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浅谈农药干悬浮剂

2019-10-26 21:24:11 tonywam

    随着传统农药剂型面临的环境和生态的挑战,发展环境相容性农药是必然的趋势,也是环境和农业可持续发展以及农药自身发展的要求。如今农药剂型开发的思路突出了水基化、无尘化、缓释化和功能化。农药悬浮剂(SC)指固体原药以一定分散度(平均粒径2 ~ 3μm)分散在介质(一般为水)中形成的多相分散体系。其优点有:无粉尘飘移,对生产者和使用者安全;悬浮率高;成本低;药效好;与环境相容性好等。但是悬浮剂是一种热力学不稳定分散体系,在储存和使用过程中分散粒子会发生沉淀和团聚现象,使得农药无法正常使用。为此人们提出了将悬浮剂进一步干燥成固体粉末,使用时用水稀释,使之再成为细粒分散在水中。这种极细的固体粉末就是干悬浮剂(DF),简称干悬剂。干悬浮剂为新型剂型,市场前景广阔。
    1 ·干悬浮剂与水悬浮剂和水分散粒剂的区别
    干悬浮剂的制备有湿法和干法两种工艺路线。就湿法制备干悬浮剂而言,其前期的加工方法与水悬浮剂的加工方法相同,都是通过湿粉碎加工成悬浮体,再经过干燥和造粒的过程。但是就配方组成来说他们之间又有一定的区别。水悬浮剂中的农药要以悬浮的状态长期存在,因此在水悬浮剂的配方中会有防冻剂、消泡剂和助悬浮剂等。干悬浮剂一般不需要这些助剂,但是在制备干悬浮剂的过程中农药需要经常高温干燥,农药是热敏性产品,为了防止农药在受热后产生凝聚,必须加入具有一定耐热性能的分散剂,而且加入的分散剂比水悬浮剂要多。
    干悬浮剂与水分散粒剂(WDG)的最终产品都是粉状的,但是还有一定的区别。首先是粉碎的方法不同,干悬浮剂一般采用湿法粉碎,颗粒粒径一般为1 ~ 5μm;水分散粒剂采用干法粉碎,颗粒的粒径为5 ~ 15μm。其次造粒方式和成形机理也不相同,干悬浮剂是悬浮液通过喷雾干燥制成颗粒状产品,成粒的机理是浓缩固结成粒,整个成粒的过程不受机械力的作用,因此颗粒比较疏松;然而水分散粒剂的物料是在可湿粉的状态下经过挤出法、流化床法形成,颗粒是受机械力成粒,因此颗粒比较坚硬。这也导致了两种剂型产品的粒度不同,干悬浮剂产品颗粒的粒度一般为100 ~ 150μm,而水分散粒剂产品的粒度要以毫米计算。最后两者的配方组成也有一定的差别,水分散粒剂与干悬浮剂相比配方中还需要加入一些助崩解剂、隔离剂等。
    2· 干悬浮剂配方成分
    干悬浮剂配方的开发应着眼于全部生产过程,生产过程中悬浮液要经过喷雾干燥造粒,一般喷雾干燥的热风进口温度不低于150 摄氏度,出口温度不低于80 摄氏度,物料在干燥过程中要经过高温的考验,因此悬浮剂的配方要有一定的耐热性。干悬浮剂的配方中除了原药外,分散剂的量一般为5% ~ 20%,润湿剂的量一般为1% ~ 3%,崩解剂的量一般为1% ~ 5%。还要添加适量的粘结剂和载体。
    2.1 分散剂
    分散剂在干悬浮剂中的作用有:① 提高湿粉碎效率;② 提高悬浮液的含固率;③ 干燥过程中保护活性成分不凝聚,从而保证产品质量。在制备干悬浮剂的过程中分散剂的选择空间较大,目前分散剂的品种也很多。一般建议加入一定量的木质素类分散剂,因为木质素的结构对砂磨机研磨效率有一定的促进作用。而且木质素磺酸盐在水中生成大量的负电荷,包围在农药颗粒的表面,干燥过程中对农药颗粒具有保护作用。
    2.2 润湿剂
    在干悬浮剂配方中,润湿剂起到两个方面的作用:① 控制体系的表面张力, 使固体原药颗粒表面容易被水润湿后迅速崩解;② 由于润湿剂降低了药液的表面张力,被喷洒在作物表面时易于湿润展布,可以增加药剂的附着量。目前开发干悬浮剂使用的润湿剂主要是制备水分散粒剂的润湿剂,除此之外,在干悬浮剂的配方研究中,重点可以考虑一些高表面活性、绿色环保的新型润湿剂,例如有机硅,有机氟表面活性剂等。
    2.3 崩解剂由于干悬浮剂是雾滴浓缩固化成粒,颗粒内部的空隙非常发达,对崩解剂的要求不大,因此可以借用水分散粒剂中的崩解剂,其中以水溶性物质居多。比较常用的崩解剂有:硫酸铵、尿素、聚乙烯吡咯烷酮、硫酸钠、淀粉及其衍生物、纤维素、碳酸氢钠、月桂醇硫酸钠、海藻酸钠、膨润土等。
    2.4 载体
    在干悬浮剂的配方中载体无功能性作用,只是作为填充剂用来调节活性成分的含量。但是使用不同载体制备的干悬浮剂的微粒硬度会有差别。研究发现在制备干悬浮剂中,用白土可以得到较高的硬度。
    2.5 黏结剂
    在制备干悬浮剂过程中加入黏结剂,其作用是可以使干悬浮剂的颗粒具有一定的强度,在包装运输过程中不易松散成粉。但并不是黏结剂的用量越多越好,因为当黏结剂的加入量过大时颗粒的强度虽然增大了,但颗粒的崩解性随之变差。这就要求我们在制备干悬浮剂时需要找出一个平衡点,在满足制剂崩解性的同时,尽量使颗粒有较高的机械强度。在实际生产中为了不影响其在水中的崩解性能,宜使用低分子量的水溶性高分子材料作为黏结剂,例如羟甲基纤维素、聚乙烯吡咯烷酮、萘磺酸盐缩聚物、聚丙烯酸盐等。
    3· 产品理化稳定性检测
    3.1 颗粒硬度
    为确保在搬运过程中不因挤压或者碰撞而导致颗粒破碎,干悬浮剂颗粒要有一定的硬度。但是由于与水分散粒剂的生产工艺不同,颗粒的硬度也不及水分散粒剂,因此颗粒的硬度是配方研究中必须考虑的。可以通过颗粒硬度计测定干悬浮剂的颗粒硬度。
    3.2 入水分散性
    干悬浮剂是由水悬浮剂干燥得到,入水后存在形式和水悬浮剂稀释后相同。和水悬浮剂一样,干悬浮剂的水分散性也是产品性能的一个重要指标。
    3.3 悬浮率
    和水悬浮剂一样,测定干悬浮剂的悬浮率是为了保证农药在喷洒过程中有效成分能均匀的分散在水中。干悬浮剂悬浮率的测定方法除了上下翻转30 次及静置时间为30min 外,其余步骤和计算公式和测定水悬浮剂悬浮率的相同。
    3.4 润湿性
    测定干悬浮剂的润湿性目的是为了确保固体制剂用水稀释时,能迅速浸湿与水混合。对于干悬浮剂而言只要能在一分钟之内浸湿就算合格。
    3.5 崩解性
    测定崩解性的目的是为了确保加水稀释时,干悬浮剂能够迅速崩解,避免在使用的过程中未崩解的颗粒阻塞喷嘴。干悬浮剂水中崩解性的测定方法:取0.5g 样品放置于量筒内,在25 摄氏度下加入250mL 的硬水,1min 后,以每次2s 的速度颠倒混合,以颗粒崩解后所需颠倒次数表示。
    3.6 热稳定性
    将制备的干悬浮剂放置于54±2 摄氏度恒温烘箱14d 后进行样品检验。放置的目的是检查产品高温主要成分分解情况,考查产品的稳定性。
    4 ·展望
    干悬浮剂是在水悬浮剂的基础上开发出来的一种新型制剂。它不仅继承了水悬浮剂所具有的优点,而且进一步优化提升。据介绍,干悬浮剂在国外的产量较大,占所有粒状产品的14.5%,例如巴斯夫公司生产的品润70DF、农利灵50DF以及杜邦巨星等,都是效果非常好的的干悬浮剂。而我国目前只有少数品种加工成这种剂型。这是由多方面原因造成的,首先作为一种新型制剂,干悬浮剂在我国实现工业化才只有十年的时间,还没有完全得到认同和重视。其次干悬浮剂的加工对设备的依赖性较强,特别是对干燥设备的依赖。我们相信随着人们对干悬浮剂认同度的不断提高,以及制剂研发工作者的不断努力,干悬浮剂一定会在我国大有前途。


作者 廖科超 路福绥 刘村平  山东农业大学农用化学品研究所

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