid ester는 독성이 없으므로 식품의 첨가물로 이용됩니다. Polyalcohol로서 당 외에 glycerin, pentaerythrit[C(CH2OH)4], polyglycerin 등도 마찬가지로 fatty acid와 부분 ester를 만들어 계면활성제로 이용됩니다.

 

(4) 양성 계면활성제

 

 양성 계면활성제는 수용액 중에서 양이온 및 음이온으로 동시에 이온화되는 계면활성제로 음이온 원자단으로는carboxylic acid, sulfonic acid 등이고, 양이온 원자단으로서는 amine 또는 ammonium 등을 가지는 것이 많습니다.