80%代森錳鋅水分散粒劑的研究

80%代森錳鋅水分散粒劑的研究

陽鵬，戴春芳，沈德隆，楊鵬（浙江工業(yè)大學(xué)農(nóng)藥研究所 杭州310014）

摘要：通本文通80% 代森錳鋅水分散粒劑的配方研究，實驗并討論了各助劑對水分散粒劑性能的影響。

要害詞：水分散粒劑 代森錳鋅 配方

水分散粒劑 (water dispersible granules， WDG或WG)，是一種加水后能迅速崩解并分散成高懸浮分散體系的粒狀制劑，在美國早期稱為干流動劑或干懸浮劑 (dry flowable，簡稱 DF)，又叫做粒型可濕性粉劑（granule type wettable powder） [1]。水分散粒劑是20世紀(jì)80年代初期從可濕粉和懸浮劑基礎(chǔ)上發(fā)展起來的農(nóng)藥新制劑，為水基性化的先進(jìn)劑型。具有可濕粉和懸浮劑兩者的長處而克服了其缺點：無粉塵無有機(jī)溶劑，環(huán)境友好，流動性好；易計量，易包裝，儲運安全方便；制劑含量高，水中分散性好懸浮慮高，穩(wěn)定性好，使用方便。被認(rèn)為是21世紀(jì)最具生命力的劑型之一，是綠色農(nóng)藥制劑的發(fā)展方向之一。

代森錳鋅是一種優(yōu)良的保護(hù)性殺菌劑，由于其殺菌范圍廣、不易產(chǎn)生抗性，所以在國際上一直是大噸位產(chǎn)品。原藥為灰黃色粉末熔點(136°C)以下溫度分解閃點137.8°C(開式)。不熔于水及大多數(shù)有機(jī)溶劑。高溫時遇潮濕和遇酸則分解。目前，海內(nèi)市場上農(nóng)用殺菌藥代森錳鋅主要為可濕性粉劑和懸浮劑兩種劑型。代森錳鋅可濕性粉劑是傳統(tǒng)的固態(tài)劑型，由于其粒度細(xì)，生產(chǎn)和使用中都會出現(xiàn)含藥劑粉塵飛揚(yáng)現(xiàn)象，不僅直接危害人畜健康，而且造成環(huán)境污染。為了避免上述現(xiàn)象的產(chǎn)生，經(jīng)改進(jìn)形成了代森錳鋅懸浮劑。就是說將固態(tài)劑型再加工成水中可分散的液態(tài)制劑，其平均粒徑僅幾個?m懸浮率高、藥效好，很快就被用戶接受。但在推廣過程中也出現(xiàn)了一定的問題，代森錳鋅懸浮劑的配方及工藝技術(shù)比代森錳鋅可濕性粉劑復(fù)雜，影響質(zhì)量的因素較多。存放久了，便會出現(xiàn)分層、沉淀和結(jié)塊現(xiàn)象，且包裝材料不易處理。再加上包裝量大，給貯藏、運輸帶來不方便。農(nóng)用代森錳鋅產(chǎn)品面臨著進(jìn)一步改進(jìn)的問題�，F(xiàn)在市面上也慢慢出現(xiàn)了少量代森錳鋅水分散粒劑，如美國進(jìn)口的75%猛殺生（代森錳鋅干懸浮劑）；對代森錳鋅水分散粒劑的研發(fā)也見有報導(dǎo)，如2003年河北省辛集市河北雙吉化工有限公司許烹明申請的關(guān)于代森錳鋅水分散性粒劑及其制造方法的專利[2]。但至今尚未出現(xiàn)非常成熟的生產(chǎn)制造工藝，市面上出現(xiàn)的代森錳鋅水分散粒劑產(chǎn)品也非常之少。實際上代森錳鋅水分散粒劑經(jīng)儲存一段時間后的懸浮率下降的問題一直是未能徹底解決的世界難題，本文以此為重點研究80%代森錳鋅水分散粒劑的配制工藝�？紤]到其儲后懸浮率的下降可能與其儲存過程粒子的凝結(jié)有關(guān)，所以在篩選其他助劑的同時，對抗凝聚劑的種類和加入量進(jìn)行了研究。

1實驗部分

1.1原料及規(guī)格

代森錳鋅原粉（90%）；乳化劑：無水十二烷基苯磺酸鈣(500#)，苯乙基酚聚氧乙烯聚氧丙烯醚，聚氧乙烯聚氧丙烯嵌段共聚物；分散劑：SOPA，分散劑LS，分散劑FM，分散劑NNO，N-甲基-脂肪�；�一牛磺酸鹽，平平加，木質(zhì)素酸鈉，D-425， 207，NV-1203；潤濕劑： TXC， SXC，K12粉，二丁基萘磺酸鹽， EFW；崩解劑：D-450，硫酸鈉，RXB，ZJ105，ZJ109，ZJ101；載體：硅藻土，凹凸棒土，膨潤土，.高嶺土，白炭黑，輕質(zhì)碳酸鈣，滑石粉；抗凝聚劑：ZJ15，亞鐵氰化鉀， LXC，硬脂酸鈣，WG3。

1.2主要儀器及設(shè)備

JY2002型電子天平（上海粳米科學(xué)儀器有限公司），LK100小型高速粉碎機(jī)（武漢理科光電技術(shù)有限公司），DHG-9035A型烘箱（上海一恒科技有限公司），SHZ-D（Ⅲ）型循環(huán)水式真空泵（鞏義市英裕予華儀器廠），秒表，30目篩具，具塞量筒。

1.3加工工藝[1]

水分散粒劑的加工方法有很多，總的說來客分為兩類：一類是“濕法”，一類是“干法”。濕法就是將農(nóng)藥、助劑、輔助劑等，以水為介質(zhì)，在磨砂機(jī)中研細(xì)，制成懸浮體系，然后進(jìn)行造粒，其造粒方法有噴霧干燥造粒、流動床干燥造粒和冷凍干燥造粒等；干法就是將農(nóng)藥、助劑、輔助劑等一起用氣流粉碎或超細(xì)粉碎，制成可濕性粉劑，然后進(jìn)行造粒，其造粒方法有轉(zhuǎn)盤造粒、擠壓造粒、高速混合造粒、流動床造粒和壓縮造粒等。制造工藝大致包括以下步驟：混合、粉碎或研磨、造粒、干燥、篩分。采用濕法工藝，雖可以使從原料到成品整個加工過程無粉塵飛揚(yáng)，對環(huán)境污染小，但能耗高，且其中間的水懸浮體系的穩(wěn)定性又受諸多因素的影響，不利于配方的技術(shù)定型。本試驗采用干法制造工藝，步驟如下: (1)各組分按配方加料，攪拌均勻后進(jìn)行機(jī)械粉碎。(2)將上述粉劑進(jìn)行超微粉碎。(3)收集經(jīng)超微粉碎后的粉劑，按粉劑:水為5:1的比例制成軟材。(4)造粒，干燥，過篩(20-60目)。(5)測定產(chǎn)品性能。

1.4制劑性能的測定方法[3]

1.4.1分散性的測定：按CIPAC MT 174方法測定。

1.4.2潤性的測定：

按CIPAC MT 53.3方法測定。

1.4.3崩解性的測定：

崩解-I：在250ml量筒中加入100 ml水，然后倒入0.5 g 樣品，用目測法檢測其顆粒沉到量筒底部；按如下指標(biāo)進(jìn)行評估A.幾乎所有顆粒都已崩解。B.大約半數(shù)顆粒已崩解。C.很少的顆粒崩解。崩解-II ：顆粒到達(dá)量筒底部1 min 后，將混合物上下兩個方向進(jìn)行顛倒，每次約2 s，并紀(jì)錄下顆粒完全崩解的顛倒次數(shù)。

1.4.4懸浮率的測定：

按CIPAC MT 168方法測定。

1.4.5熱貯穩(wěn)定性試驗:

按CIPAC MT 46.3方法測定。

2 實驗結(jié)果及分析

2.1助劑的篩選及用量的確定

實驗中重點考察了對制劑性能影響較大的助劑分散劑、濕潤劑、崩解劑和抗凝聚劑種類的篩選及其用量的選擇�？梢允紫韧ㄟ^一系列初步篩選實驗選出除上述四助劑外的其他助劑：代森錳鋅以有效成分計80%，乳化劑，填料。因為制劑有效成分含量較高，所以不加入載體，以此為基礎(chǔ)單獨對分散劑、濕潤劑和崩解劑進(jìn)行篩選，在對潤濕劑及其用量進(jìn)行選擇時，配方中先不加分散劑，同理對分散劑及其用量進(jìn)行選擇時，配方中不加潤濕劑；最后通過考察制劑54℃熱儲前后各項性能的變化情況來篩選抗凝聚劑的種類及用量。

2.1.1分散劑的篩選

分散劑主要幫助 WG 進(jìn)入水中提供粒子分散和防止它們重新再聚集，保證呈懸浮狀態(tài)。分散劑的作用是借助基本特性經(jīng)一定的加工工藝促使不溶或難溶于水的固態(tài)原藥以細(xì)小微粒均勻地分散于水中，形成具有一定穩(wěn)定性的水分散液或懸浮液，因此分散劑的篩選是影響制劑性能的主要因素之一[4]。在其他助劑不變的情況下添加不同分散劑，然后測定產(chǎn)品的分散性和懸浮率，結(jié)果見表1：

表1 分散劑的篩選結(jié)果

分散劑（%）

分散性能

懸浮性能

木鈉（7%）

+ +

+

MF（7%）

+ + +

+ +

207（7%）

-

-

NV-1203（5%）

-

-

平平加（5%）

+ +

+

D-425 (5%)

+ + + +

+ +

LS+NNO（4%+2%）

+ + + +

+ + +

207+D-425(4%+3%）

+ + + +

+ + +

NV-1203+ D-425（4%+3%）

+ + + +

+ + +

MF+LS+NNO （4%+2%+1%）

+ + + +

+ + + +

注：“- ”表示差；“+”表示一般；“+ +”表示較好；“+ + +”表示好；“+ + + +”表示優(yōu)良。下同。

從表1可以得出，單獨使用某一分散劑分散效果不是很理想，幾種分散劑配合使用可以得到較好的分散性能，特殊是將陰離子和非離子或高分子量的表面活性劑配合使用時效果更佳，木質(zhì)素磺酸鹽在水中溶解最快，還有利于顆粒的崩解初分散，但它的分散持久性能較差。萘磺酸鈉甲醛縮合物的分散性能較強(qiáng)，但產(chǎn)品在貯存中受潮時，分散性能會降低。在配方中同時使用兩種分散劑，可以起到相互互補(bǔ)增效的作用。這也和大部分文獻(xiàn)資料的報道一致。

2.1.2濕潤劑的篩選

濕潤劑的加入主要為了增加顆粒進(jìn)入水中的潤濕速度和改善水進(jìn)入 WG 的滲透。潤濕劑是影響水分散粒劑性能的關(guān)鍵因素之一。許多作物葉莖表面常有一層疏水性很強(qiáng)的蠟質(zhì)層，水很難潤濕，而且大多數(shù)化學(xué)農(nóng)藥本身難溶或不溶于水，所以農(nóng)藥加工中有必要使用表面活性劑作潤濕劑，從而減小被處理對象與藥液間的界面張力，加強(qiáng)農(nóng)藥液滴的潤濕滲透作用，以便更好地發(fā)藥效。本實驗通過加入不同的潤濕劑，加入量為2%，結(jié)合上面選出的較好的分散劑，測定產(chǎn)品的潤濕性和懸浮性，選出較佳配伍組合。結(jié)果如表2：

表2 潤濕劑的篩選結(jié)果

散劑

潤濕劑（2%）

潤濕性能

懸浮性能

207+ D-425

K12粉

+ +

+ +

EFW

+ +

+ +

SXC

+ + +

+ + +

TXC

+ + +

+ + +

NV-1203+ D-425

K12粉

+ +

+ +

EFW

+ +

+ +

SXC

+ + +

+ + +

TXC

+ + +

+ + +

MF+ LS+NNO

K12粉

+ +

+ +

EFW

+ + +

+ + +

SXC

+ + + +

+ + + +

TXC

+ + +

+ + + +

實驗發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品顆粒的潤濕性均比較好，濕潤時間都小于30秒，與不同分散劑配伍，所得產(chǎn)品的懸浮性能有所不同，通過實驗篩選出了較好的配伍組合。

2.1.3崩解劑的篩選

崩解劑是為加快顆粒在水中崩解速度而添加的物質(zhì)，而且它可完全分散成原來的粒度大小。它所起的作用是機(jī)械性機(jī)制，并非化學(xué)性的。它的分子吸收水后膨脹成較大的粒度，或膨脹成彎曲外形并伸直，直至 WG 顆粒被分散成較小的碎片。本實驗主要以D-450，硫酸鈉，RXB，ZJ105，ZJ109，ZJ101等為篩選對象，測定產(chǎn)品的崩解時間來篩選出較佳崩解劑。結(jié)果見下表3 ：

表3 崩解劑的篩選結(jié)果

序號

崩解劑（2%）

崩解時間/s

懸浮性能

1

硫酸鈉

55

+ +

2

RXB

50

+ + +

3

ZJ105

30

+ + + + +

4

ZJ109

40

+ + + +

5

D-450

45

+ + + +

6

ZJ101

65

+ +

注：+ 表示懸浮性能的好壞，+ 越多表示越好

通過崩解劑的篩選實驗發(fā)現(xiàn)，加量較少時崩解性能較差，有些顆粒在下沉過程沒有拖尾現(xiàn)象，基本不崩解，加量達(dá)2%以后崩解性能均不錯，大多小于60秒。結(jié)合最終懸浮性能得出較佳的崩解劑。

2.1.4抗凝聚劑的篩選

水分散粒劑在儲存過程中，其內(nèi)部粒子會慢慢凝聚在一塊而使產(chǎn)品懸浮率下降，抗凝聚劑的加入可以有效的改善這種變化保證產(chǎn)品在儲存一段時間后的懸浮率。以前面所得較佳配方為基礎(chǔ)，加入不同抗凝聚劑1.5%制成水分散顆粒，通過測定54℃熱貯前后的懸浮率的變化來篩選出較好的抗凝聚劑。結(jié)果見下表4 ：

表4 抗凝聚劑的篩選結(jié)果

序號

抗凝聚劑（1.5%）

貯前懸浮率

貯后懸浮率

1

亞鐵氰化鉀

55%

30%

2

YUS-LXC

58%

45%

3

硬脂酸鈣

50%

28%

4

WG3

60%

50%

5

ZJ15

70%

65%

WG 在貯存過程中由于內(nèi)部微粒的團(tuán)聚，會使得產(chǎn)品分散懸浮穩(wěn)定性下降，抗凝聚劑的加入可有有效阻止這種作用保持貯存前后產(chǎn)品的懸浮率。

2.1.5 80% 代森錳鋅水分散粒劑配方

通過以上實驗，最終篩選出了80%代森錳鋅水分散粒劑的較佳配方如下：代森錳鋅有效成分80%，分散劑MF+ LS+NNO （4%+2%+1%），潤濕劑SXC（2%），崩解劑ZJ105（2%），抗凝聚劑ZJ15（1.5%）。按所選配方制備的樣品具有良好的物理和化學(xué)穩(wěn)定性，加速貯藏試驗表明，產(chǎn)品的各項技術(shù)指標(biāo)均能達(dá)到要求:潤濕時間4~5 s，懸浮率達(dá)到70 %以上，崩解時間在60 s 之內(nèi)，熱貯((54±2℃2周)后懸浮率下降 5%。


3 總結(jié)及展望

水分散粒劑作為一種新興的水基性綠色農(nóng)藥劑型，有著傳統(tǒng)劑型無法比擬的優(yōu)點，特殊是對那些在水和有機(jī)溶劑中溶解度均低的農(nóng)藥，加工成ＷＧ是最適合的劑型形式。但目前水分散粒劑正處在發(fā)展階段，未能真正意義上的投入實際生產(chǎn)使用中，因而也未能真實的感受它相對于傳統(tǒng)劑型的優(yōu)勢所在。阻礙其發(fā)展的原因大致有：①研制和生產(chǎn)的基本建設(shè)投資費用大；②加工技術(shù)頗復(fù)雜(用多種工藝技術(shù))，要求有經(jīng)驗純熟的操作者和治理人員；③WG的配方專一性強(qiáng)，對原材料變化較敏感；④制造工藝條件較苛刻，開發(fā)周期長；⑤各種助劑的發(fā)展未能跟上腳步，可供選擇的助劑種類不多，而且價格較高；⑥因為加工成本較高，其研究開發(fā)的產(chǎn)品種類一般是高附加值的一些農(nóng)藥產(chǎn)品，未能廣泛普及。而國內(nèi)ＷＧ劑型正處在開發(fā)研究階段，品種不多，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于發(fā)達(dá)國家，今后必須大力加強(qiáng)研究和開發(fā)。

對今后工作的展望：代森錳鋅WG的懸浮率仍舊不是很理想，還有待進(jìn)一步提高；嘗試著將不同類型的產(chǎn)品加工成水分散粒劑，將可濕粉的，懸浮劑的一些理論加以變化而應(yīng)用到水分散粒劑的研究中來，并逐漸形成水分散粒劑一些加工方法合加工理論。

不錯的文章，要是各助劑篩選結(jié)果都成一個表，看起來就更方便了