农药剂型博客

作者：蔡 翔，谭 剑，马冬星   美德维实伟克（中国）投资有限公司

摘要：制备流动性好、耐贮藏稳定性好的农药悬浮剂，对配方中所使用分散剂的要求很高。本文详细阐述了农药悬浮剂中分散剂的作用机理，对美德维实伟克公司的REAX和POLYFON系列木质素分散剂产品在制备性能良好的农药悬浮剂配方中的应用进行了详细介绍。

所谓农药悬浮剂（Suspension Concentrate， SC）是指不水溶固体农药或不混溶液体农药在水或者油中的分散体。农药悬浮剂以水为分散介质，将原药、助剂（包括润湿分散剂、增稠剂、稳定剂、pH调整剂和消泡剂等）经湿法超微粉碎制得的农药剂型。该剂型的优点是可与水任意比例均匀混合分散，不受水质和水温影响，使用方便，不易污染环境，是可直接或稀释后喷雾的理想剂型。

性能良好的农药悬浮剂，与该农药产品的生产制备、贮藏运输及后续实际农业应用直接相关。而对于性能良好悬浮剂的标准，不同的相关人员都有各自的定义标准。研发工程师将良好悬浮剂定义为生产时可自由流动，在 -20℃ ~ +55℃温度条件下存储两年时间中可以避免或者减缓粘度的增加，以及两年后可从容器中轻松完全倒出的产品；生产工程师将良好悬浮剂定义为可以简单、直接和经济的方式进行生产的产品；最终使用产品的农民将良好悬浮剂定义为有能力购买和可以在硬水或软水中与其它药剂混合及喷洒的产品。而制备性能良好的农药悬浮剂，对配方中所使用的分散剂的要求很高。本文详细阐述了悬浮剂中分散剂的作用机理，对美德维实伟克公司（Meadwestvaco Co.）的REAX和POLYFON系列木质素分散剂产品在制备性能良好的农药悬浮剂配方中的应用进行了详细介绍。

1. 原药表面对分散剂的吸附

Tadros和其他研究人员发现，悬浮剂中原药表面吸附或粘附分散剂的含量是影响其性能的最重要因素。吸附达到平衡时，原药粒子表面上吸附的木质素磺酸盐的数量超过5mg/m2，该悬浮剂具有足够高的分散稳定性和防凝聚能力。

表1. POLYFON H对不同农药原药的分散稳定性



表1描述了POLYFON H分散剂在不同农药表面上平衡吸附度以及相同活性成分的水分散液的可悬浮性。正如这些数据所显示的那样，原药悬浮率与原药表面吸附POLYFON H的多少有直接依赖性。当原药表面的木质素分散剂的平衡吸附量较高时，水分散液的可悬浮率也较好，说明该悬浮剂具有较好的分散稳定性和防凝聚能力。

2. 木质素分散剂在农药悬浮剂配方开发中的应用

2.1 生产低粘度高固含量的悬浮剂

悬浮剂成品在约10~20转/秒（r?s-1）的剪切速率下的粘度为500~1000毫帕?秒（mPa?s）。悬浮剂中可添加的固体重量含量应该可达40~70%，尽管还可开发固含量更高的悬浮剂，但通常需要纯度非常高的活性成分和表面活性剂，必须采用多重研磨工艺和具备多种粒子尺寸分布，后者对于成品悬浮剂的流动能力和稳定性是必需的。

Meadwestvaco实验室通常采用低磺化度的木质素磺酸钠制备500g/l SC，表2和表3分别是基于REAX 907和POLYFON H的典型悬浮剂的配方。

表2. 莠去津500 g/L SC

典型特性：粘度为250±30 mPa?s（剪切速率D=10 r?s-1），平均粒子尺寸5±0.5微米。

表3. 敌草隆500 g/L SC

典型特性：粘度为1000±50 mPa?s（剪切速率D=10 r?s-1），平均粒子尺寸3.5±0.5微米。

2.2 避免或减缓悬浮剂体系粘度的增加

粘度增加实际上是由于不同温度相互的结果，一方面当温度升高时，分散剂从原药粒子表面脱落，悬浮剂开始出现凝聚，导致体系粘度增加；另一方面，当温度接近冰点时，分散剂会在溶液中沉淀，结果与分散剂脱落相似，体系悬浮剂粘度也增加。木质素分散剂可以避免或者减缓-20℃ ~ +55℃温度条件下存储两年时间中悬浮剂体系粘度的增加。

当使用单一的分散剂制备SC时，Meadwestvaco公司推荐使用REAX 907或POLYFON O等低磺化或中磺化的木质素。除了分散剂外，通常在悬浮剂中添加1~5%的乙二醇或丙二醇作为抗冻剂，以避免配方发生低温凝固。
以利谷隆 500g/l SC为例，选用中等磺化度的木质素REAX 83A和低磺化度的木质素REAX 907在同一条件下进行不同温度稳定性试验，结果分别如表4所示。

表4. 不同分散剂对利谷隆悬浮剂存储稳定性的影响

注：1. 所有助剂使用浓度均为2%；
        2. 所有药剂配方在指示温度下保存28天；
        3. 剪切速率D=10r?s-1。

从表4可以看出，在低温条件下，磺化度低的REAX 907体系中粘度急剧下降，原因如前所述，在冰点以下时，分散剂会在溶液中沉淀，从而导致体系悬浮剂粘度也增加；但是加入一定量的抗冻剂乙二醇抗冻剂之后，可以极大的提高体系的稳定性。而温度升高时，磺化度高的REAX 83A体系的粘度急剧增大，这是由于分散剂的磺化度越高，溶解性越高，分散剂越容易从原药表面脱落，从而导致体系的粘度急剧增大，稳定性降低。因此磺化度高的分散剂比低磺化度分散剂的高温贮存稳定性差。

处理存储温度影响的另外方法是使用具有不同磺化度的分散剂搭配使用，这与乳油使用不同乳化剂搭配类似。Meadwestvaco公司经常推荐使用的产品配方包括：POLYFON H/REAX 88B – (80/20)、(90/10)，REAX 907/REAX 83A – (80/20）、（90/10），可以看出低磺化度分散剂通常是作为主要的分散剂。

仍以利谷隆 500g/l SC为例，表5所示REAX 907和REAX 83A的80/20混合分散剂对体系存储稳定性的影响。混合分散剂总共使用2%的量，拼混了1.6% REAX 907和0.4% REAX 83A。

表5. 混合分散剂对利谷隆悬浮剂存储稳定性的影响