Tarımda kullanılan bazı zirai ilaçlarının poliüretanla mikrokapsülasyonu
Microencapsulation of some agricultural chemicals with polyurethane used in agriculture
Yazar: HATİCE YILMAZ
Danışman: PROF. DR. HÜSEYİN ENGİNAR
Afyon Kocatepe Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2019
Konu: Kimya = Chemistry ; Kimya Mühendisliği = Chemical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, tarım ilaçlamalarında kullanılan herbisit (pendimethalin) ve insektisit (lamda-cyhalothrin) poliüretanüre ile mikrokapsülasyonu yapılmıştır. Oluşturulan mikrokapsüllerin boyutları, çeper kalınlıkları, verimleri, aktif madde salım süreleri incelenmiş olup ayrıca insektisit maddesi nane bitkisi üzerindeki 2 noktalı kırmızı örümceğe uygulanmıştır. Kapsül kabuğunun ana bileşeni olan poliüretanüre reçinesi izosiyanat/polialkoller/poliamin mol oranında (5.4/5.5-3.0/1.5-3.9),  sıcaklık 55 oC ve 180 dakikada sentezlenmiştir. Tarım ilaçlama endüstrisinde yaygın olarak kullanılan pendimethalin ve lamda-cyhalothrin su içerisinde dört farklı emülsifiye  (O/W, yağ/su) edici maddelerle kararlı halleri belirlenmiştir. Emülsifiye edilen karışım toluen diizosiyonat (TDI), farklı glikoller, hekzametilen diamin (HMDA) ve  hidrazin monohidrat (HYD) ile reaksiyona sokularak belirli süre ve sıcaklıkta karıştırılıp mikron boyutta mikrokapsüller üretilmiştir. Elde edilen bu kapsüllerin karakterizasyonu FTIR spektroskopisinde, emülsifiye edilmiş damlacıkların boyutları ve kararlılıkları optik ışık mikroskobunda, mikrokapsüllerin boyutları ve çeper kalınlığı SEM (taramalı elektron mikroskobu) ile mikrokapsüllerin termal bozunumları TGA (termo gravimetrik analiz) ile incelenmiştir.  Elde edilen mikrokapsüllerde en yüksek verim pendimethalin mikrokapsüller için  % 89.1, lamda-cyhalothrin mikrokapsüller için ise % 85.5 ve kapsül çeper kalınlığı 335.6 -1479 nm'dir. 4 saat 20 oC'de alkol-su içinde ve UV ışınlarına maruz kalan mikrokapsüllerin en düşük ve en yüksek salım yüzdeleri sırasıyla insektisit için % 28.52 ve % 40.81 ve herbisit için % 30.79 ve % 40.12 olarak bulunmuştur. İnsektisitli mikrokapsüller nane bitkisine uygulandığında iki noktalı kırmızı örümceğe karşı iki ay etkili olduğu gözlenmiştir.

Abstract:
In this study, herbicide (pendimethalin) and insecticide (lambda cyhalothrin) used in agricultural applications were microencapsulated with polyurethaneurea. The dimensions of the microcapsules, wall thicknesses, yields, duration of active substance release were investigated and the insecticide was applied to the 2-point red spider on the mint plant. The polyurethaneurea resin, the main component of the capsule shell, was synthesized at an isocyanate / polyalcohol / polyamine molar ratio (5.4 / 5.5-3.0 / 1.5-3.9) at 55 oC and 180 minutes. Pendimethalin and lambda-cyhalothrin which are commonly used in agricultural pesticides industry have been determined to be stable by four different emulsifying (O/W, oil/water) agents in water. The emulsified mixture was reacted with toluene diisocyanate (TDI), different glycols, hexamethylene diamine (HMDA) and hydrazine monohydrate (HYD) to form microcapsules in a micron size. Characterization of the obtained capsules In FT-IR spectroscopy, the size and stability of the emulsified droplets were examined by optical light microscopy, the dimensions and the wall thickness of the microcapsules by SEM (scanning electron microscopy), and the thermal decay of the microcapsules by TGA (thermogravimetric analysis). The maximum yield of microcapsules were 89.1 % in the pendimethalin and 85.5 % in the lambda-cyhalothrin, the thickness of the capsule wall was 335.6-1479 nm. The release percentages of the microcapsules in alcohol-water and UV-irradiated for 4 hours at 20 °C were found to be minimum 28.52 % and maximum 40.81 % for insecticide, and minimum 30.79 % and maximum 40.12 % for the herbicide, respectively. Insecticides containing microcapsules were observed to be effective for two month against to 2 point red spider when applied to mint plants.