农药剂型博客

      近年来，对农药安全性规定的日益严格，进一步促使农药沿着高效(超高效)、低毒安全、生物合理性和环境相容性好的方向发展。无疑也会造成新农药筛选成功率明显下降并致使其研究开发过程更具有周期长，投资巨大，风险高的特点。因此，世界各国在加强新农药研究开发的同时，更加重视对农药剂型的研究开发。其结果，反过来又提高了新农药筛选、研究和开发的成功率，从而使之以较少的投入，获取较大的效益。此外，还尽力对那些经济实用且无致突变、致畸、致癌和累积毒性缺点的老农药品种在剂型加工上大做文章。通过新剂型的成功开发，赋予药剂新的功能和新的特性，最大限度地发挥农药的效力；或者通过剂型改造，弥补其不足，改善其理化稳定性，提高其使用效能，扩大应用范围，节省用药，降低成本，减少劳动强度，也可使高毒农药低毒化，并减少对环境的污染，延长老品种的生命同期，由此可见，农药剂型的研究开发，新制剂的产业化对于促进农药工业的发展起到比较重要的作用。

    1、农药剂型的发展

    农药剂型是将通常具有生物活性的特定化学品或其混合物加工成适用于所需环境的产品并使之发挥最佳的生物效能；而对施药者和环境的不良影响以及对作物的危害减少到最低的限度。

    目前，我国的农药剂型研究比较落后。老剂型乳油(EC)和可湿性粉剂(WP)两者占总制剂量的70%-80%；而且剂型比较单一，原药与制剂的比例约为1:6，发达国家则高达1:30-1:36，两者相差很远。显然，这远不能适应当今农业生产发展，尤其农产品结构调整对农药需求的变化，在很大程度上亦影响农药产品的市场推广和使用寿命。同时，占总产量50%-60%的乳油每年要耗费大约25万吨、价值7.5亿-9亿元的有机溶剂，造成石油资源的大量浪费，且严重污染环境。与发达国家相比，我国农药剂型存在较大的差距。

    发达国家从可持续发展的战略出发，限制或禁止大量使用甲苯、二甲苯配制的农药乳油新品种注册登记，并在农药剂型的研究开发上投入很大的力量，也取得了较大进展。目前，以高效、安全、经济、方便使用且省力为目标向水性化(又称水基化)剂型及水分散粒剂(WDG)发展。

    农药水性化剂型是以水作为分散介质，农药原药(固体或油状液)借助分散剂或乳化剂及其它助剂的作用使之悬浮或乳化分散在水中。与乳油相比，减少了大量的有机溶剂；与可湿性粉相比，则无粉尘飞散；对人畜的毒性和刺激性都比较低；并能减轻对作物的药害；也不会因有机溶剂而在贮藏运输过程中引起燃烧，安全性较高。

    悬浮剂(Suspension Concentrate,SC)是不溶或微溶于水的固体原药借助某些助剂，通过超微粉碎比较均匀地分散于水中，形成一种颗粒细小的高悬浮、能流动的稳定的液固态体系。悬浮剂通常是由有效成份、分散剂、增稠剂、抗沉淀剂、消泡剂、防冻剂和水等组成。有效成份的含量一般为5%-50%。平均粒径一般为3μm左右。悬浮剂的分散性和展着性都比较好，悬浮率高，粘附在植物体表面的能力比较强，耐雨水冲刷，因而药效较可湿性粉剂显著且也比较持久。

    在配制农药悬浮剂时，应注意：(1)选择的有效成分对水比较稳定，原药粒径大小在贮存过程中不发生变化；(2)制剂粘度适宜较低，且不随贮存温度的变化而变化；(3)较好地自然分散在水中，且稀释液比较稳定。

    由于农药悬浮剂始终以浓缩悬浮液的形态存在，因此在贮存期间，尤其是长期贮存可能会出现化学不稳定性，此外，更经常存在着物理稳定性问题。这通常牵涉到三个方面：(1)粒子间因存在相互作用而引起絮凝和聚集现象；(2)奥氏晶体长大现象；(3)因重力作用导致的分层和粒子沉积现象。要保持农药悬浮剂贮存期物理稳定性，就必须通过配方和加工工艺控制悬浮物积聚、沉降和晶体生长。

    乳油(EC)是目前常用的农药剂型，其中含有大量的二甲苯等有机溶剂，既浪费石油资源又会造成环境的污染，并且由于溶剂的可燃性，在运输、贮藏及容器的选择上也受到限制。有鉴于此，全部或几近不使用有机溶剂，以水为基质的水乳剂既浓乳剂(Emulsion in water,EW)和微乳剂(Microemulsion,ME)受到人们的重视。

    水乳剂(浓乳剂)和微乳剂都是将液体或半固体农药有效成份分散在水中而制得，其中的有效成份必须在水中长期稳定。在激烈的搅拌下，借助适当的乳化剂将原药分散于水中，然后加入稳定剂、防冻剂等助剂调制成的乳状或透明液体，是一种经时稳定的分散体系。水乳剂与微乳剂二者不同之处在于分散在水中的有效成份的粒径不同，前者为0.1-50μm，外观为乳白色；后者粒子超微细，为0.01-0.1μm，外观透明或接近透明。配制微乳剂需用乳化剂的量通常比配制乳油或水乳剂时的用量都要大，有时用量高达30%。因此，微乳剂目前只适宜用于果树、蔬菜等高附加值作物。

    悬浮乳剂(Suspoemulsion,SE)是由不溶于水的农药原粉和原油，借助各种助剂的作用，配制成以水为分散介质的稳定的高悬浮乳状体系。它由乳浊相和连续相构成，两相中均有一种或一种以上的活性成份，但连续相中的活性成份以固体分散物的形式存在。因而具有悬浮剂和水乳剂的优点，避免了农药乳油和可湿性粉因有机溶剂和粉尘对操作者的毒害以及对环境的污染，贮运也比较安全，并且，其性能优异，生物活性比较高，药效也比较持久。

    可以预见，在不久的将来，悬浮剂将逐步取代可湿性粉而成为农药的主要剂型，并带动悬浮剂(SE)、水乳剂(EW)和水分散粒剂(WDG)等农药剂型的发展。

    2、剂型的选择

    农药剂型的种类较多，即便是水性化剂型，也有几种。某一种农药配制成何种剂型为合适，首先要根据化合物的性质，并从靶标对象的需求出发，比较各种剂型的优缺点，且还要考虑合适的施用方法等，多方面衡量才能作出比较适当的选择。在剂型的确定中，一般来说，才能作出比较适当的选择。在剂型的确定中，一般来说，化合物的理化性质是关键因素。充分了解活性成分的理化性质，包括熔点，在一定范围的物质中的溶解度、挥发性、亲脂性、水解作用及光化学稳定性等，对于剂型的研究开发是至关重要的。

    任何一种剂型，最关键的是确保其性能，确保药剂释放至靶标作用点，并充分发挥其效能。剂型对农药喷雾质量和滞留性都会产生很大的影响。农药制剂可通过助剂的加入改变其动态表面张力这个重要参数。因此，选择的助剂不同，加入量的多少以及助剂与有效成份的选择的助剂不同，加入量的多少以及助剂与有效成份的比例都在很大程度上影响农药的喷雾雾化和沉积过程，从而直接影响农药在植物体表面尤其叶面分布以及液滴在叶面上的位置和液滴大小；并影响有效成分的滞滴在叶面上的位置和液滴大小；并影响有效成分的滞留，滞留的沉淀物进一步行为，以及从作物表面到靶标留，滞留的沉淀物进一步行为，以及从作物表面到靶标的转移效率；且对药剂的叶面渗透作用及其所产生的生物活性也有很大的影响。

    农药发展一个重要趋势是高效能化。这固然与农药有效成分的生物活性有关，但在很大程度上亦受到农药剂型以至制剂的具体组成影响。并且，农药有效成分的某些不足是可以通过剂型的改进得以弥补的。这一点，在农药混配剂中得到比较充分的体现。农药的合理混配能够提高药效，扩大防治范围，降低毒性，减少用量，低生产和使用成本，节省劳力，延缓有害生物抗药性的产生和发展，延长现有农药品种的使用寿命，以至开辟新的用途，从而达到以较少的投入取得较大的效益。广州市化工研究所的科技人员根据杀菌剂作用原理，利用我国丰富的硫磺资源，在八十年代初研究开发成功的40%多菌灵-硫混合悬浮剂，广泛应用于粮、棉、油、蔬菜、甜菜、果树以及花卉等作物，防病增产效果比较显著，成为我国最大吨位的农用杀菌剂之一，长盛不衰，产量还在不断扩大，显示出混配悬浮剂的优越性。

    显然，水性化剂型为农药的高效能化创造了一定的条件，尤其是悬浮剂，一种由难溶或不溶于水的固态和液态农药加工成的包含多相组合的水性化新剂型，对于配制不同性能成分的混合制剂具有广泛的适应性。

    可以说，农药中的很大一部分，包括有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯及杂环类的一些化合物都可以配制成水性化剂型。当然，在配制过程中，有时可能会遇到各种困难，但亦可以相信，随着农药剂型的深入研究，技术的不断进步以及农药助剂的迅速发展，许多困难是会迎刃而解的。在这里，值得指出的是，有机磷农药占国农药很大的比重，或许在今后一段比较长的时间仍会维持这种状况，而有机磷农药剂型又多为乳油，因此，在进行有机磷农药品种调整，用低毒安全的品种替代高毒品种的同时，有必要通过剂型的改造，尤其要积极进行新剂型如水性化剂型及其相关助剂的研究开发，以水作分散介质替代大量有机溶剂，尽量减少乳油的比例，并加大新剂型的推广应用的力度，逐步以新剂型替代乳油。这在某种意义上对于产品结构的调整也会起到比较重要的作用。

    3、结语

    新剂型的研究开发赋予农药新的功能、新的特征和新的用途，并使之达到高效、低毒安全、经济、省力以至更新的目标。水性化剂型明显地提高了农药的安全性，减少了对环境的污染且性能，因而符合可持续发展的需要，并受到人们的高度重视，具有广阔的发展前景。

    '十五'期间，我国许多农药企业开始有意识地开发农药新剂型，然而多数企业却难以把握正确方向，进入一种'随大流'、'赶时髦'的怪圈，不管合理不合理，适合不适合，甚至对新剂型还没弄清是怎么回事，就开始开发，结果可想而知。如何正确引导企业开发农药新剂型已成当务之急，从事剂型研究的农药科研机构对此又有什么样的看法？

    问：针对我国农药企业在剂型开发方面出现的怪圈，企业到底应持怎样的理念？

    答：我国是原药生产大国，也是制剂生产大国，但剂型结构不合理一直存在。由于长期大量施用高毒有机磷农药，使乳油占有相当大的比例，严重制约了新药的应用和剂型的更新。'十五'期间，我国开始逐步与国际接轨，逐步禁止高毒农药的产销，并积极推广高效、低毒、低残留新药及环保型新剂型，对我国农药结构调整起到了很好的推动作用。但是，在剂型结构上我国与发达国家相比仍有不小的差距。这使很多企业认为，应加速淘汰乳油、可湿性粉剂等传统剂型，全面发展新剂型。我认为，这一想法有一定的道理，但不全面。从剂型本身看，任何一种剂型的存在都是有道理的，多种剂型并存才能较好地适应不同层次、不同品质的产品需要，以及市场的不同需求。从近几年国内外主要剂型分布对比分析看，我国剂型所占比例与国外仍有一定的差距。国内乳油所占比例偏高，主要是因为高毒有机磷农药吨位过大；而国外水剂所占比例较高，是与大面积推广转基因作物，从而大量施用草甘膦有关。但国外剂型结构变化是相对平稳的，虽然新剂型逐年增加，乳油等老剂型仍占相当比例。所以说，新剂型不是万能的，目前不可能完全取代老剂型。因此，企业应冷静看待现阶段农药剂型结构，应有一个客观科学的认识，切不可盲目发展。企业在加强技术开发的同时，把产品做精做强，才是硬道理。

    问：那么，企业在剂型开发中应如何做起？而在开发新剂型中，从技术层面看又该重点考虑哪些因素？

    答：农药企业开发剂型，首先应优先发展新剂型。所谓新剂型，是指对环境友好，能降低、缓解农药污染的剂型，如水乳剂、水悬浮剂、水分散粒剂等，此类剂型在欧美发达国家已普遍推广应用，开发新产品应首先从此类剂型入手。这种意识绝大部分企业都有。但对于如何使原药与新剂型有机结合，开发出生命力强、有竞争力的产品，许多企业就很茫然。那么，如何科学开发新剂型呢？首先，要深刻理解和领悟新剂型的特点和内涵。以水乳剂为例，其主要是以水基为载体取代油基，形成水包油体系。显然，水乳剂的特性决定了在制作中要排除与水亲合、易水解，不易形成油相液体的品种。因此，根据原药性质，开发相应的剂型十分重要。其次，要考虑农药原药的价值与剂型的匹配性，这是经验和技巧的结合。一种高价值农药或上市不久的新药，亦或是高效、低毒、低残留产品，与之相对应的理想剂型首先应是环保的新剂型。而对环境污染大的剂型如乳油、可湿性粉剂等不应在考虑之列。国内许多企业由于缺乏必要的技术支持，只好让'白马王子穿上乞丐的衣服'，这使开发出的产品不伦不类：药是新的，但剂型陈旧，不上档次，也缺乏竞争力，严重影响产品的寿命。这种状况往往又会使企业产生一种危机感，开始盲目开发新剂型。比如有的企业要将多菌灵开发成水分散粒剂，问其原因，是因为剂型新颖，殊不知就多菌灵的价值，制成水分散粒剂会使产品的成本翻一番。其实从剂型合理性来讲，水悬浮剂应当是该产品的最佳搭配。因此，开发新剂型时，要综合考虑各种因素，方能研制出真正优质的产品。

    再有就是开发适合国情的剂型。不论是新剂型，还是老剂型，开发出的产品一定要适合国情，要能被市场广泛接受。如水乳剂，既能很好地解决制剂的水基化，也使产品价格大幅降低，普遍受到市场欢迎。目前由于国际原油价格高扬，以及社会对环境的日益重视，水乳剂很自然地被市场所接受。其实从技术层面看，欧美发达国家开发水乳剂比中国至少要早十几年，但就目前市场开发力度及品种发展速度看，中国已领先了。这是因为中国农药市场乳油实在太多了，需要进行水性化改造的产品也太多了。这就是现阶段中国的国情。而随着我国农村集约化耕作的出现，大面积快速施药已是必然趋势。与之相适应的将是超低容量喷雾剂的运用，而在此方面中国的经验和成果都十分有限。就超低容量喷雾剂而言，不仅可以大大减少用药量，而且可以降低包装成本和劳动强度，在发达国家此技术已相当成熟。但在中国，由于农村的特殊情况，限制了该剂型技术的普及。不过可以预言，未来几年，此种剂型会有较大发展。

    问：企业在开发剂型中应注意什么？

    答：企业开发剂型，有三大问题不容忽视。

    其一，应适度开发复配制剂。上世纪八九十年代，由于农药紧缺以及施药落后，复配制剂为解决此类矛盾起到了很好的作用。但客观地说，复配制剂真正能显著增效的品种不多，甚至有些复配制剂是有悖科学的。一些登记产品如吡虫啉与三唑磷复配，显然没有认真考虑飞虱和螟虫发生的时间是较难同时的，这就意味着有一种有效成分被白白浪费，不仅造成了药剂损失，更会造成环境污染。当前国际上比较成熟的市场是发展高品质单剂，并进行单剂的相互搭配，不仅可以减缓交互抗性，有效控制农药的滥用，而且可以节约成本，降低污染。这是值得提倡和借鉴的。

    其二，要提高老剂型的有效含量。现阶段要快速地将中国市场上的可湿性粉剂全部改造成水分散粒剂，或者将大多数乳油改成水基化制剂是不现实的。一个比较可行的办法是在原有剂型基础上提高制剂的有效含量。可以说，在我国农药市场到处充斥着低含量乳油、可湿性粉剂，这是中国农药的悲哀。国外早已是70％、80％甚至90％的产品了，而我国还在不断地生产登记10％甚至百分之几的产品。这种现象的出现，虽然有技术上的瓶颈问题（如助剂、药械等），但现阶段的技术水平已完全可以克服，起码比新剂型改造容易得多，只是企业有没有这样的远见而已。

    其三，新剂型需进行大量应用研究。这是目前普遍存在的一个问题。评判一个产品的优劣，剂型是一方面，更重要的是应用效果。目前很多企业对新剂型很热衷，心情可以理解，但切忌盲目，要有的放矢。尤其是在将油基改成水基时，稍不注意就会出现防效问题，导致产品开发失败，经济损失惨重。制剂开发是否成功，最终看市场的认同度，新剂型、高防效当然会有一个较理想的市场。因此，对企业来说，剂型一旦改造后，一定要进行相应的实验，方可进行大批量生产。

   【观点】：其实发这篇帖子，并不是为了说明谁优谁劣，两种剂型其实都有各自的优点。更多的从技术配方层面上来说明，一个剂型真正意义上的环保好坏，我们做剂型的心里是清楚的，在热门炒作微乳剂ME的现实状况下制剂开发者应该有个清醒的认识。

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1.水乳剂和微乳剂是替代老剂型乳油(EC)的一对孪生子。

1.1.水乳剂(Emulsion in Water)，剂型国际代号Ew，曾称浓乳剂(Concentrate Emulsion)。是将液体或与溶剂混合制得的液体农药原药以0.5-1.5微米的小液滴分散于水中的制剂，外观为乳白色牛奶状液体。

1.2.微乳剂(Microemulsion)剂型代号征，是液体或与溶剂配制成的液体农药原药分散在含有大量表面活性剂的水溶液后，所形成的透明的或半透明的溶液。

1.3.EW和ME的微观特点

水乳剂的结构特点是液态农药被分散成1微米左右的乳化微粒所形成的乳化液。微乳剂是液态农药在较高浓度表面活性剂的作用下，形成10-100纳米(0.01- 0.1微米)的微粒，它“钻”进了过量表面活性剂所形成的胶束之中。多数情况下还需加入增溶剂使胶束溶胀，以便能更多的包裹农药微粒。因此，微乳剂是农药乳化作用的极限。只要保证乳化剂和增溶剂的条件，便自发形成。微乳剂的生产控制简单。而水乳剂处于热力学的不稳定状态，不能自发形成，它必须借助特定的外力作用，以形成均匀的乳化液粒，因此，生产过程的控制相对复杂。EW和ME都必须通过二年以上的经时稳定考核，在实验室条件下通过常规的冷热贮藏试验。对不添加黏度调节剂的水乳剂，继续加入乳化剂和增溶剂，便可转化成微乳剂。

2.EW和ME的市场登记和应用情况

   水乳剂和微乳剂的一系列研究成果近年来在生产中得到了广泛应用，推广速度均达到50％以上，至2003年，在我国登记的水乳剂农药品种已达61个(其中国内企业48个，外国企业13个)，微乳剂品种为75个(均为国内企业)。一个值得注意的动向是，目前我国已成为微乳剂生产品种最多的国家，而在国外，主要研究和推广的品种是水乳剂，至今几乎没有一家外国公司在中国登记和推广微乳剂，因此，有必要对水乳剂和微乳剂的成果应用进行进一步的比较和研究。

3.微乳剂的优点

1)生产投资少，控制简单，易于掌握和推广。

2)研究开发方便，中小企业的实验室都可开展，不需象水乳剂那样，需粒度分布仪，黏度仪等大型设备配套和检测。

3)由于添加了大量表面活性剂，一般田间药效比乳油高5—10％。

4.微乳剂和水乳剂的应用比较

1)水乳剂的配方组成简单，液态原药配制水乳剂几乎不用溶剂。水乳剂用大量的水取代苯类有机溶剂，所添加的流变剂一般从食品添加剂中选取，是国际公认的对环境安全的农药新剂型。微乳剂所需用的有机化工材料(乳化剂和增溶剂)比水乳剂高，生产成本高于水乳剂。

2)微乳剂中一般需添加10％左右的增溶剂，(主要为亲水性的直链或支链的醇、酮等)，这些物质尽管急性毒性与二甲苯相当，但均为亲水性的极性溶剂，更易渗透到作物内部，但同时也溶入农田和水源，要清除和分离比苯类非极性溶剂更困难，慢性毒性不可忽视。故对环境和食品安全增添了新的威胁。就工厂而言，这一剂型今后很难打开国际市场。

3)由于微乳剂自身的结构特点，注定了微乳剂中活性物质含量一般最高仅在25％左右，而不可能象水乳剂那样制成高浓度的制剂，例如60％丁草胺EW，450g／L的咪鲜安Ew等。

4)对于生长期短的蔬菜等品种和水田中，建议要慎用微乳剂，建议不要把带有增溶剂的微乳剂作为室内卫生用药。

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