张国生-悬浮剂配方助剂体系优化和质量提升探讨（杭州会201806）

悬浮剂配方助剂体系优化和质量提升探讨张国生电话箱：0531024@163.com沈阳中化农药化工研发有限公司新农药创制与开发国家重点实验室定义是以水为介质，借助某些助剂，通过砂磨粉碎，将不溶或微溶于水的固体原药均匀地分散于水中，形成一种颗粒细小的高悬浮、能流动的稳定的液固态体系。粒径小且分布窄，悬浮率高入水分散性好、流动性好、再分散（常温放置与热贮样品）性好各项物性指标符合标准要求物性方面活性方面靶标上润湿、铺展性/或穿透性好，耐雨水冲刷在靶标上药液沉积量大生物活性高、使用剂量小制剂产品残留低、对人畜低毒，与环境相容好、使用安全。物理不稳定性：长期放置分层、膏化、凝聚、结底严重，颗粒变大、悬浮率低、再分散性差以及难以从包装物中倒出等问题。化学上不稳定性生物活性降低悬浮剂产品常见问题解决方案悬浮剂配方组成成分活性组分润湿剂分散剂助悬剂防腐剂消泡剂水农药本身是一类具有生物活性的特殊化学品，不同的农药品种，其理化性质相差甚远，其防治对象、保护对象又千差万别。

若想赋予活性成分最佳效力，选择与活性成份匹配的助剂体系及用量显得尤为重要。农药剂型和制剂的质量是决定农药产品效果和价值的关键因素配方组分——活性成分1）含孤对电子，易与水形成氢键和水族团，表现为膏化2）疏水性强，表面积大，难以润湿3）由于某种固体农药活性成分具有多种晶态。多种晶态间的溶解度不同也会引起晶体长大，同时常伴有晶形和特性的变化作用方式、靶标、防治对象等结构、杂质情况、物理形态、熔点、水中溶解度、挥发度、稳定性（水中、光、热等）生物活性理化物性无论是杀虫剂、杀螨剂、除草剂和杀菌剂，也不论是单剂还是混剂，只要满足制备悬浮剂条件，通常都可以加工成悬浮剂实际生产中不同厂家（不同合成工艺路线）、相同合成工艺路线的各批次原药中的杂质种类、含量不可能一致，充分了解原药中不同种类、含量的主要杂质对制剂稳定性的影响。原药的质量和制剂的主含量直接影响制剂的性能，一般来说，对于一个特定的原药，制剂含量越高，性能越难控制；原药质量太低，在制剂中占的比例相对较高，杂质情况较复杂，很难磨出高品质、高含量的制剂。配方成分——活性成分配方组分——助剂体系赋予活性成分最佳效力（选择与有效成分匹配的适宜的助剂品种及配比组成、总用量是十分重要的）。对农药活性成分分散度高，稳定性好；在植物体表面的铺展和粘着力都比较强，助剂作用具体体现根据不同的农药品种和靶标作物，选择适宜的助剂体系，使推荐剂量药液的表面张力适度小于靶标植物的临界表面张力，增加植物表面的持药量，减少农药流失，减轻农药对环境的污染。药剂在靶标上的湿展性能以及在靶体表面的滞留量，直接影响对靶体表面的穿透和生物活性的发挥。助剂体系优化配方助剂体系配比及总用量制剂物理稳定性配方完善（新助剂体系）制剂体系颗粒性小且粒度分布窄、长期放置稳定性佳，药液在靶标上润湿、展布、分散、滞留和渗透性能好等，从而能更好地协助活性组分发挥生物活性，大大减少用药量，提高其与环境的相容性。助剂体系优化——配比及总用量英国ICI集团有利凯玛（unikema)介绍前提条件

配方中的所有的组分固定。最多只允许有三个变量，且三个变量的总含量固定，其它各组分的含量固定。来确定三个变量的最佳配比。3水平3因素正交表

试验号x1x2x3111121223133421252236231731383219332助剂体系优化——配比及总用量助剂体系优化——配比及总用量润湿性活性组分结构活性组分粒度分布情况（表面积大小）靶标（表面张力、同一作物新旧叶面）其它药液表面张力的大小直接影响叶面的接触角，通过改变药液的表面张力，而达到改善农药在植物叶表面分布和附着的目的。也就是说，在喷药期间，达到增加农药在植物表面的滞留量、延长滞留时间的目的，从而提高了农药的生物活性，降低使用剂量。21种植物的临界表面张力值

植物名称临界表面张力（mN/m）植物名称临界表面张力（mN/m）雀麦31.9马齿苋39.00～43.38狗尾草34.2刺苋39.00～43.38牛筋草36茄子43.38～45.27日本看麦娘36.1辣椒43.38～45.27苞菜36.4小飞蓬43.38～45.27水稻36.7裂叶牵牛46.49～57.91小麦36.9玉米47.40～58.？0无芒稗37.1黄瓜58.70～63.30鸭跖草36.26～39.00丝瓜45.27～58.70水花生36.29～39.00棉花63.30～71.81豇豆39.00～43.34

由于叶面蜡质的化学组成，分布密度有很大差异，同一个药剂喷雾后，药液雾滴在植物叶片的表面沉积量差异很大。不同作物随叶龄、作物营养状况、环境条件等不同条件下，其药液在作物叶片表面沉积量也不同，从而影响有效成分的生物活性。同一作物作物表面差异情况稀释药液能完全润湿植物表面，在叶面上形成一层水膜，保证农药在土表或植物叶面均匀沉积。即通过改善药液在靶标上的附着、展布或渗透（吸收）而达到提高药效的目的。助剂体系优化——配比及总用量分散性活性组分结构、以及分散后颗粒大小与分布情况吸附点多少（锚固点）制剂含量及杂质含量提高吸附厚度和牢度，减少颗粒“裸露”面积，从而达到提高悬浮颗粒的分散性，抑制颗粒聚结，保证悬浮体系的稳定性的目的分散剂用量：量少，颗粒吸附的分散剂量较少，其静电位阻作用发挥不充分，导致体系不稳定；量大，过多的分散剂不仅会增加离子强度，而且可能由于自由高分子链的相互桥连而导致体系失稳，导致颗粒聚结和絮凝。同一种农药，同一靶标作物，使用不同的助剂体系，其吸收效果也不一定相同，这种由表面活性剂本身结构所带来的活性上的差异，用提高浓度的办法是也难以补偿的，这点在用于茎叶处理的农药制剂中尤为重要。通过变换助剂品种，筛选出与活性组分匹配的助剂体系，既能要最大限度发挥有效成分的生物活性，又能最大限度降低杂质对制剂稳定性的影响，提高有效成分的生物活性，减少用药量，降低成本，提高其与环境的相容性。助剂体系优化悬浮剂如何质量提升农药剂型和制剂的质量是决定农药产品效果和价值的关键因素粒径小且分布窄，分散性好、流动性好、悬浮率高、长期放置稳定性佳；药液在靶标上润湿、展布、分散、滞留和渗透性能，耐雨水冲刷；能更好地协助活性组分发挥生物活性，生物活性高，用量少、残留低、对人畜低毒，与环境的相容性，减施增效。低熔点有效成分、、一方面，避免被研磨的农药活性成分颗粒不被熔化，引起粒子凝聚，从而影响制剂的稳定性，使其呈颗粒状，便于颗粒微细化。另一方面，在制剂贮存温度变化大的情况下，原药的熔点会被降至更低，更会引起粒子聚集，破坏制剂的稳定性；降低温度使用高性能助剂优化工艺(缩短时间)水中溶解度大有效成分不溶解为最佳状态；溶解度大（通常要求低于100mg/L时）的有效成分(例如吡虫啉、醚菊酯和噻嗪酮等)配制成的悬浮剂，则不可避免会出现奥氏熟化（溶解度大，当温度变化时，重结晶和结晶成长的现象就会出现）。溶解度大容易发生奥氏熟化而出现晶体长大、析晶的问题选用乳化分散能力强的非离子嵌段共聚物或者高分子梳状聚合物来做结晶抑制剂：如ULTRASURF7023A、TensiofixDB08、EthylanNS-500lQ、Atlox4913等农药悬浮剂的粘度适当，粘度过小，不能达到承托颗粒阻碍其沉降的目的，易分层、沉淀；粘度过大，分散性能较差，产品不易倾倒，倾倒后残留较多，给加工生产和使用带来困难。注意：1）在加工过程中随着颗粒粒径的减小，粒度分布变窄，体系黏度会出现增大2）增稠剂加量过大，造成体系粘度大，不易灌装和计量，影响使用质量提升——粘度调节剂通过添加粘度调节剂来提高分散介质的粘度，缩小原药与介质的密度差，达到阻碍农药颗粒的沉降，提高制剂悬浮稳定性的目的。具体体现在：承托药物颗粒阻碍其沉降，使农药悬浮液中药粒在贮藏过程中不沉降，药液不分层，保持其悬浮稳定性；减少原药粒子之间的不可逆碰撞，从而减少奥氏熟化，有效预防悬浮剂的结块与絮凝等物理稳定性问题。消泡剂的质量：不同消泡剂种类和有效消泡物质的含量对消泡效果不一样。尽量选择适用于所开发配方体系的质量好的消泡剂。消泡剂的用量：消泡剂的加入量需根据实际产生气泡情况决定。质量提升——消泡剂制剂本身的黏度：如果制剂本身的黏度很大（如高含量制剂品种），体系中很细的泡沫很难从体系中消泡。有时即使放置几个月，部分气泡还是会出现难以上浮消泡。所以，控制体系粘度（特别是高含量悬浮剂）显得非常重要。助剂选用的品种

有些润湿分散剂本身就有很好的起泡性，在砂磨的时候容易引起更多的气泡，对于这种现象需要注意助剂的选择，可通过增加消泡剂用量来解决。活性组分：固定厂家，含量变化幅度小；或者不同厂家生产的原药对生产配方体系影响很小；助剂品种：质量稳定质量提升——原材料控制各级砂磨的进出料速率，定时检查物料砂磨情况，控制农药颗粒粒径大小，且使其粒径分布尽可能窄（粒子的细度、粒径分布与加工时间直接相关。研磨时间延长,固体大颗粒逐渐变小,粒径分布相应变窄）质量提升——加工工艺（1）悬浮剂的研磨粒子粒径愈小愈好，悬浮剂的悬浮率也高，对发挥药效有利。在实际生产中，粒径不是越小越好，因为砂磨粒径越小，界面积越大，体系就越不利于稳定，不仅能耗增加，时间长，而且会给工业生产增加成本，降低生产效率，况且有的设备也不一定能达到要求。合适的悬浮剂粒径才是提高生产效率和减少生产成本的最佳选择控制研磨时物料的温度（通冷却水，尤其是低熔点活性组分）。保证砂磨过程中，热量及时转移出来，从而原药粒子间摩擦小，热变小，散热良好，即可防止熔融现象产生。质量提升——加工工艺（2）悬浮剂分层、沉淀的程度取决于分散介质与分散相的密度差、固体颗粒的平均粒径和体系的粘度粒径不仅与砂磨时间、砂磨介质、砂磨设备有关，也与所选择的助剂有关生产初期，不同批次产品不同原药含量、不同厂家原药同一厂家、不同批次助剂不同助剂厂家产品异常质量提升——长期贮存粘度、粒径、分解率、外观定期检测常用的部分助剂品种ULTRASURF7023A：梳型嵌段聚羧酸盐，锚和能力强ULTRASURF7023B：润湿分散剂，锚和能力强，降粘效果好TensiofixDB08：嵌段共聚物，控制粒径增长，与XA265组

合，可控制结晶析出SD811：非离子梳型聚合物，分散性好，起泡能力低SP3266：通用型润湿剂EthylanNS-500LQ：非离子型羟基聚环氧乙烷嵌段共聚物，

与D500组合，控制粒径增长SK-20TX：磺酸盐阴离子分散剂，分散效果好无水快T（75%乙二醇体系）：增加渗透、提高活性组分利用

率，减少用药量30%乙唑螨腈悬浮剂乙唑螨腈简介乙唑螨腈是中化国际科技创新中心沈阳中化农药化工研发有限公司(简称农研公司)创制开发的全新一代杀螨剂，并于2009年申请化合物中国专利、2010年申请PCT国际专利、2011年申请合成方法中国专利、2013-2014年PCT申请在美、日、欧等国家获授权、2013-2014年申请15项混剂专利。在2012年-2016年期间开展近50个正规小区试验，上百个示范试验，大量的试验示范充分展示了乙唑螨腈的优异防效，以及对作物、天敌、使用者的安全性。乙唑螨腈试验代号：SYP-9625CAS登录号:1253429-01-4化学名称:(Z)-2-(4-叔丁基苯基)-2-氰基-1-(1-乙基-3-甲基吡唑-5-基)乙烯基-2,2-二甲基丙酸酯理化性质：白色固体，熔点为92-93℃，易溶于二氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮，乙腈等有机溶剂中；几乎不溶于水。毒性：雌雄大鼠急性经口LD50值＞5000mg/kg，急性经皮LD50值＞2000mg/kg，对家兔眼睛、皮肤均无刺激性，豚鼠皮肤变态反应试验为阴性，Ames试验，小鼠骨髓细胞微核试验、小鼠睾丸细胞染色体畸变试验均为阴性。对蜜蜂、鸟、鱼、蚕低毒。结构式30%乙唑螨腈（SYP-9625）悬浮剂室内生物活性测定不同助剂体系对活性影响配方筛选过程流点法确定润湿剂品种正交试验确定助剂体系及用量稳定性实验确定配方组成2015年12月乙唑螨腈两个产品获批临时登记，分别是98%原药和30%悬浮剂(登记作物和防治对象为棉花叶螨、苹果叶螨)，均为低毒，商品名：宝卓。对成螨、若螨、螨卵均具优异的防效，速效性好、持效期长(长达30天以上)不同含量乙唑螨腈悬浮剂制剂样品杀螨活性测定结果供试样品不同浓度死亡率%2.50mg/L1.25mg/L0.63mg/L0.31mg/L10%乙唑螨腈悬浮剂10099.383.6--*20%乙唑螨腈悬浮剂10010086.7--30%乙唑螨腈悬浮剂10010010076.430%乙唑螨腈悬浮剂10010096.0--98%乙唑螨腈原药98.165.3----空白对照0--*：表示未测试验方法：采用盆栽幼苗喷雾法测定不同批次的供试样品对朱砂叶螨成螨的活性大小。首先将大小一致的朱砂叶螨成螨接到处于第一对真叶平展期的菜豆幼苗叶片上，待成螨稳定后计数基数；然后按试验设计从低剂量到高剂量的顺序均匀喷雾，每株2mL，每处理3次重复，另设空白对照。将处理后的试材置于一定条件的观察室中，定期调查死活成螨数，计算死亡率。宝卓防治柑橘红蜘蛛（春季）实验结果）药剂处理稀释倍数防效（%）药后3天药后10天药后15天药后20天药后30天宝卓5000倍85.8bB98.6aA98.5aA91.5aA91.5aA3000倍94.8aA98.9aA98.6aA95.4aA95.8aA43%联苯肼酯SC2500倍89.7bAB91.0abA93.9aA89.8aA86.5aA备注：表中不同小写字母表示P＜0.05水平差异显著，不同大写字母表示P＜0.01水平差异显著。宝卓对红蜘蛛具有良好的防治效果，具有良好的速效性。药后3天，3000倍液防效就可达到94.8%，优于联苯肼酯；持效期长，30天后防效仍可达到95%以上。5000倍液也能达到91.5%。样品常温（中试2016—生产2017）图像对比情况中试生产多重光散射仪测定样品稳定性情况1#2#3#4#10%四氯虫酰胺悬浮剂四氯虫酰胺简介试验代号：SYP-9080CA登录号：1104384-14-6化学名称：3-溴-N-(2,4-二氯-6-(甲基甲酰胺)苯基)-1-(3,5-二氯-2-吡啶基)-1H-吡唑-5-甲酰胺理化性质：白色至灰白色固体，熔点189~191℃；易溶于二甲基甲酰胺、二甲基亚砜；可溶于二氧六环、四氢呋喃、丙酮，几乎不溶于水。光照下稳定。雌、雄大鼠急性经口LD50＞5000mg/kg，雌、雄大鼠急性经皮LD50＞2000mg/kg，对家兔眼睛、皮肤均无刺激性，豚鼠皮肤变态反应试验为阴性，Ames试验，小鼠骨髓细胞微核试验、小鼠睾丸细胞染色体畸变试验均为阴性。2008年发现的新型邻氨基苯甲酰胺类化合物，它以氯虫苯甲酰胺为先导化合物，经过结构优化发现的。四氯虫酰胺悬浮剂样品常温/贮后粒度分布对比情况(7023A、3266为主助剂体系）

D50D90D97D98CW1.504.146.296.83RZ1.754.857.117.66粒径(um)区间%

粒径(um)区间%CWRZCWRZ0.070-0.085001.709-1.8754.925.110.085-0.1000.020.021.875-2.0584.674.970.100-0.1300.10.062.058-2.2594.34