（农药学专业论文）农药胶囊的研究与开发.pdf

浙江工业大学硕士学位论文 农药胶囊的研究与开发 摘要 农药胶囊剂系将一定量的原药及助剂填充于水溶性的空心胶囊中 制成，它以水溶性的胶囊壳将农药包裹，不仅能有效阻止农药向人体 转移，减轻农药在使用过程中对人体造成的伤害，而且能有效阻止农 药向周围环境漂移散失，减轻对环境污染；农药胶囊是一种加工容易、 使用方便的农药新包装技术和新剂型，能够有效地降低劳动强度、提 高劳动效率，符合当今农药剂型加工的发展趋势。 本论文从农药胶囊使用的特殊要求出发，以水溶性膜的快速水溶 性机理为理论基础，对主材、助剂、填料等胶粉组分进行一系列的筛 选及优化实验，最终确定制备农药胶囊壳的较佳组分配方为： 聚乙烯醇4 4 2 ，丙烯酰胺2 0 o ，z j u t - d 4 5 03 3 ，z j u t - e f w 1 3 ，羧甲基纤维素1 3 ，聚乙烯吡咯烷酮1 3 3 ，甘油3 3 ，聚乙 二醇1 3 3 。 本论文从医药胶囊壳的制备工艺出发，以蘸模法作为农药胶囊壳 的制备方法，并对其工艺参数进行了一系列的优化实验，确定了农药 胶囊的制备工艺和最佳工艺参数： 制备工艺：溶胶一蘸胶一干燥一拔壳一切割一质检一套合。 主要工艺参数： t t 1 溶胶：按胶粉水乙醇= 3 5 3 的比例投料，并搅拌，然后加热至 6 0 ，待完全熔融后停止搅拌，于4 5 保温炖胶2h ，静置脱气待用； 2 蘸胶：模具预热至7 5 后，涂适量植物油，将其浸入上步所得 溶胶中，停留3 5s ，缓缓拔离，然后置于8 0 左右快速成型； 3 干燥：将蘸胶后的模具置于1 0 0 烘箱中继续干燥1 5h 。 最后分别以8 0 炔草酯可湿粉、8 0 乙氧嘧磺隆可湿粉、8 0 氟 虫腈水分散粒剂、2 5 戊唑醇乳油、4 烟嘧磺隆油悬浮剂为填充物 加工制备了5 个农药胶囊剂，并对其性能进行测定，结果表明，加工 成胶囊剂后，产品不愉快气味消失或减轻，防止了农药与人体的直接 接触，使用方便计量准确，所制备的胶囊兑水稀释时，其分散、乳化 稳定性均未发生变化，而且粒子的悬浮稳定性有所提高。 关键词：农药剂型，农药胶囊，配方设计，加工工艺 i i i 浙江工业大学硕士学位论文 t h er e a s e a r c ha n dd e v e l o p t e n to n p es t i c i d ec a p s u l e a b s t r a c t p e s t i c i d ec a p s u l ew a so n eo fp e s t i c i d ef o r m u l a t i o n st h a tw a sm a d eb y f i l l i n g t h ew a t e r - s o l u b l eh o l l o w c a p s u l ew i t h c e r t a i np e s t i c i d e t h i s p e s t i c i d e f o r m u l a t i o nh a dt h ev i r t u e so fr e d u c i n gu s e r sh a r mt h r o u g h p r e v e n t i n g t h e p e s t i c i d e st r a n s f e r r i n g t ot h eb o d i e sa n d r e d u c i n g e n v i r o n m e n t a lp o l l u t i o nb ye f f e c t i v e l yp r e v e n t i n gp e s t i c i d e sd r i f t i n ga n d s p r e a d i n gd i r e c t l yt ot h ee n v i r o n m e n t i t su s ed o s ew o u l db em o r ea c c u r a t e a n di tw a sc o n v e n i e n tf o rr e d u c i n gt h el a b o ri n t e n s i t ya n di n c r e a s i n gl a b o r e f f i c i e n c y p e s t i c i d ec a p s u l ew a sak i n do fn e wf o r m u l a t i o n sa n di t s a p p e a r a n c ew a sc o n s o n a n tw i t ht h et r e n do fc u r r e n tp e s t i c i d ef o r m u l a t i o n s d e v e l o p m e n t i nt h i sp a p e r , t h ef o r m u l a t i o n so ft h ep e s t i c i d eh o l l o wc a p s u l ew a s d e t e r m i n e db a s e do nt h e p a r t i c u l a r i t i e s o fp e s t i c i d e c a p s u l e a n d w a t e r - s o l u b l em e m b r a n e t h r o u g ht h es i e v i n ga n do p t i m i z a t i o ne x p e r i m e n t s t h eo p t i m a lf o r m u l a t i o n so fp e s t i c i d ec a p s u l ew a sa s c e r t a i n e dw h i c hw a sa s f o l l o w s ：p v a4 4 2 ，a c r y l a m i d e2 0 o ，z j u t 一4 5 03 3 ，z j u t f 1 3 ， p o l y e t h y l e n eg l y c o l1 3 3 ，c m c1 3 ，p o l y v i n y lp y r r o l i d o n e1 3 3 ， 浙江工业大学硕士学位论文 g l y c e r o l3 3 t h eo p t i m a lt e c h n o l o g yp a r a m e t e r so ft h e p r e p a r a t i o no fp e s t i c i d e c a p s u l ew a sd e t e r m i n e db ye x p e r i m e n t sb a s eo nt h et h e o r i e sa n dm e t h o d sof t h ep r e p a r a t i o no fm e d i c i n ec a p s u l e s t h em a jo rp r o c e s so fp r e p a r a t i o nw a s a sf o l l o w s ：s o l d i p d r y d e m o l d c u t q u a l i t y n e s t t h em a i n t e c h n o l o g yp a r a m e t e r s ： 1 s o l ：t h em i x t u r et h a tw a sm a d e u po f p o w d e r , w a t e ra n de t h a n o lw a s s t i r r e da n dh o r e dt o6 0 a n dt h e i rb e s tm a t e r i a lr a t i ow a s3 ：5 ：3 a f t e rt h e m i x t u r ec o m p l e t ed i s p e r s i n g ，t h es t i rw a ss t o p p e d ，a n dt h e nt h em i x t u r ew a s p r e s e r v e df o rt w oh o u r sa t4 5 2 d i p ：t h ec a p s u l em o l dw a sc o v e r e db ys u i t a b l el i p i da f t e rp r e h e a t e d t o7 5 i tw a s d i p p e di n t os o la n ds t a y e df o r3 - 5s t h e ns l o w l yp u l l e da w a y a n dm o l d e dq u i c k l ya ta b o u t8 0 3 d r y ：t h ed i p p e dm o l dw a sp u t t e di n t ot h eo v e nt od r yf o r1 5ha t 1 0 0 f i n a l l y ，f i v ep e s t i c i d ec a p s u l ep r o d u c t sw e r ep r e p a r e dr e s p e c t i v e l yb y f i l l i n g 8 0 w po fc l o d i n a f o p - p r o p a r g y l ，8 0 w po fe t h o x y s u l f u r o n ， 8 0 w go ff i p r o n i l ，2 5 e co ft e b u c o n a z o l e ，4 o do fn i c o s u l f u r o ni n t o h o l l o wc a p s u l e ，a n dt h e i rp r o p e r t i e sw e r em e a s u r e d t h er e s u l t ss h o w e dt h a t t h e yw e r ec o n v e n i e n t ，a s c e r t a i n i n gd o s a g ea n dt h e i rs m e l ld i s a p p e a r e do r d e c r e a s e d - h e nt h e yw e r ed i l u t e dw i t hw a t e r ，t h e i rd i s p e r s i o na n de m u l s i o n s t a b i l i t yw e r ew e l l ，a n di t sc o n d u c i v et ot h es u s p e n ds t a b i l i t yo fp a r t i c l e st o v 浙江工业大学硕士学位论文 p r o c e s sp e s t i c i d e si n t oc a p s u l e s k e y w o r d s ：p e s t i c i d ef o r m u l a t i o n s ，p e s t i c i d ec a p s u l e s ，f o r m u l a t i o n d e s i g n , p r o c e s si n g 符号说明 p o 透油系数 w 滤纸质量的变化 f t 膜厚 s 膜面积 t 放置时间 p 最大载荷 b 试样宽度 f t 试样厚度 s 秒 h j 、时 d 乡毛 g 克 m l 毫升 e c 乳油 w p 可湿性粉剂 w g 水分散粒剂 o d 油悬浮剂 m e 微乳剂 s c 悬浮剂 s l ”可溶性液剂 e w 水乳剂 p v a 聚乙烯醇 h p m c 羟丙基甲基纤维素 p v p 聚乙烯吡咯烷酮 c m c 羧甲基纤维素 s t o k e s 公式“：一2 二：1 2 = 超 浙江工业大学硕士学位论文 浙江工业大学 学位论文原创性声明 本人郑重声明：所提交的学位论文是本人在导师的指导下，独立进行研究工 作所取得的研究成果。除文中已经加以标注引用的内容外，本论文不包含其他个 人或集体已经发表或撰写过的研究成果，也不含为获得浙江工业大学或其它教育 机构的学位证书而使用过的材料。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均 已在文中以明确方式标明。本人承担本声明的法律责任。 作者签名： 日期：年月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保 留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。 本人授权浙江工业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行 检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于 作者签名： 导师签名： 1 、保密口，在年解密后适用本授权书。 2 、不保密口。 ( 请在以上相应方框内打“4 ”) 日期：年月 日 e t 期：年月日 1 浙江工业大学硕士学位论文 第一章农药剂型的发展状况及趋势 农药加工是农药工业的重要环节，大多数农药原药必须加工成一定的剂型后 方可施用于农业生产中，是农药商品化的最后一步。农药剂型研究主要包括四个 方面：剂型加工技术和方法，剂型加工所需助剂的研究开发，剂型加工的工业化 生产工艺和设备，以及同剂型和制剂相关的毒理学和农药应用工艺学研究。 剂型加工与原药生产是紧密衔接的农药生产过程。长时期来农药a n t 主要是 为了把农药原药加工成为具有一定分散度、理化性质稳定、便于计量、便于田间 配制后施用或直接喷施的各类剂型和各种相关的制剂。剂型的好坏直接影响农药 的效果和应用。 近十多年来农药剂型和制剂加工受到了严重挑战，对农药制剂提出了更严格 的要求，如三废污染、残留、安全等问题。在发达国家，要求禁止使用芳香烃溶 剂的呼声迫切，尤其是在蔬菜、果树上使用乳油遭到了强烈的抵制，并通过立法、 提高农药登记注册条件等办法来加以管制【2 】，从1 9 9 3 年起，美国及西方发达国家 相继颁布条款，用甲苯、二甲苯作溶剂的农药剂型不再登记，1 9 9 9 年起已波及到 发展中国家。因此，当今时代对农药剂型提出了更高的要求【3 】，走“绿色化”道路， 创制高效、低毒、低残留的新品种，加大“三废”的无公害治理力度，推广使用 与环境相容性好的农药新剂型产品，才能使化学农药具有更强的生命力。 研究开发无芳烃、无粉尘、对环境友好、对人员安全的环保型农药新剂型是 当今农药剂型发展的重要方向【4 1 。一些安全、经济、省力的剂型正在研究并已有 应用，他们将代替那些对环境污染严重、毒性高、用量大的剂型。过去占统治地 位的剂型一乳油( e c ) 、可湿性粉剂( w p ) 、粉剂( d p ) 和颗粒剂( g r ) 愈来愈受到冲 击 5 】。目前，剂型加工研究的主要方向是制造具有下述功能的制剂：降低毒性，提 高安全性；减少污染；减轻对作物的药害；对使用者更安全；便于使用，节约劳 动力；节约能源，降低价格；提高生物利用率；向着水性化、水可分散固体型、 控制释放型、综合功能型的方向发展。 浙江工业大学硕士学位论文 1 1 水基化制剂 水基化制剂是以水取代有机溶剂作为主要基质的制剂，主要包括以下种剂型： 新型乳油( e c ) 、可溶性液剂( s l ) ，微乳剂( m e ) 、水乳剂( e w ) 、悬浮剂( s c ) 、油 悬浮剂( o d ) 、悬乳剂( s e ) 等，正在逐步取代以有机溶剂为基质的乳油，既可节约 大量的能源又可减轻对环境的污染，还可减少对生产者、操作者的健康危害。 1 1 1 新型乳油( e c ) 乳油由农药原药按规定的比例溶解在有机溶剂中，再加入一定量的农药专用 乳化剂而伟0 成的均相透明油状液体；加水能形成相对稳定的乳状液。传统的乳油 中使用了大量的有机溶剂( 甲苯、二甲苯等) ，在各国农药总剂量中所占的比例非 常大，每年不仅耗费数十万吨的有机溶剂，造成石油资源的大量浪费，且易产生 药害和贮运不安全、严重污染环境。这一问题已经引起国内外相关部门和广大农 药科技人员的高度重视，在一些国家芳香烃溶剂有被禁止使用的趋势；特别是在 蔬菜、果树上应用芳香烃溶剂配制的乳油，遭到强烈的抵制。但乳油作为农药制 剂的主要剂型之一，也有着自身的优点：制剂中有效成分含量较高、贮存稳定性 好、使用方便、防治效果好、加工工艺简单、设备要求不高等，已推广应用了数 十年，所占比例和数量较大，短期内取代困难尚多。 近几年来，各国在这些问题的解决方面做了许多工作，对传统农药乳油进行 了改进，主要有以下几个方面：选用更安全、环境相对友好的的有机溶剂如甲 基萘、乙基萘、异氟尔酮、二甲基甲酰胺、醇类、溶剂油类等；以水、矿物油 或者植物油代替有机溶剂；不用有机溶剂制作乳油。提高乳油的含量，研究 开发高浓度乳油【6 】。加强乳油配方、加工工艺研究，严格保证乳油的质量。乳油 在未来的农药制剂中仍占重要地位，同时对传统乳油的改进工作将会继续下去， 取代或部分取代传统乳油的新剂型将会不断出现。 2 浙江工业大学硕士学位论文 1 1 2 可溶性液剂( s l ) 可溶性液剂是由农药有效成分与任意所需的助剂及其他溶剂组成的均一、透 明的液体制剂，不含可见的外来物和沉淀，用水稀释后可形成真溶液的液体制剂， 药剂是以分子或者离子状态分散在介质中，其中包括以水为介质的水剂( a s ) 。可 溶液剂容易加工，具有低药害、毒性小、易稀释、使用安全和方便等特点，且具 有良好的生物效应。但对原药性质要求较苛刻，应在水中或者某极性溶剂中溶解 度非常高。可溶性液剂是农药基本剂型之一，在各国都占有相当的份额。在国外， 2 0 世纪9 0 年代英国此剂型的销售额约占整个农药的1 7 ，美国占1 6 ，法国占 1 3 ，很多产品都在万吨以上。国外在中国登记注册的有4 1 安达( 草甘膦) 、2 0 百草枯( 克无踪) 、4 8 排草丹( 苯达松、灭草松) 、2 5 虎威等3 0 多个品种，有相 当的吨位在中国推广，而且呈逐年增加趋势。目前，我国农药加工制剂中可溶液 剂也有相当的份额，约占1 5 , - - 2 0 e 7 】。该剂型是以水为基质的“绿色制剂 ，在 未来应该有比较广阔的发展空间。 微乳剂( m e ) 农药微乳剂( m i c r o e m u l s i o n ，m e ) 是农药有效成分或其有机溶剂溶液和水在表 面活性剂存在下形成的热力学稳定、各向同性、光学透明或半透明的分散体系【8 】。 农药微乳剂具有如下特点：闪点高，不燃不爆炸，生产、贮运和使用安全；不用 或少用有机溶剂，环境污染小，对生产者和使用者的毒害小，有利于生态环境质 量的改善；对植物和昆虫有良好的渗透性，吸收率高，低的剂量就能发生药效； 水为基质，资源丰富，但乳化剂用量较高，产品成本较乳油略高或者相当；包装 容易；喷洒臭味较轻，对作物药害及果树落花落果现象明显减小。是具有发展前 景的环保型新剂型。 微乳剂的加工一般是将农药原药、乳化剂充分混合后，边搅拌边慢慢加入水 中，搅拌均匀即可【9 】，生产投资少，控制简单，易于掌握和推广；研究开发方便， 中小企业的实验室都可开展；但也有比较难解决的问题存在，主要是要解决制剂 的化学稳定性和物理稳定性。一般而言，微乳剂的物理稳定性主要考察制剂外观， 浙江工业大学硕士学位论文 以及加水配制成药液，均保持外观均匀、透明、稳定。原药质量、助剂种类及其 用量、制备方法都是直接影响外观的因素，应首先考虑原药适配性问题，乳化剂 和溶剂的选择非常关键，否则极易发生结晶和转相，所选用的乳化剂h b l 值应符 合原药对h b l 值的要求。制备微乳剂通常选择浊点高的非离子和阴离子表面活性 剂的复配乳化剂，可充分发挥表面活性剂之间的协同效应，制备透明温度范围较 宽的水包油微乳剂产品。对一般微乳剂的浊点指标建议定为5 4 ，以确保微乳 剂产品一般不会处于浊点温度之上，从而保证其制剂质量稳定【l 们。通俗来讲，制 剂应澄清透明，且能以任何比例加水形成澄清透明的药液，则该制剂质量在理化 性状方面基本合格，使用后不影响药效。化学稳定性方面主要是防止原药的水解、 分解等，可通过加入合适的酸碱、p h 调节剂及其他稳定剂来解决。所用水的质量 对微乳剂的质量也有一定的影响，主要是水中c a 2 + 、m 9 2 + 会破坏非离子表面活性 剂的亲水亲油平衡，引起微乳剂浊点的降低，从而导致微乳剂透明温度区域变窄； 因此当配方乳化剂确定之后，应当选择合适的水质。 今年来，我国农药微乳剂才真正进入研究和发展阶段【l 。由于微乳剂自身的 结构特点，。注定了微乳剂中有效成分含量一般最高仅在2 5 左右。目前有关微乳 剂的工业化、产品及应用的报道不多，还处于初级阶段。为数不多的品种如国外 有8 氰戊菊酯、5 高效氯氰菊酯等微乳剂商品在蔬菜、棉花的主要虫害防治上 表现出良好的效果。现在国外农药微乳剂的研究已涉及卫生用药、农用杀虫剂、 杀菌剂、除草剂等各领域，且正在深化和扩展。考虑到微乳剂所需用的有机化工 材料( 乳化剂和增溶剂) 较多，会对食品等产生污染，消除和分离比苯类更难，而 且在喷洒时易漂移，对其他生物产生药害。因此，对农药微乳剂不能盲目推广， 对生产期短的蔬菜等品种和水田慎用，更不要在室内卫生、食品卫生上用。但是， 它巨大的优越性表明了它的发展具有很大的潜力，代表了当今农药发展的趋势。 在不久的将来，微乳农药的各组分之间关系的研究必将上升到一个理论的高度。 微乳农药在2 1 世纪的农药领域里将会不断改进不足的地方，占领重要的市场份 额，为防治病虫害做出更大的贡献。 4 浙江工业大学硕士学位论文 1 1 4 水乳剂( e w ) 水乳剂又称浓乳剂或粗乳剂，是一种以水为连续相的水包油( o w ) 混合体系。 通过加入适当的助剂及特殊的加工工艺，使油相以细小微粒均匀地分布在水相中 【1 2 】。粒径一般在0 1 - - - 1 0u m 之间，外观通常为乳白色液体，放入水中有较好的乳 化分散性。从某种意义上讲，它是一种液液相水悬浮剂。因此，研究思路与s c 有一定的相似之处。所需助剂一般有乳化剂、分散剂、稳定剂、增稠剂、抗冻剂 等。选择适当的乳化剂才能形成良好的水包油体系，绝大多数情况下，如果当水 油相混合后外观不成乳白色，说明水包油体系难以形成，油相在水中不能达到稳 定的微粒状态。分散剂可使微小油珠较均匀地分散在水相中，减缓聚集速度，并 能有效拓展乳化剂的用量空间，减少工业化生产时的操作难度，而且在产品使用 时也可有效提高制剂在水中的自分散能力。稳定剂是指对活性组分起化学稳定性 的助剂，为了降低某些活性组份的分解率，必须加入适当稳定剂，它包括在油相 中和在水相中的稳定剂，要根据实际情况有针对性地选择，这也是水乳剂研制的 难点之一，需通过大量的试验方可解决。加入适当增稠剂调节制剂的黏度在一定 范围内可缓解其油水分层的问题。要注意的一点是水乳剂一般其热贮稳定性要优 于常温贮存稳定性，这与其他剂型刚好相反，所制水乳剂在研发过程中更应注重 其常温稳定性及冷贮稳定性的考查。有些水乳剂品种，将其放入( 5 4 2 ) 环境中 贮存数月后( 排除化学稳定性因素) ，外观仍没有明显变化，但这并不能说明配方 没有任何问题，因为一旦将它放入冷冻室( 一1 0 或1 5 ) 贮存2 4h 后，再放置常 温下，解冻后，就立刻出现了破乳现象。这与制剂受冷后液体表面张力发生改变 有关。这一现象的提示是：在水乳剂的研制中没有经过严格冻融试验的配方是不 成熟的。 水乳剂用大量的水取代了芳香类有机溶剂，所添加的粘度调节剂一般从食品 添加剂中选取，是国际公认的对环境安全的农药新剂型。水乳剂可制成高质量浓 度制剂，我国目前农药水乳剂发展很快，有逐步取代农药乳油的趋势。如1 9 9 8 年 国外公司在我国登记的水乳剂品种只有2 种，到2 0 0 3 年增长到1 3 种。在这种 形势影响下，近年来，我国水乳剂得到了较快的发展，如2 0 0 3 年我国登记的水 乳剂品种( 不含卫生上用的水乳剂和同一品种重复登记的水乳剂) 已有4 1 种。2 0 0 6 浙江工业大学硕士学位论文 年又研发出3 0 毒死蜱水乳剂、2 5 丙环唑水乳剂、 5 0 乙草胺水乳剂等。 但真正商品化的品种不多，产量很小。因此，我国在发展水乳剂时，要深入进行 配方研究、降低生产成本，且迫切需要如材料学、生物学、植物学、病虫防治学 等多学科的密切配合，以期研制出各种功能，适用于水乳剂剂型的配套助剂，同 时须加大宣传力度，正确导向。水乳剂无着火危险，对人、畜和植物低毒，对环 境安全，随着配方技术的发展，经济上的竞争力日益增强，水乳剂将获得较快发 展。目前，国外主要研究和推广的农药剂型就是水乳剂【i3 1 ，水乳剂在国外发达国 家发展很快。已有几十个商品化品种。其中尤以英国发展最迅速，1 9 9 3 年水乳剂 占整个剂型不足1 ，而5 年后即1 9 9 8 年已占5 。目前，已有3 6 个农药有效成 分用来加成工水乳剂。国外农化公司在我国2 0 0 4 年农药登记中有1 3 个品种，像 6 9 精恶唑禾草灵( 威霸) ，4 5 咪鲜胺( 施保克) ，2 5 戊唑醇( 富力库) 、6 0 丁草 胺( 特帅) 、5 0g ls 氰戊菊酯( 来福灵) 等产品，用在棉花、大豆、花生、香蕉、 梨、苹果、水稻等作物上。 1 1 5 悬浮剂( s c ) 水悬浮剂( s u s p e n d i n gc o n c e n t r a t e ，s c ) 是农药有效成分和分散剂、润湿剂、 稳定剂、消泡剂、防冻剂等分散在基质水中而形成的高分散、稳定的悬浮体雎钔。 该剂型具有如下优点：无粉尘危害，对操作者和环境安全。以水为基质， 没有由有机溶剂产生的易燃和药害问题。与可湿性粉剂相比，允许选用不同粒 径的原药，以便使制剂的生物效果物理稳定性达到最佳。悬浮剂在水中扩散良 好，可直接制成喷雾液使用。比重大，包装体积小。悬浮剂具有可湿性粉剂和 乳油的优点，一度被称为“划时代”的新剂型【l 5 1 。 适合加工成悬浮剂的物质其熔点往往比较高( 6 0 ) ，在水中稳定且溶解度 极小，溶解度不随温度变化而变化。加工时，根据活性物质的物化性质如极性、 水中溶解度大小、是否是金属络合物等，选择合适的具有润湿、渗透和分散作用 的表面活性剂及悬浮物理稳定体系。虽然有些物质的水中溶解度较大如吡虫啉、 甲霜灵等，但通过选择合适的表面活性剂系统，其亦可加工成稳定的水悬浮剂， 且无任何结晶产生。众所周知，在高电解质浓度存在的情况下，加工水悬浮剂比 6 浙江工业大学硕士学位论文 较困难，但像代森锰锌、硫酸铜、氧氯化铜等一些金属络合物，只要选择合适的 高分子表面活性剂，加工成经时稳定的悬浮剂也不困难。水悬浮剂的加工成本一 般低于同等规格的可湿性粉剂。总之，悬浮剂不需任何有机溶剂，因此在某种意 义上，其比水乳剂、微乳剂对人和环境更安全。a n - r - 水悬浮剂的技术难点在于【l 6 】： 农药悬浮剂在贮存期间，尤其是长期贮存可能会出现化学不稳定性，此外经常存 在物理稳定性问题。这通常有三个原因：粒子间因存在相互作用而引起絮凝和聚 集现象；奥氏晶体长大现象；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，可通过选择适当的分散剂、润湿剂、稳定剂，砂磨时间及所用珠子 的大小、数量等来解决。近年来，悬浮剂在理论和加工技术等方面取得了重大 进展，其稳定性问题也得到了较好的解决，这些促进了悬浮剂的迅速发展【18 1 。国 外已有数百种悬浮剂开发投入生产，如1 0 多来宝( 醚菊酯) 悬浮剂、5 锐劲特( 氟 虫腈) 悬浮剂等。我国自1 9 9 7 年开始研制悬浮剂以来，开发其制剂品种已达数百 种，如2 5 溴氰菊酯悬浮剂、2 0 抑食肼悬浮剂等。至2 0 0 3 年，我国开发投产 的悬浮剂已达2 7 0 个，制剂数比2 0 0 2 年增长1 倍以上。l o 多年来，国内许多研究 单位把研究精力集中在预防悬浮物的沉降上，使药液分离的情况得到了很大改善 19 1 。悬浮剂是代表当代农药制剂技术发展方向的一类重要剂型并且已经成为我国 农药制剂中很有竞争力的新剂型。 1 1 6 油悬浮剂( o d ) 油悬浮剂( o d ) 是农药有效成分和分散剂、润湿剂、稳定剂、消泡剂、防冻剂 等分散在基质矿物油或植物中而形成的高分散、稳定的悬浮体。与水悬浮剂的区 别就是它以油为基质，油的黏度一般比水大。油悬浮剂有两大系列：一种以矿物 油为载体，一种以植物油为主要载体，而且用植物油作载体的油悬浮剂更具有环 保特色【2 0 1 。但是此种制剂研制难度较大，主要是油性助剂选择面不宽，通常用于 水悬剂的助剂较难适用于此种剂型。油悬浮剂使用时，制剂须在水中形成高分散 性的悬浮液，这就首先要求载体植物油，在水中有良好的乳化分散性，因此 植物油的乳化状态则是配制成败的关键。植物油悬浮剂有着鲜明的特点：从环 7 浙江工业大学硕士学位论文 保角度来看，它是水基化、颗粒化绿色制剂的一个很好的补充，可以适用于在水 中稳定性差、制粒较难的农药。由于以植物油作载体，对靶标有良好的亲合性， 可更好地发挥药效。生产工艺相对简单，基本与水悬浮剂s c 相同。应用时， 不像水基化制剂对助剂要求那么高，基本不需加入其它增效剂。特别适用于多 种喷雾制剂，如低容量喷雾制剂( l v ) 、超低容量喷雾制剂( u l v ) 等，较耐雨水冲 刷【2 1 1 。目前在我国植物油悬浮剂品种非常少，这与它的实际应用价值是不相称的。 因此，大力开发植物油型悬浮剂十分有益，市场前景也相当广阔。 1 1 7 悬乳剂( s e ) 悬乳剂是由不溶于水的农药原药及各种助剂在介质水中分散均化而形成的稳 定的高悬浮乳状体系 2 2 1 ，也可定义为是由一种或一种以上不溶于水的固体原药和 一种油状液体原药在各种助剂的协助下，均匀地分散于水中，形成的高悬浮乳状 液体，有人称之为三相混合物，也有人称之为多组分悬浮体系 2 3 1 。悬乳剂是一个 三相的稳定体系，具有悬浮剂和水乳剂的优点，打破了只以固体或液体原药配置 的单一剂型，实现了固液体原药同时存在的混合剂型，为固态原药和液态原药的 混合使用提供了一个新的可能性。该剂型具有高悬浮率和高分散匀质性，良好的 贮存稳定性，有较高的闪点，有低的易燃性和雾滴飘移性【2 4 ，2 5 2 6 1 ，因此对环境较安 全；有效成分粒径较小，所以生物活性更高 2 7 2 8 ；对使用者皮肤刺激性和毒性减 小。但并不是所有的液体原油和固态原药都能复配在一起制成悬乳剂，除了要考 虑混剂的增效作用和扩大作用谱外，还要考虑以下条件 2 9 】：原药和原油在水中 稳定，不易分解或水解。原药和原油在水中溶解度低，且溶解度随温度变化不 大。原药在原油中的溶解度也必须低。近年来，国内外开发出了一系列悬乳剂 商品，并取得了显著的经济效益和社会效益。目前，农药悬乳剂品种有均三氮苯 氯代乙酰基苯胺类悬乳剂( 如4 0 乙草胺莠去津悬乳剂、4 0 异丙甲草胺莠去津 悬乳剂等) 和3 0 三环唑异稻瘟净悬乳剂等。今后随着农药混合制剂的发展，农药 悬乳剂的品种将会不断增多。 浙江工业大学硕士学位论文 1 2 新型固体制剂 2 0 世纪8 0 年代以前，固体制剂是农药制剂的重要剂型。但随着对有机氯产品 使用的限制以及粉剂的粉尘、漂移和药效低等诸多问题，固体制剂的用量大大降 低。取而代之的是水分散粒剂( w g ) 、可溶粉剂( s p ) ，泡腾片剂( f b ) 和可分散片 剂( w t ) 等的大量使用，固体制剂的用量又有回升的趋势。这些剂型保持了粉剂使 用方便、工效高的优点，克服了粉剂易漂浮污染环境、有效利用率低的缺点。 1 2 1 水分散粒剂( w g ) 水分散性粒剂有时也称干悬浮剂，是一种在水中能快速崩解分散，并能使有 效成分在水中形成高悬浮状态的粒状化剂型 3 0 1 。将农药有效成分、分散剂、湿润 剂、崩解剂、消泡剂、粘结剂、防冻剂等助剂以及少量填料，通过湿法或干法粉 碎，使之微细化后，再通过喷雾干燥、流化床、挤压、盘式造粒等工艺造粒，便 可制得水分散粒剂 3 1 1 。该剂型的特点是崩解性、分散性、悬浮性好，有效成分含 量高，有的高达9 0 ，贮存期物理化学性能稳定，处理时无粉尘，流动性好，计 量和使用方便，贮运安全、包装费低，避免了可湿性粉剂在使用时的粉尘对操作 者和环境的污染、毒害等缺点。水分散粒剂药效与乳油相当。因此，水分散粒剂 兼有可湿性粉剂和悬浮剂的优点。高质量浓度水分散粒剂是未来农药市场最具竞 争力的产品之一 3 2 】。目前，很多水分散粒剂品种在国际市场上已有销售，如7 5 苯 磺隆、2 0 醚苯磺隆、9 0 莠去津、8 0 敌菌丹、8 0 代森锰锌等水分散粒剂。 近年来水分散粒剂在欧美得到迅速发展。我国对水分散粒剂的研究与开发还处于 起步阶段，目前存在以下问题：对其概念认识不清，将水分散粒剂和普通粒剂 相混淆，登记名称不规范统一；水分散粒剂的强度过大，水中崩解速度慢，悬 浮率低；生产工艺单一落后，无大规模成套的高效工业化装置。对水分散粒剂 的研究与开发将成为我国农药加工行业的迫切任务。 1 2 2 可溶性粉剂( s p ) 可溶性粉剂是指在使用浓度下，有效成分能迅速分散而完全溶解于水中的一 9 浙江工业大学硕士学位论文 种新的剂型，该剂型适用于对水有良好亲合性的农药原药品种，由于其较高的浓 度，因此其加工、贮运成本相对较低，加之它是固体剂型，又可用铝塑薄膜或水 溶性薄膜包装j 与液体剂型相比，包装成本大大降低了。随着原药合成技术的进 步，农药原药纯度的提高，制成该剂型的制剂含量越来越高，通常都在8 0 - - 9 0 之间，过去国内与国外同类产品的差距主要是在原药质量上，较低的原药纯度无 法制成高浓度可溶性粉剂。目前加工高浓度可溶性粉( 粒) 剂的工艺有几种：一是 喷雾冷凝成型法，原药和助剂通过热熔后，经喷雾自然冷凝形成粉粒状产品，如 敌百虫可溶性粉剂。二是粉碎混合法，将原药与助剂混合，经超微或气流粉碎后， 制得高浓度可溶粉，此工艺与可湿性粉剂基本相同。三是喷雾干燥法，将原药与 助剂制成水性溶液，经喷雾干燥直接制成可溶性粉剂，如多菌灵可溶性粉剂。值 得一提的是由高浓度可溶性粉剂而派生出的高浓度可溶性粒剂，因其大粒化无粉 尘污染，具有良好的市场前景。近年来，这种剂型产量上升，品种迅速增加。据 不完全统计，我国2 0 0 0 年登记的可溶粉剂有吡虫啉、草甘膦、多菌灵等1 1 4 个品 种，约占制剂总数的4 ，位居第三。 1 2 3 泡腾片n ( f b ) 泡腾片剂是一种片状粒剂，每片重3 0 - 5 0g ，又称粒霸，施用后利用片剂中 的碳酸盐与固体酸遇水发泡，释放出有效成分，几小时后，由于扩散剂的作用， 有效成分能均匀地扩散到稻田内的每一处，达到杀灭靶标的目的【3 3 】。泡腾片剂是 近年来出现的一种农药新剂型，它的出现给传统的农药使用技术带来了一场革命。 泡腾片剂主要由原药、填料、助崩解剂和稳定剂组成。农药原药既可以是除草剂， 也可以是杀虫剂、杀菌剂、杀藻剂和植物生长调节剂等。其加工方法是先将物料 混合，经过粉碎、造粒，再用压片机制成片状后干燥而成。通常以水溶性包装材 料如聚乙烯醇水溶性薄膜、水溶性纤维素或水溶性糊精包装成袋。日本等一些发 达国家在此领域处于领先水平，它的两大优点：一是省工、省时，使用方便，不 需要在机械帮助下施药免除了因机械故障或喷头堵塞造成的施药困难，其只需在 水田的几个点人工撒施即可达到防治效果；二是减少了对农器具的污染以及农药 对人体的危害。泡腾技术早期是应用于医药或食品领域，在农药上的应用时间不 1 0 浙江工业大学硕士学位论文 长。由于应用环境的不同，在技术要求上有较大差别，药食品由于所面对的对象 是人体一个相对封闭的有机体，而农药所面对的是一个较大的开放式空间， 此所制造的泡腾剂产品需要具备更好的崩解分散性能及更强的泡腾力才能使有效 成分较为均匀的分布，达到理想的防治效果，因此技术要求很高。近年来在日本 和欧美各国已有一些泡腾片剂产品进入农药市场，如5 0 氯磺隆、5 0 甲磺隆、1 0 醚磺隆泡腾片剂。我国也正在开展对泡腾片剂的研究，已登记的商品有1 8 苄磺 隆二氯喹啉酸、3 吡虫啉和2 5 吡嘧磺隆泡腾片剂等，但国内对此技术的研 究成果不多。 泡腾片剂代表了农药新剂型和新使用技术的发展方向，减少了使用者接触农 药的机会保证了使用者的安全。省去了施药器具的清洗和有毒容器的处理，有利 于环境保护。我国有近5 亿亩水稻种植面积，通过重点发展含除草剂的泡腾片剂， 研制出与我国各地杂草危害情况相适应的泡腾片剂的组成和配方，降低成本，泡 腾片剂必将有广阔的市场前景。 1 3 农药缓释制剂 缓释剂( b r i q u e t t e ，简称b r ) 是根据有害生物的发生规律、危害特点及环境条 件，通过农药加工手段，使农药按需要的剂量、特定的时间、持续稳定的释放， 以达到最经济、安全、有效地控制有害生物的剂型。缓释剂的优点【3 4 】：可以使 高毒品种低毒化，避免或减轻高毒农药在使用过程中对人、畜及有益微生物的急 性中毒和伤害，也可避免或减轻农药对环境的污染( 如在希腊由于在农业中使用缓 释剂，其水资源农药污染水平要比欧盟制定的可接受污染水平要低得多【3 5 】) ；可 使农药减少在环境中的光解、水解、生物降解、挥发、流失等，使用药量大大减 少，而持效期大大延长；由于药剂释放剂量和时间可以得到控制，因而药剂的 功能性得到提高，可延长农药的持效期、减少施药次数、降低用药量等。从总体 上看，缓释剂目前正处于研究和开发阶段，各种缓释剂的选材、制作方法、技术 指标、质量检验方法、释放速度与环境条件的关系等研究正在进行。虽然加工成 缓释剂可能会提高生产成本，但带来的经济、社会和生态综合效益是无法估量的。 缓释剂自2 0 世纪7 0 年代出现以来，受到普遍重视，预计未来缓释剂在农药制剂 1 1 浙江工业大学硕士学位论文 中可能会占有重要地位。 缓释剂依据其加工方法可分为物理型缓释剂和化学型缓释剂两大类【3 6 翊，物 理型缓释剂是利用物理方法加工制造的，其制造原理主要是利用包衣封闭与药剂 渗透、贮存体吸附与药剂扩散、药剂与贮存体溶解固化与药剂解析等。可分为微 胶囊剂、包结化合物、多层制品、空心纤维、吸附体、发泡体、固溶体、分散体、 复合体等。化学型缓释剂主要有3 种类型，自身缩合体、直接缩合体、桥架缩合 体。化学型缓释剂尚处在探索阶段【3 8 】。目前已商品化或已登记注册的农药缓释剂 约5 0 余种，其中以物理型缓释剂为主，其中工艺较成熟、品种较多、生产量较大 的仍然是微胶囊剂。 微胶囊剂是缓释剂的一种剂型，简称c s ，是指将有效成分( 芯料) 内包在囊壁 物质中的微小球体制剂，直径几微米至几百微米，其芯料物质是液体、固体或混 合物，可以通过囊壁缓慢释放。微胶囊起初是在5 0 年代由美国n c r 公司开发， 用于力敏复写纸的制造，其后在医药、化妆品、香料、农药等领域应用开发【3 9 1 。 在农药上，主要商业化的品种有甲( 乙) 基对硫磷、甲基嘧啶磷、杀螟硫磷、辛硫 磷等微胶囊剂。自美国佩恩沃特公司在7 0 年代中期推出第一个农药微胶囊剂一甲 基对硫磷微胶囊剂( p e n c a p m ) 后，相继有2 0 多个商品问世，但产量并小大j 。近 年来，微胶囊农药的研究开发在发达国家十分活跃，已制成微胶囊剂的有效成分 有杀螟硫磷、甲基对硫磷、除虫菊酷等2 0 多个品种。微胶囊化的杀虫剂、除草剂、 杀菌剂、杀鼠剂等已在发达国家广泛应用。我国对微囊化农药的研究和应用起步 较晚。沈阳化工研究院于7 0 年代开始研究微囊化技术，1 9 8 2 年才有第一个商品化 的微囊化农药2 5 对硫磷微胶囊剂。近年来，微胶囊剂的研究取得突破性进展， 目前已有对硫磷、辛硫磷等微胶囊农药的生产。由中国农业大学理学院吴学民副 教授和四川成都新朝阳生物化学有限公司合作完成的农药微胶囊剂，开创了新的 微胶囊剂力日工方法，采用无毒可降解载体为壳材料，加工工艺简单，操作容易， 成木低廉，解决了微胶囊剂研发与生产的关键问题，为农药微囊剂的推广和使用 创造了条件【4 1 1 。微胶囊剂是农药剂型中技术含量最高的一种，它将成为今后农药 新剂型的发展方晦- 4 2 , 4 3 】。 1 2 浙江工业大学硕士学位论文 1 4 小结 随着新农药的创制难度和经费开支的加大，以及可持续发展