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(shí)驗(yàn)并討論了各助劑對(duì)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(guó)早期稱為干流動(dòng)劑或干懸浮劑 (dry flowable，簡(jiǎn)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(zhǎng)處而克服了其缺點(diǎn)：無粉塵無有機(jī)溶劑，環(huán)境友好，流動(dòng)性好；易計(jì)量，易包裝，儲(chǔ)運(yùn)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(guó)際上一直是大噸位產(chǎn)品。原藥為灰黃色粉末熔點(diǎn)(136°C)以下溫度分解閃點(diǎn)137.8°C(開式)。不熔于水及大多數(shù)有機(jī)溶劑。高溫時(shí)遇潮濕和遇酸則分解。目前，海內(nèi)市場(chǎng)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(huì)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(gè)?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(huì)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(yùn)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。現(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(guó)進(jìn)口的75%猛殺生（代森錳鋅干懸浮劑）；對(duì)代森錳鋅水分散粒劑的研發(fā)也見有報(bào)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(qǐng)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(shí)際上代森錳鋅水分散粒劑經(jīng)儲(chǔ)存一段時(shí)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(diǎn)研究80%代森錳鋅水分散粒劑的配制工藝。考慮到其儲(chǔ)后懸浮率的下降可能與其儲(chǔ)存過程粒子的凝結(jié)有關(guān)，所以在篩選其他助劑的同時(shí)，對(duì)抗凝聚劑的種類和加入量進(jìn)行了研究。

1實(shí)驗(yàn)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-脂肪酰基一�；撬猁}，平平加，木質(zhì)素酸鈉，D-425， 207，NV-1203；潤(rùn)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(rùn)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(dòng)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(dòng)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(gè)加工過程無粉塵飛揚(yáng)，對(duì)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(yàn)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(cè)定產(chǎn)品性能。

1.4制劑性能的測(cè)定方法[3]

1.4.1分散性的測(cè)定：按CIPAC MT 174方法測(cè)定。

1.4.2潤(rùn)性的測(cè)定：

按CIPAC MT 53.3方法測(cè)定。

1.4.3崩解性的測(cè)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(cè)法檢測(cè)其顆粒沉到量筒底部；按如下指標(biāo)進(jìn)行評(píng)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(gè)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(cè)定：

按CIPAC MT 168方法測(cè)定。

1.4.5熱貯穩(wěn)定性試驗(yàn):

按CIPAC MT 46.3方法測(cè)定。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析

2.1助劑的篩選及用量的確定

實(shí)驗(yàn)中重點(diǎn)考察了對(duì)制劑性能影響較大的助劑分散劑、濕潤(rùn)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(shí)驗(yàn)選出除上述四助劑外的其他助劑：代森錳鋅以有效成分計(jì)80%，乳化劑，填料。因?yàn)橹苿┯行С煞趾�量較高，所以不加入載體，以此為基礎(chǔ)單獨(dú)對(duì)分散劑、濕潤(rùn)劑和崩解劑進(jìn)行篩選，在對(duì)潤(rùn)濕劑及其用量進(jìn)行選擇時(shí)，配方中先不加分散劑，同理對(duì)分散劑及其用量進(jìn)行選擇時(shí)，配方中不加潤(rùn)濕劑；最后通過考察制劑54℃熱儲(chǔ)前后各項(xiàng)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(cè)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(dú)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(shí)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(shí)，分散性能會(huì)降低。在配方中同時(shí)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(bào)道一致。

2.1.2濕潤(rùn)劑的篩選

濕潤(rùn)劑的加入主要為了增加顆粒進(jìn)入水中的潤(rùn)濕速度和改善水進(jìn)入 WG 的滲透。潤(rùn)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(rùn)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(rùn)濕劑，從而減小被處理對(duì)象與藥液間的界面張力，加強(qiáng)農(nóng)藥液滴的潤(rùn)濕滲透作用，以便更好地發(fā)藥效。本實(shí)驗(yàn)通過加入不同的潤(rùn)濕劑，加入量為2%，結(jié)合上面選出的較好的分散劑，測(cè)定產(chǎn)品的潤(rùn)濕性和懸浮性，選出較佳配伍組合。結(jié)果如表2：

表2 潤(rùn)濕劑的篩選結(jié)果

散劑

潤(rùn)濕劑（2%）

潤(rùn)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(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)品顆粒的潤(rùn)濕性均比較好，濕潤(rùn)時(shí)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(shí)驗(yàn)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(shí)驗(yàn)主要以D-450，硫酸鈉，RXB，ZJ105，ZJ109，ZJ101等為篩選對(duì)象，測(cè)定產(chǎn)品的崩解時(shí)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(hào)

崩解劑（2%）

崩解時(shí)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(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，加量較少時(shí)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(cuò)，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(chǔ)存過程中，其內(nèi)部粒子會(huì)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(chǔ)存一段時(shí)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(cè)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(hào)

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(huì)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(shí)驗(yàn)，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(rùn)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(yàn)表明，產(chǎn)品的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)均能達(dá)到要求:潤(rùn)濕時(shí)間4~5 s，懸浮率達(dá)到70 %以上，崩解時(shí)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(diǎn)，特殊是對(duì)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(shí)際生產(chǎn)使用中，因而也未能真實(shí)的感受它相對(duì)于傳統(tǒng)劑型的優(yōu)勢(shì)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(fèi)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(yàn)純熟的操作者和治理人員；③WG的配方專一性強(qiáng)，對(duì)原材料變化較敏感；④制造工藝條件較苛刻，開發(fā)周期長(zhǎng)；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(jià)格較高；⑥因?yàn)榧庸こ杀据^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(guó)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(guó)家，今后必須大力加強(qiáng)研究和開發(fā)。

對(duì)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(cuò)的文章，要是各助劑篩選結(jié)果都成一個(gè)表，看起來就更方便了