农药剂型的研究进展

农药剂型的研究进展

5其他类型5.1微乳剂产品的研发与水乳液相比，微乳液也是一种能够少使用或不使用无机溶剂加工的液体制剂。都用水替代有机溶剂作介质，属于水包油(O/W)乳液剂型，只不过微乳剂比水乳剂液径更小而已。它们都可以降低制剂(与乳油相比)的生产成本，只不过水乳剂比微乳剂生产成本降低更多，因而经济性更强。微乳剂在国内近几年来一直被认为是一种安全、环保、水基性的新剂型。目前我国微乳剂正处于大力发展阶段，开发的微乳剂品种和数量迅速增加，技术水平有所提高，研究论文很多，正成为我国农药剂型开发的新热点。微乳剂值得注意的动向是：1)目前我国已成为微乳剂生产品种和数量最多的国家。2)国外主要研究开发和推广的是水乳剂品种，几乎没有任何一家外国公司在中国登记和推广微乳剂，而水乳剂产品已有十几个。3)国外农化公司登记和生产的微乳剂产品极少(仅有上世纪90年代防疫用的5%氯氰菊酯和10%d-苯醚菊酯微乳剂产品进入市场)。目前仅有Syngenta公司用于控制高尔夫球场草地生长过快的植物生长调节剂(PrimoMAXX)和防治高尔夫球场杂草病害的杀菌剂(BannerMAXX)，这两种产品的最小粒径为100nm，可防止堵塞喷嘴。国外的微乳剂产品大都用于卫生防疫，而且含量很低。4)微乳剂使用的表面活性剂和助表面活性剂剂量很大，成本上毫无优势(与水乳剂比)。5)微乳剂中使用大量直链和支链醇及酮类等极性溶剂，它们的急性毒性与二甲苯相当，而且都是亲水性的极性溶剂，更易渗透到作物内部，同时也溶入农田和地下水源，要清除和分离它们比苯类非极性溶剂更困难。对这些物质的慢性毒性也不可忽视，它们会对环境和食品安全构成新威胁，这可能是发达国家不愿意把微乳剂用在农作物上最重要的原因之一。鉴于上述原因，建议在国内农业上使用微乳剂产品时应注意：1)对蔬菜、水果等品种和水田中应慎用微乳剂。2)开发微乳剂应少用或不用醇和酮类等极性溶剂作助溶剂，把这方面的危害降低到最小。3)国内开发的微乳剂产品大多使用二甲苯，甚至还有较多使用苯、甲苯类溶剂(目的为了降低成本)，气味很大，生产时与乳油生产时的不安全性相当，应该用非挥发性溶剂。4)国内微乳剂应以加工低含量(10%以下，最好低于5%)为好，有利于减少溶剂量(以水代替更多溶剂)并降低生产成本。最近国内开发研制一种硫代磷酸酯类农药(如乐果)的无水微乳剂。它主要是针对该类农药在有水情况下强烈水解和避免使用苯类溶剂污染而开发的。它具有一般含水微乳剂的特点，而且能保持农药活性成分在热贮期间稳定。不过，文章中未提到使用的非苯类溶剂是什么。如果使用的仅是极性溶剂，那么该无水微乳剂应属于非水介质的可溶液剂(见上文)范围。而使用的溶剂中若有非极性溶剂，应属于乳油范围，只不过在用水稀释时液径小于100nm，成透明状的微乳液。笔者曾经用毒死蜱原药、非极性溶剂和乳化剂制备45%毒死蜱乳油，冷、热贮是稳定的，在用水稀释时发现不是乳白色，而是透明的微乳液(稀释液能长时间保持透明稳定)，这种情况国外也有报道。笔者认为无水微乳剂配方中虽然不用苯类溶剂，而使用其它的非极性溶剂(如柴油或其它植物油等碳-氢化合物溶剂)，但这类溶剂价格比用水要贵得多，也违背了开发微乳剂的初衷。而且无水微乳剂配方中使用高达19%～29%的极性溶剂醇、酮、酯类作助溶剂对将来产业化生产和使用后的安全性也不利，使用这类极性溶剂正如上文所说会对环境和食品安全带来新威胁，也是不可取的。5.2油悬浮剂的作用油悬浮剂是一种油类不溶的农药固体活性成分在非水介质(即油类)中，依靠表面活性剂形成高分散、稳定的悬浮液体制剂。其加工制备与悬浮剂相似，近10年来发展较快。加工成油悬浮剂的原因：1)对某些农药活性成分(二硫代氨基甲酸酯和盐类如代森锰锌、代森联等)制成悬浮剂(SC)时，都具有相对较高的不稳定性(这是由于C-S和S-S键以及二硫代氨基甲酸酯功能的低稳定性引起的，尤其是在低pH值和亲核剂下更是如此)，而且难于解决。但是当它们加工成油悬浮剂时，即可解决剂型的稳定性问题。2)某些油类对亲油性强的农药(如烟嘧磺隆除草剂)可起到增效作用。烟嘧磺隆可以加工成4%的悬浮剂，但使用时药效发挥不佳，一般需加甲酯化植物油等油类助剂，以提高药效。现在直接加工成4%烟嘧磺隆油悬浮剂，则更有助于提高药效。3)有些不溶于油类的固体农药活性成分，如内吸性杀菌剂多菌灵、苯菌灵、甲基硫菌灵等很难渗透通过作物表皮进入作物内部组织，因而难以发挥它们固有的内吸作用。制成的油悬浮剂，可提高农药活性成分的渗透性和内吸性，有利于药效发挥。4)在缺水的干旱地区或飞机喷洒施药情况下，希望少用、甚至不用水，或者用超低容量(ULV)喷雾。油悬浮剂适用于各种喷雾技术使用(不加水直接喷雾，可加或不加助剂，或加少量水的ULV喷雾)。目前国内的油悬浮剂产品有40%四螨螓·久效磷OF、20%和25%多菌灵OF、多菌灵·嗪氨灵(10∶10)OF、40.7%莠去津·甲草胺(12.2∶28.5)OF、25%苄嘧磺隆·哌草丹(1∶24混配)OF、34%保棉磷OF、15%莠去津OF和苯磺隆OF等。国外进入我国的油悬浮剂产品如德国拜耳的25.5%扑海因(异菌脲)OF用于水果保鲜、3%世玛(甲基二磺隆)OF用于小麦田恶性禾本科杂草。美国陶氏益农公司的25g/L稻杰(五氟磺草胺)OF，用于水稻田一年生杂草等。5.3水稻采用so型农药保护剂展膜油剂与一般所说的油剂(OL)不同，它是一种施于水面形成薄膜的非水溶的展膜油剂(Spreadingoil)。它是由农药活性成分，至少一种植物油和极性惰性溶剂加工成的单相液体剂型。至今，一般应用于稻田的农药，都以水溶的、分散的或吸附颗粒释放的农药活性成分进入水中或液体倾倒(特别是乳油剂型)的形式进入水的表面对植物起保护作用。人们都知道，如果应用的农药活性成分是以溶解的形式而不是其他形式，该农药作为植物保护剂将有更高的效率。而使用的农药活性成分是溶解在植物油中的剂型形式对环境保护是最好方式，遗憾的是多数植物保护剂在植物油中没有高的溶解度。为在稻田区域内开发一种容易和安全处理以及有较高效率的农药植物保护剂，就是高质量浓度的SO剂型。这种SO剂型对水稻作物在水生环境中是一种有用的防治稻瘟病菌制剂。使用新型SO剂型主要的优点是有速效性和较高的持效性。这样一来，可延长应用农药的时间和使它的使用变得更有弹性。SO剂型既可作为保护性的也可作为治疗性的(curatively)方式使用。这种剂型使用时是将药剂由瓶中向水田滴下(亦可从田埂上滴下)，农药活性成分进入水中迅速扩散成油膜，并展开到整个田块，油膜再黏附在稻叶鞘或叶上，从而防治水稻害虫。该剂型可不必由人去稀释和喷洒，使用时省工省力，而且可在雨天处理。也可选用喷雾或灌注到水稻区域水生周围环境的表面，较特别的是使用振动瓶(shakerbottle)施用。该剂型在水的表面扩展成单层和黏附到水稻作物亲水的叶表面。含杀菌剂的SO剂型主要防治细菌叶性枯病、枯萎病、褐斑病、恶苗病和根腐病等。适合制成SO剂型的药剂包括吡咯嘧啶类(azoloprimidines)和杀虫剂化合物有菊酯类、丙硫克百威、丁硫克百威、杀螟丹、甲基毒死蜱、氟虫脲、吡虫啉、吡蚜酮、虫酰肼、氟苯脲、双硫磷、杀虫畏和唑蚜威等。这种剂型在我国开发和使用不多，仅有8%噻嗪酮、5%吡虫啉和30%稻瘟灵的展膜油剂有报道和使用。目前，在国外也仅有美国和日本的少数产品实现商品化生产，而在日本和东南亚国家(水稻田)使用较多。5.4对结晶的影响使用可分散液剂是一种农药活性成分在水溶性或半水溶性溶剂中，在一种或几种表面活性剂/聚合物存在下加工成的一种液体剂型。该剂型用水稀释后得到的稀释液，既不是溶液也不是悬浮液，而是(具有很细结晶的)分散液。对于大多数水不溶的农药活性成分可加工成悬浮剂或可分散粒剂来使用。可是对某些农药活性成分加工成悬浮剂，因存在结晶长大问题，难于得到稳定的剂型；或者加工成非水的可溶液剂用水稀释后产生较大的结晶而无法使用时，可加工成可分散液剂。该剂型在应用时得到的分散液(液径)很细，不会发生堵塞喷雾器喷头而影响使用。例如除草剂利谷隆加工的剂型有WP、EC和SC。加工成SC的优点是既无粉尘也不易燃；但是其悬浮液存在结晶长大的问题，导致无法使用。杀虫剂氟虫脲同样存在此问题。在研制DC中，如何制得在用水稀释时能抑制结晶长大是关键。例如，对含除草剂利谷隆的DC剂型，加入染料可以抑制结晶长大问题；但是实际生产中，含有染料的可分散液剂却存在较大的缺点(US4441919)。因为在生产DC后，生产装置、应用设备和容器必须花费很多时间进行艰难的清洗，移去粘在上面的脂溶的染料残留物。再说，清洗之后的脂溶染料的液体还需要处理，这又是一件麻烦事。因此，如何选用合适的表面活性剂/聚合物加工成细小结晶的分散液的DC是一个难题。国外报道了制备8%～45%(wt)的除草剂利谷隆DC，它在水中分散液的溶解度(24℃)为81mg/kg，并未用染料去抑制结晶长大，贮存在10℃～50℃超过3个月，结果显示没有出现结晶长大问题。目前，可分散液剂主要产品是德国BASF公司的氟虫脲(flufenoxuron)50g/LDC，商品名为卡死克(Casade)。产品性能如下：1)分散液性质：0.2mLDC在100mL水(按CIPAC水在20℃)颠倒最多两次开始分散；2)分散液2h后外观为均相液体，2h后沉淀最大0.05%V/V(销售规格最大0.1%，V/V)；3)水含量最大5%(销售规格最大5%)；4)比重1.0;5)闪点41℃；6)低温稳定性(在-10℃贮藏后总分离物质)1h(%，V/V)无，7d(%，V/V)最大为0.2。可分散液剂在国外也是一种极新的剂型，在国内很少有报道，也未见开发。5.5片或片、片、书片剂是在医药行业使用最多的剂型之一。在农药剂型中应用片剂不普遍，在有关农药剂型加工专业书中仅介绍磷化铝片剂的加工和使用。片剂的优点：与粉剂和液体制剂相比容易处理、易包装处理、含有不同农药活性成分有满意的加工。缺点：仅适合低药剂量、在水中分散较慢或不完全、对水分敏感、长期贮存时易变坏。因此，一些有限数量的产品加工成TB，主要是低药剂量的某些除草剂、植物生长调节剂和适合于开发高价值/低药剂量农药产品才有适当的市场位置。由孟加拉国研制的一种蒜味片剂生物杀虫剂很有特点：利用昆虫不喜欢大蒜味道，研制出一种对环境无害的杀虫片剂，每片能保护0.4公顷农田免虫害，每片价值不到1美分。可配成溶液，用其浸泡种子后，其种子发芽率在90%以上，而未处理的种子发芽率仅有56%～60%。片剂还包括可分散片剂和泡腾片剂。国内也有报道研制可分散片剂的，但加工品种很少，使用也不普遍。一般来说，能加工成可分散片剂的农药活性成分大多能加工成可分散粒剂。两者主要加工工艺和配方(除崩解剂外)基本相同，只不过最终剂型形式是压成片剂。然而，10年前开发的泡腾片剂(effervescenttablets)是针对水田使用的一种片剂。它是一种无粉尘、无雾滴漂移的片状制剂，投入水中，药片遇水后迅速泡腾崩解，均匀扩散，接触靶标，达到防除效果。该剂型优点：1)药剂崩解扩散性好，药液分布均匀。2)无粉尘，不燃烧，贮存和运输安全。3)使用则需将药片直接抛入水田中，无粉尘飞扬，对使用者安全和对环保有利。4)剂量准确，一般制成片/亩或片/公顷，使用时省工省力。泡腾片剂与可分散粒剂配方最大不同是崩解剂。泡腾片剂的崩解剂大多选用能在水中产生大量气泡的物质，如碳酸盐类和某些酸类起反应产生二氧化碳，起着崩解剂主要作用。农药活性成分选用杀虫、杀菌和除草均可，但以除草剂产品为多。最好是有内吸性和安全性好的农药，尽可能避免因药物分布不均匀而造成药害。近年来日本和欧美国家已有一些泡腾片剂进入市场，如50%氯磺隆、甲磺隆、苄磺隆和10%醚磺隆等。国内也相继开发出18%苄磺隆·二氯喹啉酸、3%吡虫啉、25%吡嘧磺隆和7.5%苯嘧磺隆·乙草胺·甲磺隆等泡腾片剂。泡腾片剂在水田使用时，对田块平整度要求很严，田块中水高保持3～5cm，保水7d不能排水，否则影响使用效果。加工包装产品时，对湿度有严格要求，应保持在50%以下；此外对包装密封要求也很严，否则遇水气潮解将失去作用(国内产品因上述原因达不到要求，常常在袋内发生涨气而使产品失效)也就失去了市场。5.6其他溴苯腈凝胶剂凝胶剂是一种增稠的乳油剂型产品，能够装入水溶包装中。开发的原因是与克服乳油中使用溶剂的安全性处理以及包装处理问题有关。凝胶剂相当大的工作由Rhodia/Rhone-Poulenc公司做的，在该领域中掌握许多专利(如GB2244258、WO9201374、9201376、9201389等)。1988年Rhone-Poulenc开发出第一个溴苯腈(bromoxynil)凝胶剂。看到所有的凝胶剂都使用水溶包装袋，这些凝胶物形态有特别的优点，如除草剂敌草快凝胶剂，凝胶形式的敌草快应用在固定的水生杂草控制时，可起到防止药剂扩散速度太快、提高防效的作用。在商业上国外凝胶剂产品还有SorexaGel0.0005%鼠得克(difenacoum)、PractisGeludose6.25%丙环唑(propiconazole)、Primege15.6%苯醚甲环唑(difenoconazole)、Midstream10%敌草快等。这种新剂型的开发，仅有少数大公司掌握技术，其产品在农药市场中份额很少，许多国家很少去开发。5.7直接稀释lv超低容量剂型(UltralowvolumeConcentrate，代码ULV)是一种直接应用到靶标无需稀释的特制的油剂，而通常的剂型为了应用，一般都需要用水稀释。超低容量剂一般应用在地面作物上或用飞机喷洒成60～100µm的细小雾滴，均匀分布在作物茎叶的表面上，从而有效地发挥防治病虫草害作用。5.7.1油基制剂的用量和用量增加对作物表面覆盖度的影响超低容量剂型的优点：与常规喷雾相比，喷雾量低，一般小于5L/hm2，是常规喷雾用量的数百分之一；雾滴细，其滴径60～100µm；而常规喷雾滴径为200～500µm或更大。因此，其药液在作物茎叶表面上覆盖度高，由于油基剂型，导致增加吸收和渗透性好，药效高；喷雾药液质量浓度比常规喷雾高数百倍，工效要高数十倍；常规喷雾药液以水作载体，而ULV用高沸点油性溶剂作载体，更耐雨水冲刷，药效期长；易运输和使用方便，无须稀释。超低容量剂的缺点：需要用专用设备，一般选用旋转-园盘型设备或电喷雾器设备；细滴有漂移的倾向(除去电滴保证有好的喷雾和有最小的喷雾漂移)，最好在好天气下应用；油/溶剂剂型可以增加对作物的毒性；油/溶剂剂型可能增加成本，也可能增加处理的危险性。5.7.2液体一剂超低容量液体制剂ULV剂型是一种农药活性成分在低挥发溶剂或油类中溶解或分散的、使用时无需加水的液体制剂。对ULV剂型成功地应用，还必须要满足其特殊的物理性质，通常不能用水来喷雾，因为细的水滴将很快蒸发。1)超低容量液体剂型(UL)超低容量液体剂型是指利用液体农药活性成分或那些容易在溶剂中溶解的固体农药活性成分制成的剂型。该剂型应该有合适的物理性质，例如低的黏度和挥发性，对农药活性成分有优良的溶解能力以及作物安全性等。适合的溶剂和油类有二甲苯、石蜡烃、煤油、矿物油、高沸点醇类、酮类、植物油、甘醇类和甘醇醚类等。2)超低容量悬浮液剂型(SU)超低容量悬浮液剂型是指固体农药活性成分不能或不易在溶剂中溶解，利用一种合适的分散剂，使其完全地在油类介质中分散的(非水相)悬浮液制剂。该剂型除了满足UL剂型相同的需要的性质外，还需要面对剂型的长期稳定问题(即无沉淀和粘结)。因此，需要加入专门的有机膨胀黏土或硅作稳定剂。5.7.3turbairg酸盐酯酯国外研发的ULV配方产品有900g/L乙草胺和900g/L丁草胺、960g/L地茂散、960g/L乙硫磷、960g/L马拉硫磷和1000g/L杀螟硫磷等。由于ULV剂型有专门的性质，国外市场上商业产品有：TurbairGrainStoreInsecticide(10g杀螟硫磷UL,20g氯菊酯UL,2g/L苄呋菊酯UL)、KillgermULV500(40g/L苯醚菊酯UL,20g/L胺菊酯UL)、KillgermULV400(30g/L除虫菊素UL)、DecisULV15(15g/L溴氰菊酯UL)和K-obiolULV6(6g/L溴氰菊酯SU,54g/L增效醚SU)等。2004年我国采用0.4%氟虫腈ULV进行飞机喷洒作业，防治内蒙古乌拉特草原区亚洲小车蝗的试验，结果表明，0.4%氟虫腈ULV375、450mL/hm2防治效果好、持效期长、安全，对环境无污染，适宜飞机作业。5.8使接触药剂存在危险性有资料把水溶性包装袋归入袋剂，其实不然，它并非是一种加工剂型的类型，而是与各种剂型类型有密切关系的一种使用工具。主要目的是为了省工、省力和省时，避免与药剂接触，对人使用更加安全。特别是在许多亚洲国家水田施用中因尚未实现机械化，药剂施用通常是需要手工操作，费力又费工，而且农民经常接触药剂存在中毒危险。水溶性包装袋的使用解决了上述问题，因此在日本、韩国及东南亚地区，水溶性包装袋的使用深受用户欢迎。使用水溶性包装袋，一般选用聚乙烯醇水溶性薄膜、水溶性纤维素、聚乙烯基吡咯烷酮和水溶性聚合物等材料，水溶性袋在水中的溶解度一般对药效发挥无大的影响。加工时将所需包装的药剂(液体或固体制剂)装入水溶性袋中，在袋的上口部密封制成水溶性包装袋(剂)。实际上水溶性包装袋的应用几乎可涵盖所有剂型，不论是液体剂型(乳油、悬浮剂)还是固体剂型(可湿性粉剂、粒剂、可分散粒剂)都可以使用。例如，大粒剂和水面展开粒剂(见前文)装入水溶性包装袋在水田中使用是很方便和安全的。例如，可湿性粉剂使用水溶性包装袋后在用水稀释时，可避免粉尘吸入问题；悬浮剂使用水溶性包装袋，可解决药剂沾污容器和免除容器清洗问题；凝胶剂可用来减慢药剂的扩散速度。使用水溶性包装袋必然也增加工序和设备，从而也增加了投资费用和成本。在使用它们时综合考虑这些因素十分必要。5.9药剂新品种的缺乏农药混剂是指含有两种或两种以上相容的农药活性成分的单包装制剂，它们可以涵盖于各种剂型形式(如乳油、可湿性粉剂、粒剂、悬浮剂、可分散粒剂等)。主要目的是为了扩大防治对象和使用范围，增效，降低使用毒性、药害和残留，降低成本。在上世纪80～90年代，由于农药(新)品种缺少，农药的紧缺和施药水平的落后，该剂型起到很好的作用。特别是日本，对混剂十分注重，也是混剂使用最多的国家。一般能做到当年生产、当年销售和使用，并不用于出口。我国对混剂开发也十分重视，近几年来除草剂的混剂急剧增加，目前已超过1100个。但也存在不少问题，低水平重复的相同产品以及不合理的混剂产品太多，往往注重了成本而忽视了安全性和药效，精品不太多。甚至出现有药效就有药害、无药害也无药效的情况。目前世界农药销售市场的趋势是发展高质量的单剂产品，并根据作物的病虫害及防治要求，采用单剂的搭配现混现用方式较多。这样可以减少交互抗性、有效控制农药的滥用，而且还可节省成本、降低对环境的污染。当然，科学和合理的进行混剂的开发也应该大力提倡，不应废除。6喷雾液的生物利用农药剂型中(尤其是含除草剂)，可加入某种在生物上惰性成分的助剂，