农药剂型博客

高德霖 

　　农药制造厂商，尤其是欧洲的农药制造厂商，已经意识到有发要生产适用范围宽的广谱性农药产品。单活性成份的制剂极省能满足这类宽范围的要求。为些，已经开发出组合性的复合产品，它们最多大概可包含4种具有互被作用的生物活性成份。这类产品具有若干附加的长处；免去临时桶混；减省产品的库存量；节约时间和费用；减少对作物喷药次数。
　　如果被组合的和活性成份在理化和生物性能上彼此相容，那么开发这类组合产品相对比较容易。这些活性成份可以组合成乳油（EO）、水剂（SL）、悬浮剂（SO）、可湿粉（WP）和水分散粒（WDG）等一类熟知的剂型。但如果在活性成份的有效组合中存在不相容的情况，便不能将其配制成通常的剂型。工业上业已开发出新技术，可将上述不相容的活性成份组合成某类包含十相或多相的剂型。如若先将活性成份溶于油中或经微细化之后再分散地连续介质中，便能使它们自于最相宜的物理状态以保持其生物效能。一经制得稳定的各相，就可将它们组合在一,以制成具备上述各项优点的单包装产品，同时了对过去不相容的活性成份提供了组合在一起的可能性。
　　包含多相组合的最新产品，便是所谓的悬乳剂（Suspension emulsions 或Suspoemul-sions,缩写为SE）。悬乳剂系由乳浊相和连续相构在，两相中均含有一种或一种以上活性成份，但连续相中的活性成份固体分其物的形式存在。这就是说，悬乳剂是由稳定的蛋黄浆型似的乳液与悬浮液组合成的剂型。
　　本文将论及这些新体系的历史北景，概述近年来为开发稳定悬乳剂提出的各种方法，同时还介绍本研究室新近开发出的一种制备悬乳剂的新方法。本文将论及这些新体系的历史景，概述近年来开发稳定悬乳剂提出的各种方法，同时还介绍本研究室新近开发出的一种制备悬乳剂的新方法。 
   
历史背景和现有技术

　　制备悬乳剂现有5种方法，即调整连续相的粘度以减弱相分离的倾向；使用含氯溶剂以调整边疆相和乳浊相的密度，使其更为匹配；利用聚乙烯醇使胶体稳定，些法由日本住友公司开发，新近又为山士公司采用；利用苯二甲酸酯作为乳浊相的溶剂，些法由赫司特公司开；使用高分子分散剂，些法由ICI公司开发。
　　粘度调整法
　　采用调整多相体系粘度的方法已经制成若干商品。但是显著提高粘度会造成产品在制造和处理方面的困难，而这可能是克服相之间的不相容性所必需的。
　　密度调整法
　　利用含氯溶剂作为乳浊相的基料以调整和组合的密度使其更为匹配，人而降低相分离的倾向。但务须确保自于固体分散相的活性成份在该溶剂中只有很低的溶解度，以便防止或减少晶体长大的问题。些外，有些含氯溶剂是环境所不能接受的。
　　胶体稳定法
　　日本住友公司提出用聚乙烯醇作为胶体稳定剂以克服乳浊相的聚并和／或乳浊相在固体分散相上的油化现象。此方面近年来也为山道士公司年赏识。新近，拜耳公司将聚乙烯醇用作浓乳液的胶体稳定剂，并认为些方法可降了液的毒性。故当将聚乙烯醇用地悬乳剂时，这一点也可能是其附带的优点。
　　苯二甲酸酯溶剂法
　　赫司特公司在研究如何将高溶点（＞70摄氏度）活性成份分散相与低熔点（＜70摄氏度）活性成份组合在一起，他们地申请另为NO.33291的欧洲专利做过考察。该专利认为，熔融状的低熔点活性成份能够成工地加另一种高熔点活性成份的水分散体系中。然而他们指出，在许多场合下，低熔点固体因冷却所出现的固化现象会使全它凝聚并继面造成高熔点固体分散体系的不稳。他们建议采用其它方法，即用溶剂特别是苯二甲酸烷基酯或它们与芳烃民的复合溶剂溶解低熔点固体组份，然后再与高熔点活性成份的水分散体组合起来。如此，便可避免上述麻烦。不过，与前面提到的含氯深剂相似，在使用这类极性溶剂时，务须确保分散于连续相中的活性成份极少溶于该油相，以防止在贮存期间出现诸如晶体长大一类的问题。
　　高分子分散剂法
　　业已发现，县乳剂存在的问题之一是因乳浊相的加入致使分散于水中的固体缺失表面活性剂，引起固体分散系的不稳和絮凝。IOI公司的工作人员试图利用某类被称做梳形表面活性剂的新的高分子接枝共聚物。它们具有一个高分子骨架，其上接枝上许多高分子共聚物侧链，构成类似于梳子的形状。这类表面活性剂对固体分散物具有特别牢固的吸力，但不溶于油，对乳浊相没有或很少亲和性。
　　人们对于悬乳剂的高兴趣，以及就此领域提出的众多专利（均以上述5类方法为基础），都说明以上各种方法对制备悬乳剂均有一定的价值，但又并非是万灵的。
　　在所有上述方法中，如若已经具备了稳定的固体分散系，则剩政的最复杂的因素便是乳浊相。乳浊相固有其热力学的不稳定性，有关的开发研究都力图使其稳定，防止聚并以及在固体分散物上的油化。一种可能的解决方案是在悬乳剂中使用微乳。其长自在于微乳的自发形成和热力的学稳定性。但制备微乳目前广泛采用大容量的表面活性剂。这会降低制剂中农药的含量，而且固体分散相在表面活性剂中的溶解会导致Ostwald熟化问题。笔者等在1986年曾提出过一个开发悬乳剂的方案，这个方案目前大体上仍然适用。其内容如下：
　　（1）通过选择合适的溶剂和结晶抑制剂使油相中的溶解度问题成为最小，油相在可能遇到的所在温度条件下都就完全是液体；
　　（2）制备稳定的乳液；
　　（3）制备固体含是尽可能高的县浮液；
　　（4）通过精心选择每个活性成份的物理形态，使化学不相容性降到最低程度；
　　（5）在可能的包装范围内精以筛选以便使包装选择达到最优化。
　　对以上和项准则所做的考虑表明，制备出稳定乳液是决定悬乳剂最终稳定性的最为重要的因素，它促使笔者们就些作出一步的研究。 稳定乳液的开发
　　有关文献认为，稳定乳液趋向于粒子尺寸小于1微米，最好小于0.5微米的乳液。　
　　
回顾

　　对现有的高稳定乳液产品所作的回顾表明，合成和天然胶乳便是这类稳定乳液的典型代表。胶乳极省或没有任何聚并的倾向，面聚并则是乳液不稳定的共性。为此，在开发多相农药制剂用的稳定乳液体系时，是很值得研究使用胶乳的。已经有人研究在农药体系中使用高分子胶乳。Feinberg曾研究含有农药的高分子乳液，其中的活性成份是在聚合之前预先溶在单体中的。虽然这类方法可以制得稳定的乳液，使活性成份包含在聚合物之中，但并不适用于宽范围的活性成份，而且在聚合过程中因引入相互矛盾的因素，会使问题复杂化。Kangas则不同，他研究将制利胶乳与农药进行组合，并详述如何在高于农药熔点的温度政形成稳定的乳液。陶氏公司的试验证实确能生成乳液，但进一步的工作表明，该乳液只能在窄温度范围内保持稳定。些外，要求在农药熔点以上的湿度制备乳液，对于大规模生产来说是危险的，而且也不宜作为制备乳液的通用方法。为些，现有的各种方法均因其操作方面的问题和产品的热稳定性不佳而未被采用。
　　笔者等曾指出过，为悬乳剂制备稳定乳浊相的重要依据一，是必须保证油相在最终产品可能遇到的任何湿度条件下都稳定，并府为只要做到这一点，就能避免Kangas体系所遭致的各种摩烦。
　　
早期实验

　　早期曾尝试将在－10摄氏度~＋55摄氏度条件下不出现活性成份相层析的油相与胶乳组合在一起，结果所得组合物在加工过程中或在加工之后迅速发生凝结。不过也有一些样品呈现中等在稳定性，它们随所胶乳的批次而异。但当向它们仔细加入不同数量的经选定的表面活性剂后，便可形成高稳定性的乳液。些中稳定性不仅表现在加工过程中，也表现在宽范围的贮藏条件下。
　　在尚无较好方法测定上述稳定乳液的粒子尺寸时，暂时使用显微镜观察。结果表明，它们由极小的乳滴构成，很难与胶乳粒子相区别。这就是说，水胶乳能显著改善液的稳定性，该乳液系由水不溶性农药解于水不溶性溶剂中构成。些方法可供工业规模制备稳定的水包油分散体系，在分散的乳滴中包含有活性成份；即便当活性成份县有较高的熔点，也无须加热。
　　经考察表明，宽范围的溶剂、农药、胶乳和表面性剂都可适用于本发明。可以认为，本方法在选择制剂的组份、组合方法和组合次序上都有宽的自由度。
　　在制备由乳胶稳定的水包油乳液时，经观察最初形成的乳滴尺寸为1－100微米，但随着时间推移乳滴趋于减少。据认为，这是困为胶乳与乳滴结合形成一种具有可观数目的小粒子分散体系，例如尺寸为 0.03-20微米，尤其是0.1-2微米的不粒子。但也可能有某些个别乳滴，其尺寸要大于上述范围。
　　如若在初始乳液形成时就有胶乳存在，则乳滴一经形成随即与胶乳组合。别一种方法是在有水存在时，活性成份的油溶液先与乳化剂组成乳液，之后再与胶乳组合。这一方法一般用于活性成份为液体或低熔点固体（熔点＜70摄氏度）的场合。熔点高于70摄氏度，在非水溶剂中有相当溶解度的活性成份，虽然一般说也可用此法加工，但若将其加工成诸如悬浮液一类剂型往住更为相宜。不过，也有这样的情况，将熔点高于70摄氏度的活性成份溶于油中可提高其生物活性。
　　将活性成份的油溶液配制成具有要求的液滴尺寸的初始水分散系时，须使用表面活性剂。表面活性剂可加至连续相，其HLB值宜在12－20之间；也可加至分散相，其HLB值宜小于12。
　　宽范围的非离子、阴离子、阳离子、两性表面活性剂或者两种或两种以上乳化剂的混合物都可使用。用于乳化非水相的表面活性剂应与胶乳和胶乳中可能存在的表面活性剂相容。适宜于形成稳定的水包油乳液的乳化剂，诸如聚乙氧基醇，聚烯氧基烷基酚或聚烯氧基共聚物。表面活性剂的数量必须足以保证在添加胶乳前后都方便地形成乳液，且不会引起胶乳的凝聚。因为，将油相与胶乳、合适的表面活性剂组合生成稳的乳油相的方法是可取的。所有的操作步骤都可在常温下进行，生成的乳液在各种必要的贮藏标准条件下都是稳的，并无聚并的趋向。无须使用流变调节剂以稳定乳液，样品在贮存期间未测出粒度的变化。其他的长处是活性成份有好的水解稳定性；胶乳浓乳可无限稀释；乳浊相可以与包含电解质（诸如离子化的农药和液体肥料）的水相相容；便于大规模生产；由胶乳稳定的浓乳液在生物效能上与其他类型的等价工业制剂相同。乳液的详细考察
　　
    当配备了粒度测定装置之后，笔者便能对上述稳定乳液作更详细的考察。用胶乳稳定的标准乳液是由有机磷农药配制成的，含量为300克／升。试验中考察了乳液的生成以及贮存条件对长期稳定性的影响。将有机磷农药溶解在足够数量的二甲苯中，温度降至－10摄氏度仍可保持均相溶液。加入合适的表面活性剂和胶乳，通过高剪切混合以制备出供试验用的制剂。（图1，略）示出在制备上述标准乳液中所用胶乳的典型粒度分布。（图2，略）示出剪切操作持续的时间对标准乳液粒度分布的影响。该胶乳体积平均直径的典型植为0.3微米。通过高剪切操作，乳液的粒度分布从最初的宽范围双分散系统逐渐移向最终的窄范围分布。后者已接近于所使用的原胶乳的粒度分布。
　　经证明，该标准乳液的理化特性在宽温度范围都很稳定。在55摄氏度贮存3个月或在－10摄氏度冻结3个月，粒度均无变化。样品在实验室中贮存3年，物理特性未见变化，活性成份也无损失。但若在上述标准乳液中省去胶乳，便可在贮存期间观察到乳滴逐渐增大（图3，略）。这会引起乳液的严重膏化，并在制备后的数天内出现完全的相分离。提高温度，上述现象发生更迅速。
　　这些研究清楚表明，以上体系为开发高稳定性的水包油浓乳液提出了一种新方法。它不仅适用于水包油浓乳液本身，还可用以与固体水分散体系组合。进一步的工作证明，这类剂型是可以生产的。
　　
　　乳液的制备

　　在20－50摄氏度搅拌条件下，制备出由胶乳稳定的水包油乳液。根据胶乳、农药活性成份和表面活性剂类型的不同，油相中可包含100－800克／升的农药和100－500克／升的胶乳。乳液可先配制，之后再加入胶乳；也可将农药的非水溶液加至胶乳中。曾采用过各种不同的搅拌方式，从简单的摇动到超声、高剪切混合，包括砂磨等。究竟采用何种方法，选用什么温度，以及达到平衡需要多少时间等，都取决于活性成份、溶剂、胶乳以及表面活性剂的性质和数量。
　　
分散组份

　　在包含2种活性成份的悬乳剂中，固体分散组分既可定制，也可使用某一商品悬浮剂。满足后者的条件是些产品可供使用，且又符合拟议中最终制剂的需要。第二组份也可以是水溶性的，存在于最终组合物的水相中。例如，它可以是水溶性的农药，或者可将水不溶性农药转变成水溶性的衍生物。也不排除将水溶性的组份加至某悬乳剂中，该悬乳剂包含有经胶乳稳定的乳浊相。为此，可生产出这样一种制剂，它所包含的农药，有的存在于乳浊相，有的分散于水连续相，也有的直接溶解在水相中。
　　
三种典型悬乳剂的制备

　　IPU悬乳剂：将48克氟草定－（1－甲基庚基酯）和84克辛酸4－羟基－3，5－碘苯甲腈酯（Ioxynil octanoato)溶解在100克9碳 芳烃油“Soprophor 4 D 384”（罗纳一普朗克产品），构成所谓油相。再将此油相加至230克三元胶乳“Vinamul 1817”（Vinamul Ltd产品）和30克水经高剪切混合30分钟制得的胶乳分散液中，形成约500克含有农药的胶乳分散液。然后再加入580克的异丙隆商品水悬剂“Arelon”（赫司特产品），经5分钟混合，便制得最终产品IPU悬乳剂。
　　
    种子处理剂：将38克丁苯吗啉(Feopropimorph)在高剪切混合条件下加至以下表面活性剂胶乳分散液中，该分散液油5克表面活性剂“Atlox 4991”（ICI Specialities产品）和35克三元胶乳“Vinamul 18171”和20克水经15分钟混合制得。然后将其加至780克事先制好的含量为700克／千克的林丹悬浮液中，再加入经气流喷动研磨后的福美双75克和TiO230克并予以均化。最后将黄原胶浓缩液作为平衡剂加入，配成1立升的产品。它稳定，流动性很好。当将其以每千克种子22毫升的用量应用于油菜籽时，所生成的涂层远优于使用于苯吗啉盐酸盐制成的标准商品。
　　胶乳基乳液与电解质溶液的组合物：将700克毒死（Ohlopyrifos）溶解在300克二甲苯中，取其中的430克加入5克表面活性剂'pestilizer B'(stepan产品)，并将些油相在高剪切条件政与250克三元胶乳'vinamul 18171'混合，搅拌持续时间为1小时。加水至1升即为产品。取100克该品加至900克氮、磷、钾（9：9：9）肥料溶液中，便制成一种稳定的不产生膏化现象的组合物。采用类似的制备方法，但不加胶乳，配制成的组合物理性能上不稳定，静置不搅拌会迅速膏化。
　　
　　结　论

　　本文讨论了将胶乳在县乳液中用作为乳液稳定制的可能性。本工作的主要目的虽然是乳液的稳定化，但胶乳在这类制剂中应用还带来额外的好处，特别是当胶乳属于成膜型的场合。诸如上述的种子涂层以及住宅虫害控制均可以人些获益。
　　对于悬乳剂的总体稳定性面言，提供稳定的乳液被府为是关键性的。将包含有农药的油相与表面活性剂的胶乳组合，只需进行最省量的加工操作便或获利元聚并倾向的极稳定的乳液。这使制剂工作者有可能将稳定的乳浊相与其中包含有水分散固体和水溶性农药盐类、液体肥料等电解质的第二相即水连续相组合在一起，甚至能成功地制备出一种在所有和相中均饮食有农药的制剂，例如某种在水连续相中还溶解有农药的县乳液。