Adjuvant Composition for Tank Mix Application

Abstract

An adjuvant composition for tank mix comprises a compatibilizer and a quaternary ammonium compound. A tank mix composition comprising the adjuvant composition shows favorable compatibility and efficacy.

Description

Adjuvant Composition for Tank Mix ApplicationField of the invention

[0001] The present invention relates to an adjuvant composition for tank mix application, comprising compatibilizers and a quaternary ammonium. The present invention further relates to a tank mix composition comprising the adjuvant composition, which shows favorable compatibility and efficacy.Background of the invention

[0002] In agricultural practices, there is a frequent need to apply multiple biologically active compounds, including pesticides and plant growth regulators, simultaneously to a target area. This is most effectively achieved through a single composition, typically referred to as a "tank-mix, " which is applied to crops or soil. The tank-mix is usually prepared by combining several concentrate compositions of individual active ingredients with water in a spray tank.

[0003] Each formulated product within a tank-mix has a complex chemical structure, which increases the risk of incompatibilities among the different components. Such incompatibilities can manifest as sedimentation or flocculation, negatively impacting the spray application quality and the efficacy of the crop protection products.

[0004] Agricultural sprays are commonly used to deliver fertilizers, micronutrients, herbicides, pesticides, and other agrochemicals to crops and soil. The ability to mix agricultural chemicals, such as fertilizers and pesticides, with water and apply them easily via a spraying apparatus is crucial for efficient and effective treatment of large areas.

[0005] Mixing two or three or more pesticides in a spray mixture without causing issues like flocculation, thickening, or precipitation of the active ingredients is essential for maintaining sprayability and ensuring the proper delivery of the pesticides.

[0006] Environmental concerns are also paramount in the agricultural industry, especially regarding worker safety and the impact on aquatic life. Adjuvants play a critical role in stabilizing the tank mix, ensuring even dispersion or emulsification at the point of application. Surfactants, in particular, are indispensable as adjuvants, influencing properties such as solubility and efficacy of the formulation. However, surfactants included in pesticide formulations may not always ensure stable tank mixes, particularly when multiple components are involved, necessitating additional adjuvants for full stability.

[0007] To address the compatibility issues in tank-mixes, various adjuvants have been developed. These include crop oil concentrates, non-ionic surfactants, drift control agents, compatibility agents, and water conditioning agents, each with specific advantages and limitations. Non-ionic surfactants, such as polyoxyethylene alkyl ethers (POEAEs) and alkyl polyglucosides (APGs) , exhibit lower toxicity to crops and remain stable across a broad pH range, thus broadly used as compatibilizers for tank mix application. However, in some conditions, such as high electrolyte concentrations, the performance of non-ionic surfactants can diminish. On the other hand, while they enhance the compatibility of many pesticides, there may be specific pesticide combinations where non-ionic surfactants prove ineffective or even detrimental.

[0008] Pesticides are often included in tank-mixes to protect crops from various diseases. However, the efficacy of pesticides in tank-mixes can be compromised due to various issues. To counteract this, various boosters have been employed to enhance pesticide performance. Common boosters include adjuvants that improve wetting and spreading, as well as those that increase the contact of the active ingredient on the plant tissue. Nevertheless, these boosters can have drawbacks, such as increasing the cost of the tank-mix, potentially causing phytotoxicity, or being less effective under certain environmental conditions.

[0009] Therefore, there is a continuous need for the development of new and improved adjuvants that can maintain the stability and efficacy of pesticides in tank-mixes without introducing additional problems.Summary of the Invention

[0010] The present invention provides an adjuvant composition which can improve the compatibility of the tank-mix formulation, meanwhile maintain or improve the pesticidal efficacy of the tank mix formulation.Detailed Description of the Invention

[0011] Throughout the description, including the claims, the term "comprising one" or “comprising a" should be understood as being synonymous with the term "comprising at least one" , unless otherwise specified. The terms "between" and “from …to…” should be understood as being inclusive of the limits.

[0012] The articles “a” , “an” and “the” are used to refer to one or to more than one (i.e., to at least one) of the grammatical object of the article.

[0013] It should be noted that in specifying any range of concentration, weight ratio or amount, any particular upper concentration, weight ratio or amount can be associated with any particular lower concentration, weight ratio or amount, respectively.

[0014] As used herein, the term "alkyl" means a saturated hydrocarbon radical, which may be straight, branched or cyclic, such as, methyl, ethyl, n-propyl, iso-propyl, n-butyl, sec-butyl, t-butyl, pentyl, hexyl, heptyl, octyl, nonyl, decyl, iso-decyl, undecyl, dodecyl, tridecyl, iso-tridecyl tetradecyl, pentadecyl, hexadecyl, heptadecyl, octadecyl, nonadecyl, eicosyl, docosyl, and behenyl.

[0015] As used herein, “aryl” refers to an aromatic monocyclic hydrocarbon ring system or a polycyclic ring system in which two or more aromatic hydrocarbon rings are fused (i.e., having a bond in common with) together or at least one aromatic monocyclic hydrocarbon ring is fused to one or more cycloalkyl and / or cycloheteroalkyl rings. An aryl group can have 6 to 24 carbon atoms in its ring system (e.g., C6-24 aryl group) , which can include multiple fused rings. In some embodiments, a polycyclic aryl group can have 8 to 24 carbon atoms. Any suitable ring position of the aryl group can be covalently linked to the defined chemical structure. Examples of aryl groups having only aromatic carbocyclic ring (s) include phenyl, 1-naphthyl (bicyclic) , 2-naphthyl (bicyclic) , anthracenyl (tricyclic) , phenanthrenyl (tricyclic) , pentacenyl (pentacyclic) , and like groups. Examples of polycyclic ring systems in which at least one aromatic carbocyclic ring is fused to one or more cycloalkyl and / or cycloheteroalkyl rings include, among others, benzo derivatives of cyclopentane (i.e., an indanyl group, which is a 5, 6-bicyclic cycloalkyl / aromatic ring system) , cyclohexane (i.e., a tetrahydronaphthyl group, which is a 6, 6-bicyclic cycloalkyl / aromatic ring system) , imidazoline (i.e., a benzimidazolinyl group, which is a 5, 6-bicyclic cycloheteroalkyl / aromatic ring system) , and pyran (i.e., a chromenyl group, which is a 6, 6-bicyclic cycloheteroalkyl / aromatic ring system) .

[0016] As used herein, "aliphatic group" refers to a carbon-based group with no aromatic rings (e.g., no benzene-like rings) . It includes straight or branched chains (such as methyl, ethyl, or vinyl groups) and non-aromatic rings (such as cyclohexyl groups) . These groups may be substituted with halogens, hydroxyls, or other groups, as long as they remain non-aromatic.

[0017] As used herein, the terminology " (Cn-Cm) " in reference to an organic group, wherein n and m are each integers, indicates that the group may contain from n carbon atoms to m carbon atoms per group.

[0018] Adjuvant composition

[0019] In one aspect of the present invention, it is provided an adjuvant composition used in tank mix application, comprising: a) a compatibilizer selected from ethoxylated C6-C18 alkyl amine,  naphthalene sulfonates, alkoxylated phosphate esters, polycarboxylates, alkyl aminopropionates, alkyl polyglycoside, sulfosuccinates, amine oxides, amphoacetates, alkyl betaines and the combination thereof; and b) a quaternary ammonium represented by the formula I [N+R1R2R3R4] y X- wherein R1 is a C8 –C16 aliphatic group, R2 is the same or different as R1  and is selected from a C1 –C16 aliphatic group or C6 –C16 aryl group, R3 and R4 are independently C1 –C4 aliphatic group, X is an anion, y is the valence of X.

[0020] As used herein, the terms "alkyl amine" refer to a substituted alkyl group as defined above, having one or more amino groups. The amino groups may be primary, secondary or tertiary. The alkyl amine may be further substituted with a hydroxy group to form an amino-hydroxy group.

[0021] In one embodiment of the present invention, the ethoxylated alkyl amine is an ethoxylated C6-C18 alkyl amine, preferably ethoxylated C12-C18 alkyl amine. In one embodiment of the present invention, the ethoxylated alkyl amine has an average degree of ethoxylation of from about 2 to about 50, preferably 5 to 25, more preferably 10 to 20.

[0022] In one embodiment of the present invention, the compatibilizer is selected from ethoxylated tallow amine.

[0023] As used herein, an alkoxylated phosphate ester means a structure according to the general formula of O=P (OR) s, where each R group is either a hydrogen atom or an ethylene oxide-, propylene oxide-ethylene oxide block copolymer. Preferably, the phosphate ester is a phosphate monoester or a phosphate di ester. In some embodiments, the phosphate ester of an ethylene oxide-propylene oxide-ethylene oxide block copolymer comprises unreacted ethylene oxide, propylene oxide-ethylene oxide block copolymer and / or phosphoric acid.

[0024] As used herein, the term "polycarboxylate" refers to compounds having a plurality of carboxylate groups, alternatively at least 3 carboxylates.

[0025] As used herein, the term "alkyl polyglycoside" refers to non-ionic surfactants having an alkyl chain and a polymer of a sugar molecule. Alkyl polyglycosides are commercially available and can be produced by reaction between a sugar and fatty alcohol over an acid catalyst.

[0026] As used herein, "sulfosuccinate" refers to a chemical having the structure: or a salt thereof, wherein R1 is a branched or unbranched carbon chain  comprising 5 to 36 carbon atoms and wherein R2 is a branched or unbranched carbon chain comprising 5 to 36 carbon atoms. In some cases, the sulfosuccinate can be a sulfosuccinate salt, such as a sodium sulfosuccinate.

[0027] As used herein, the term "amine oxide" or "amine oxide compound" refers to those compounds which are formed as reaction products in the reaction of tertiary amines and hydrogen peroxides and are represented by the general formula: wherein R1, R2 and R3 are independent and can be a linear, branched,  cyclic, aromatic or any combination thereof of saturated or unsaturated C1 to C20 group and any C2-C20 carbon atom can be replaced with a hetero-atom selected from the group consisting of O, S and N.

[0028] As used herein, the term "alkyl betaine" is the same as "fatty betaine" , wherein the alkyl residue is a fatty residue as defined herein, and denotes a compound of the structure: wherein R is a C6-C26 alkyl group as defined herein and R1 and R2 are  C1-C26 alkyl groups, preferably C1-C6 alkyl groups.

[0029] The quaternary ammonium which can be employed in the present invention is represented by the formula I [N+R1R2R3R4] y X- wherein R1 is a C6 –C18 aliphatic group, R2 is the same or different as R1  and is selected from a C1 –C16 aliphatic group or C6 –C16 aryl group, R3 and R4 are independently C1 –C4 aliphatic group, X is an anion, y is the valence of X.

[0030] In one embodiment of the present invention, R1 and R2 are the same and both are selected from C8 –C16 alkyl group, preferably selected from selected from octyl and decyl.

[0031] In one embodiment of the present invention, the compatibilizer has an amount ranging from 1 to 50 wt%, preferably 2 to 20 wt%, more preferably 5 to 10 wt%, based on the total weight of the adjuvant composition.

[0032] In one embodiment of the present invention, the quaternary ammonium has an amount ranging from1 to 50 wt%, preferably 5 to 20 wt%, more preferably 5 to 10 wt%, based on the total weight of the adjuvant composition.

[0033] The adjuvant composition of the present invention can be formulated as either a solid or a liquid, depending on the specific requirements. In one embodiment, the adjuvant composition is formulated as a liquid. As such, appropriate solvents or surfactants may be added as necessary to meet the practical needs of the formulation, the surfactants may be those commonly used in the tank mix application, including anionic surfactants, ionic surfactants, non-ionic surfactants.

[0034] The agricultural tank-mix composition

[0035] In another aspect of the present invention, it is provided an agricultural tank-mix composition, comprising: a) a pesticide selected from fungicide, herbicide, insecticide, nematicide,  acaricide and the combination thereof; b) the adjuvant composition as illustrated above; and c) optionally a fertilizer selected from ammonium sulfate, ammonium  nitrate, sodium nitrate, potassium nitrate, calcium nitrate, urea, diammonium phosphate, ammonium polyphosphate, monoammonium phosphate, triple superphosphate, ammonium chloride, potash, potassium chloride, potassium nitrate and potassium chloride.

[0036] As used herein, the term "pesticide" or related terms means capable of being toxic to a target pest organism (s) (e.g., weeds, fungus or insect pests) , controlling the target pest organism (s) , killing the target pest organism (s) , inhibiting the growth of the target pest organism (s) , and / or inhibiting the reproduction of the target pest organism (s) .

[0037] As used herein, the term "herbicide" or related terms means capable of being toxic to a plant (e.g., a weeds) , controlling a plant, killing a plant, inhibiting the growth of a plant, and / or inhibiting the reproduction of a plant.

[0038] As used herein, the term "fungicide" or related terms means capable of being toxic to a fungus, controlling a fungus, killing a fungus, inhibiting the growth of a fungus, and / or inhibiting the reproduction of a fungus.

[0039] As used herein, the term "insecticide" or related terms means capable of being toxic to an insect, controlling an insect, killing an insect, inhibiting the growth of an insect, and / or inhibiting the reproduction of an insect.

[0040] In one embodiment of the present invention, the pesticide is selected from fungicide which is exemplified as Azoxystrobin, Bixafen, Boscalid, Bupirimate, Carbendazim, Cyprodinil, Difenoconazole, Dimethomorph, Fluazinam, Fluopyram, Fluopicolide, Fludioxonil, Fosetyl-Al, Iprodione, Isopyrazam, Kresoxim-methyl, Mancozeb, Maneb, Metalaxyl-M, Metiram, Metrafenone, Myclobutanil, Penconazole, Procymidone, Pyraclostrobin, Pyrimethanil, Quinoxyfen, Rifloxystrobin, Tetraconazole, Thiabendazole, Thiophanate-methyl, Trifloxystrobin. The microorganism metabolites can also be used in the present invention, such as Zhongshengmycin and Kasugamycin. In addition, plant derivative fungicide can also be used in the present invention, such as Cnidiadin.

[0041] The fungicide can be formulated in any form, including but not limited to emulsifiable concentrate (EC) , soluble liquid (SL) , suspension concentrate (SC) or water dispersible granule (WG or WDG) .

[0042] In one embodiment of the present invention, the adjuvant composition is used in an amount ranging from 0.02 to 10 wt%, preferably 0.05 to 1 wt%, more preferably 0.05 to 0.2 wt%, based on the total weight of the agricultural tank-mix composition.

[0043] The agricultural tank-mix composition of the present invention optionally comprising fertilizers selected. from ammonium sulfate, ammonium nitrate, sodium nitrate, potassium nitrate, calcium nitrate, urea, diammonium phosphate, ammonium polyphosphate, monoammonium phosphate, triple superphosphate, ammonium chloride, potash, potassium chloride, potassium nitrate and potassium chloride.

[0044] Due to the added adjuvant composition, the agricultural tank-mix composition has favorable compatibility and antifungal efficacy.

[0045] The agricultural tank-mix composition of the present invention is typically handle by the farmer by mixing the pesticide, the adjuvant composition, and optionally fertilizers, and other common components used in tank mix application. Examples

[0046] 1. The adjuvant composition

[0047] The adjuvant was prepared by mixing appropriate parts of quaternary ammonium, ethoxylated alkyl amine, nonionic surfactant and the remaining parts of DI water according to the following table 1. Table 1. Adjuvant composition for tank-mix

[0048] 2. The wetting and foaming properties of the adjuvant composition

[0049] The wetting rate was measured as described in standard method HG / T2575-94, briefly, 1) . Prepare 200 times dilution of each sample to be tested with distilled  water and place 200 ml of each dilution in a 250 ml beaker (Ф30㎜-33㎜) . 2) . After the foam of the dilution of the sample to be tested disappears  completely, place the cotton fabric on the copper wire rack and carefully place it horizontally on the surface of the dilution. Immediately start the stopwatch and stop the stopwatch when the cotton fabric begins to settle down. 3) . Record the time (s) from the cotton fabric being put into beaker to the  beginning of settling.

[0050] The foaming tests were done by CIPAC MT 47.2.

[0051] The results of wetting and foaming tests were listed in Table 2

[0052] Table 2: the wetting and foam performance of the adjuvant composition

[0053] 3. The compatibility performance with fungicidal formulations

[0054] The tank-mix solutions were prepared based on Table 3 and the procedure is as below: 1) . Add 70ml CIPAC Water C to 100 mL cylinder 2) . Add fungicide sample into the cylinder and mix well 3) . Add adjuvant sample into 20ml of CIPAC Water C, mix well and add it  into the cylinder 4) . Fill the cylinder with CIPAC Water C to 100 mL and mix well 5) . leave the tank-mix solutions in the cylinder stay at 30 deg C water bath  for 2 hours and observe the appearance of the mixture solution

[0055] The quantity of fungicide was calculated from the recommended usage on the product label. The water quantity was taken as 450L / hectare. Table 3. Recipe of tank-mix solutions

[0056] 4. The efficacy performance for fungicidal formulations

[0057] The impact of the adjuvant composition on the fungicide bioefficacy was tested against powdery mildew (Erysiphe cucurbitacearum) in the field of cucumber. The spray liquid was prepared by mixing 16ml of 430g / L Tebuconazole SC (Bayer) into 50L tap water in the absence or presence of 0.1%of adjuvant. The bioefficacy was evaluated at the 7th day after spray. The results are as below:

[0058] The impact of the adjuvant composition on the fungicide bioefficacy was tested against Erysiphe cucurbitacearum in the field of Chinese rose. The spray liquid was prepared by mixing 30mL of Azoxystrobin 17.8%+ Isopyrazam 11.2%SC (Syngenta) into 65L tap water in the absence or presence of 0.1%of adjuvant. The bioefficacy was evaluated at the 7th day after spray. The results are as below:

[0059] The impact of the adjuvant composition on the fungicide bioefficacy was tested against Botrytis cinerea in the field of mango. The spray liquid was prepared by mixing 0.5 mL of Fluopyram 21.5%+ Trifloxystrobin 21.5% SC (Bayer) into 1.0L tap water in the absence or presence of 0.1%of adjuvant. The bioefficacy was evaluated at the 7th day after spray. The results are as below:

[0060] The impact of the adjuvant composition on fruit preservation was tested in the field of mango. The liquid was prepared by mixing 0.81 gram Prochloraz 450 g / L SC (Shandong Tiandao Bioengineering Co., Ltd. ) into 1.0L tap water in the absence or presence of 2 mL of adjuvant. Mangoes without mechanical damage were soaked in these solutions for 30 seconds, dried and moved to an artificial climate with a controlled temperature of 20℃ and a humidity of 60%for storage. The bioefficacy was evaluated at the 7th day after spray. The results are as below:

[0061] The impact of the adjuvant composition on fruit preservation was tested in the field of citrus. The liquid was prepared by mixing 0.81 gram Prochloraz 450 g / L SC (Shandong Tiandao Bioengineering Co., Ltd. ) into 1.0L tap water in the absence or presence of 2 mL of adjuvant. Citrus fruits without mechanical damage were soaked in these solutions for 30 seconds, dried and moved to an artificial climate with a controlled temperature of 15℃and a humidity of 50%for storage. The bioefficacy was evaluated at the 7th day after spray. The results are as below:

Claims

An adjuvant composition used in tank mix application, comprising:a) a compatibilizer selected from ethoxylated C6-C18 alkyl amine, naphthalene sulfonates, alkoxylated phosphate esters, polycarboxylates, alkyl aminopropionates, alkyl polyglycoside, sulfosuccinates, amine oxides, amphoacetates, alkyl betaines and the combination thereof; andb) a quaternary ammonium represented by the formula I[N+R1R2R3R4] y X-wherein R1 is a C6 –C18 aliphatic group, R2 is the same or different as R1 and is selected from a C1 –C16 aliphatic group or C6 –C16 aryl group, R3 and R4 are independently C1 –C4 aliphatic group, X is an anion, y is the valence of X.The adjuvant composition according to claim 1, wherein the compatibilizer is selected from ethoxylated C6-C18 alkyl amine, preferably ethoxylated C12-C18 alkyl amine.The adjuvant composition according to claim 1 or 2, wherein R1 and R2 are the same and both are selected from C8 –C16 alkyl group.The adjuvant composition according to claim 3, wherein R1 and R2 are selected from octyl and decyl.The adjuvant composition according to claim 1, wherein the composition further comprises non-ionic surfactants.An agricultural tank-mix composition, comprising:a) a pesticide selected from fungicide, herbicide, insecticide, nematicide, acaricide and the combination thereof;b) the adjuvant composition according to any one of claims 1 to 5 ; andc) optionally a fertilizer selected from ammonium sulfate, ammonium nitrate, sodium nitrate, potassium nitrate, calcium nitrate, urea, diammonium phosphate, ammonium polyphosphate, monoammonium phosphate, triple superphosphate, ammonium chloride, potash, potassium chloride, potassium nitrate and potassium chloride.The agricultural tank-mix composition according to claim 6, wherein the pesticide is selected from fungicide.The agricultural tank-mix composition according to claim 6, wherein the adjuvant composition has an amount ranging from, 0.02 to 10 wt%, preferably 0.05 to 1 wt%, more preferably 0.05 to 0.2 wt%, based on the total weight of the agricultural tank-mix composition.

Images