（农药学专业论文）10％溴虫腈水乳剂配方及其物理稳定性规律研究.pdf

摘要 溴虫腈( c h l o r f e n a p y r ) 是由美国氰胺公司开发的一种含有三氟甲基吡咯结构的杀 虫剂，其作用机制独特，可有效防治小菜蛾px y l o s t e l l a 、甜菜叶蛾& e x i g u a 、甘蓝夜 蛾坛b r a s s i c a e 、菜蚜b b r a s s i c a e 等害虫，对抗氨基甲酸酯、有机磷和拟除虫菊酯类 杀虫剂的害虫和害螨具有较高的防效，尤其对抗性甜菜夜蛾和小菜蛾防效突出，因此 具有广阔的市场前景。目前已有关于溴虫腈悬浮剂、可湿性粉剂、微乳剂和乳油等剂 型的研究报道，但尚未见关于溴虫腈水乳剂的报道。农药水乳剂( e w ) 是目前国内 外主要发展剂型之一。溴虫腈难溶于水( 2 5 时溶解度为2 0 0m g l ) ，易溶于甲苯、 二甲苯、二甲基甲酰胺( d m f ) 等有机溶剂，具备加工成水乳剂的可能性。 本试验采用相转移法，通过对溶剂、表面活性剂的筛选和配伍，确定了1 0 溴虫 腈水乳剂的最优配方为溴虫腈质量分数为1 0 ；溶剂为甲苯，质量分数2 2 8 ；表面 活性剂e l 4 0 ，s 8 0 和农乳5 0 扩以质量比1 6 ：3 ：1 复配，总质量分数为1 0 ；蒸馏水 质量分数为5 6 7 。配方所制备的1 0 溴虫腈水乳剂各项指标合格，并且经常温、热 贮( 5 4 + 2 ) 8 0d 未出现析油、分层现象，所制备的制剂黏度小，倾倒性佳，利于 分装。 以此配方为研究载体，分别考察了乳化剂的结构、油水质量比、增稠剂、共乳化 剂、无机盐和加工工艺对水乳剂稳定性的影响。通过实验现象与微观分析相结合，研 究了不同因素与水乳剂物理稳定性的相关性。结果表明，体系稳定的关键因素为乳化 剂。稳定性体系的形成机理是：选择合适的乳化剂、油相密度以及合适的油水质量比， 提供足够的能量，形成具有液滴粒径小粒度分布均匀、液滴膜强度大、适宜的体系黏 度的高度分散体系。共乳化剂、增稠剂只能在一定程度上增加水乳剂的稳定性，不是 水乳剂稳定性的关键问题。而无机盐的加入往往会降低水乳剂的稳定性。本试验配制 的1 0 溴虫腈水乳剂的最佳配方，在未加入共乳化剂、增稠剂等助剂的前提下，制备 出稳定性好的水乳剂，在一定程度上证明了上述观点。 最后研究了1 0 溴虫腈水乳剂成分分析的高效液相色谱法，为溴虫腈水乳剂的工 业生产上的质量控制提供技术参考。 关键词：水乳剂；配方筛选；稳定性机理；溴虫腈 s t u d yo nt h ef o r m u l a t i o na n dp h y s i c a ls t a b i l i t yo fc h l o r f e n a p y r10 e w a u t h o r ：t a ny u - r o n g s u p e r v i s o r s ：c h ig u o - t o n g m a j o r ：p e s t i c i d es c i e n c e a b s t r a c t 1 1 1 ec h l o r f e n a p y ri sac h e m i c a lw i t ht h es t r u c t u r eo ft r i f l u o r o m e t h y l p y r r o l e w h i c hi s p r o d u c e db yt h ec o m p a n yo fa m e r i c a nc y a n a m i dc o m p a n y i tc a nc o n t r o lm a n yk i n d so f r e s i s t a n tp e s t , s u c ha spx y l o s t e l l a 。m b r a s s i c a ea n db b r a s s i c a e 。e s p e c i a l l yf o rt h es e x i g u aa n dpx y l o s t e l l a s of a rs o m ek i n d so fc h l o r f e n a p y rf o r m u l a t i o nh a v eb e e nr e p o r t e d e g s c ，w em ea n ds oo n t h ef o r m u l a t i o no fc h l o f f e n a p y re w h a sn e v e rb e e nr e p o r t e d e m u l s i o ni nw a t e r ( e w ) i st h et r e n do f 也ep e s t i c i d ef o r m u l a t i o nd e v e l o p m e n t s oi th a sa g o o dp r o s p e c t c h l o r f e n a p y ri sa b l et of o r me w b e c a u s ei th a sl i t t l es o l v e n c yi nw a t e ra n d g o o ds o l v e n c yi nt o l u e n ea n dx y l e n ep r o p e r t y u g ht h es c r e e n i n ga n da s s e m b l i n go fs o l v e n t , a n ds u f f a c t a n t t h eo p t i m u m f o r m u l a t i o no f10 c h l o r f e n a p ye ww a sd e v e l o p e da sf o l l o w i n gb yt l l ep h a s e t r a n s f e r - m e t h o d t h eo p t i m u ms o l v e n ti s2 2 8 t o l u e n e t h ep r o p o r t i o no ft h em i x t u r eo f s u r f a c t a n t , e l 4 0 ，s 8 0 ，a n d5 0 矿，i s16 ：3 ：l ，w h i c ht o t a l l yo e c u p i e d10 w e i g h to ft h e f o r m u l a t i o n t h eo t h e rc o m p o n e n tw a sd i s t i l l e dw a t e r , w h i c hi s5 6 7 o ft h ef o r m u l a t i o n m a d eb yt h ea b o v ef o r m u l a t i o n , t h ei n d e x e so ft h ec h l o f f e n a p y re wi su pt og r a d e t h e f o r m u l a t i o nh a db e e ns t o r e da tn o r m a lt e m p e r a t u r e o r5 4 士2 f o r8 0d a y sw i t h o u t o i l s e p a r a t i o na n dc r e a m i n gp h e n o m e n o n t h ev i s c o s i t yo ft h ef o r m u l a t i o ni sl o w , w h i c h m a k e si te a s i e rt op o u ro u ta n ds u b - p a c k a g e a f t e rt h ef o r m u l a t i o nw a sd e v e l o p e d ，t h ee f f e c to fd i f f e r e n tf a c t o r st ot h es t a b i l i t yo f t h ec h l o r f e n a p y re ww a ss t u d i e d , s u c ha st h es t r u c t u r ea n dd o s a g eo fe m u l s i f i e r , t h i c k e r , c o e m u l s i f i e r , i n o r g a n i c - s a l ta n dp r o d u c tp r o c e s s ，e ta 1 t h er e l a t i o n sb e t w e e nt h ef a c t o r s a n dt h es t a b i l i t yo fe w s y s t e mw e r es t u d i e dt h r o u g ht h em e t h o do fc o m b i n i n gt h ea p p a r e n t p h e n o m e n o n sa n dt h em i c r o c o s m i ca n a l y s i s t h ek e yf a c t o ri se m u l s i f i e r t h es i t u a t i o n so f f o r m i n gw e l ls t a b l ee ws y s t e ma r ea sf o l l o w i n g f i r s t l yi ti st os e l e c ts u i t a b l ek i n da n d d o s a g eo fe m u l s i f t e rw h i c hc a l lf o r mh a r df i l m s e c o n d l yi ti st os e l e c td e n s i t yo fo i lp h a s e i no r d e rt oa n t i - c r e a m i n g t h i r d l y , a p p r o p r i a t ev i s c o s i t yo fs y s t e mi sm a d eb ys e l e c t i n gf i t p r o p o r t i o no fo i lp h a s ew e i g h t f i n a l l y , i ti st oi n p u te n o u g he n e r g yw h i c hc o u l ds e p a r a t e t h ed i s p e r s ep h a s ei n t ol i t t l ed r o p l e t s t i 坞s a l ta l w a y sr e d u c et h es t a b i l i t yo ft h es y s t e m 劢ev i e wi sp r o v e db yt h eo p t i m u mf o r m u l a t i o no f10 c h i o r f e n a p y re w i nt h ee n d ，t h ea n a l y s i sm e t h o do fh p l cf o rc h l o f f e n a p y rc o n t e n ti sd e v e l o p e d ，w h i c h c o u l do f f e rr e f e r e n c ef o rt h eq u a l i t yc o n t r o li nt h ei n d u s t r yp r o d u c t i o n k e yw o r d s ：e m u l s i o ni nw a t e r ；, f o r m u l a t i o ns e l e c t i o n ；s t a b i l i t ym e c h a n i s m ；c h l o r f e n a p y r 独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经 发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得塑皇垦盛些盘堂或其他教育机构的学 位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文 中作了明确的说明并表示谢意。 学位论文作者签名：碑球 签字日期：缈f 年6 月7f 1 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解塑兰垦盔些盘堂有关保留、使用学位论文的规定， 有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借 阅。本人授权塑皇垦壅些盘堂可以将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、汇编学位论文。 ( 保密的学位论文在解密后适用本授权书) 学位论文作者签名： 罐丘柬 导师签名： 签字日期：伽。彩年月c f i 学位论文作者毕业后去向： 工作单位： 通讯地址： 稠酵兰 签字日期勘舻f 月厂p 日 电话： 邮编： 10 溴虫腈水乳剂配方及其物理稳定性规律研究 引言 l 农药水乳剂应用现状、存在问题 1 1 国内外研究现状 农药的水乳剂( e m u l s i o ni nw a t e re w ) 也称浓乳剂( c o n c e n t r a t e ae m u l s i o nc e ) ， 是不溶于水的液体原药或原药溶于不溶于水的有机溶剂所得的液体分散在水中形 成的一种农药制剂【l 】。2 0 世纪2 0 年代，有人为降低溶剂引起的药害，将对硫磷加 工成了水乳剂【2 1 。近期，随着人们对环境意识的增强，希望革除乳油中有害溶剂的 呼声越来越高。因此，不用或少用有害溶剂的水乳剂受到重视，发展速度加快，专 利报道增多，出现了评论性文章，商品化水乳剂品种日益增多。国外农业上用的商 品化的有矿物油，氰戊菊酯，氯菊酯，氟氯氰菊酯，醚菊酯，乙硫苯威，禾草灵， 吡螨胺等水乳剂。在卫生害虫方面也广泛使用水乳剂。国内1 9 9 3 年开始有水乳剂 登记注册，到1 9 9 8 登记的品种只有1 3 种【3 1 ，2 0 0 4 年底登记的品种1 1 8 种，2 0 0 5 年 登记的品种1 7 1 种。目前为止，水乳剂专利己有7 6 个，覆盖了医药、农药、兽药、 涂料和日用化学品等各个方面，农药方面的专利有3 4 个，包括了杀虫剂、杀菌剂、 除草剂等领域。国外在我国注册的水乳剂有：6 9 威霜( 精恶唑禾草灵) ，4 5 施 保克，1 0 4 列喜镇( 生物烯丙菊酯) ，6 0 饶地奥( 丁草胺) ，5 杀飞克氯氰菊酯) ， 1 0 喷杀克，1 3 炔螨唑螨( 速霸螨) 。国内有：2 5 高渗高效氯氰菊酯水乳剂， o 3 氯氰菊酯水乳剂，2 阿维高效水乳剂掣4 。 1 2 农药水乳剂存在的问题 水乳剂是一种分散度较高( 但比溶胶的分散度低) 的多相体系【5 j 。这种体系总 界面能较高，液珠有自发聚并降低界面能的倾向。乳状液的稳定性只是一个相对概 念，就热力学角度而言，乳状液是不稳定体系【6 】。乳状液的稳定性是从动力学上考 虑的，主要是根据实际需要，在一定条件下，如果在实际需要的时间内，乳状液的 性能基本未改变，则可认为乳状液是稳定的。从应用角度看，所谓“稳定性 一般 是指乳状液中被分散的液滴抗聚结的能力。稳定性是农药水乳剂制备中极其重要的 问题。迄今为止还没有乳状液形成和稳定性系统和完整的理论。 1 2 1 乳状液稳定性机理 1 2 1 1 乳状液不稳定的几种表现形式 分层( c r e a m i n g ) 、絮凝( f l o c c u l a t i o n ) 、聚结( c o a l e $ c c n c c ) 和破乳( b r e a k d o w n ) 。 这些过程代表着乳状液不稳定性不同的表现形式或阶段。某些情况下，这些过程可 能是相互关连的【_ 7 1 。分层是由于油相和水相的密度不同，在外力( 如重力、离心力) 作用下引起的液滴上浮或下沉的现象，在乳状液中建立起平衡的液滴浓度梯度，乳 状液并未真正被破坏，往往液滴密集地排列在体系的一端( 上层或下层) ，分成两 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 层，其界可以是渐变或明显的。 乳状液中分散相的液滴聚集成团，形成三维的液滴簇，称为絮凝物( r i o t s ) ， 这一过程称为絮凝。一般情况下，絮凝物中液滴大小和分布没有明显的变化，不会 发生液滴的聚结，液滴仍然保持其原有特性。絮凝是由于液滴之间的引力引起的， 这种作用力往往较弱，因而絮凝过程可能是可逆的( 所谓弱絮凝作用) ，搅动可使 聚凝物分开。 在乳状液中，当两个液滴相遇接触时，液滴之间形成薄的液膜或称滑动的夹层 ( 1 a m e l l a ) ，由于膜的某些部位受外界条件变化影响，液膜厚度会发生波动，局部 区域会变薄，液膜会被破坏，形成较大液滴，这样的过程称为聚结。聚结是一个不 可逆的过程，会导致液滴变大，液滴数目减少，改变液滴大小分布，极限的情况就 会出现完全破乳一油水分离。聚结过程是复杂的，一般需要考虑液液之间界面膜作 用力的性质，这些力的相互作用决定界面膜是热力学稳定的，或是亚稳定的，或是 不稳定的；另一方面应考虑的是与液膜局部厚度和弹性的波动( 热或机械作用因素引 起) 等有关动力学因素。两个液滴相遇，发生聚凝，如果能克服这个能量势垒，液 滴会发生聚结，最后破乳【8 1 0 1 。 1 2 1 2 乳状液的稳定性的因素 影响乳状液稳定性主要有以下几方面： ( 1 ) 界面张力 乳状液存在很大的相界面，体系的总界面能较高，这是乳状液液珠发生聚并的 推动力。界面张力的大小会影响乳状液的稳定性。液珠聚并可以减小乳状液的界面 面积，降低界面能，使乳状液趋于热力学稳定。不过聚并最终会导致乳状液的破坏， 也就是说，聚并在增加乳状液热力学稳定性的同时，却会加剧乳状液动力学的不稳 定。在保持界面面积不变的情况下，降低油水两相间的界面张力，也可实现降低界 面能的目的 1 l , 1 2 】。 ( 2 ) 界面膜 乳状液的稳定性与油水界面膜的稳定性和性质密切相关，通过对油水界面膜与 乳状液稳定性关系的研究，为提高乳状液的稳定性提供理论依据。国内外针对油水 界面膜与乳状液稳定性关系关系研究日益深入，涉及的内容也十分广泛【l 6 】。 一般情况下，乳状液中的液珠在频繁地相互碰撞。如果在碰撞过程中界面膜破 裂，液珠聚并。由于液珠的聚并是以界面膜破裂为前提，因此，界面膜的机械强度 与紧密程度是乳状液稳定性的决定因素【1 7 , 1 8 】。若界面膜中表面活性剂分子排列紧 密、分子间有强烈的侧向作用力，不易脱附，界面膜具有良好的膜弹性，以使液滴 碰撞而局部损坏时能自动修复，则能形成稳定的乳状液。 通常制备乳状液时，必须加入一定量的乳化剂，方能形成稳定的乳状液，这是 因为需要有足够的乳化剂分子吸附在油一水界面上形成凝聚性的膜。若乳化剂浓度 较低，在界面上吸附的分子较少，膜中分子排列松散，界面膜的强度较低，形成的 乳状液则是不稳定的，当乳化剂浓度增加到一定程度后，界面上就会形成由定向吸 附的乳化剂分子紧密排列组成的界面膜。 2 1 0 溴虫腈水乳剂配方及其物理稳定性规律研究 通常油溶性表面活性剂和水溶性表面活性剂同时形成的膜强度较高。f o r e n c e 等【1 9 】认为油容性表面活性剂的存在会增强在膜中吸附分子间的侧向相互作用，使膜 变得更结实，更凝聚。有报道【2 0 】，使用亲油性强的s p a n 8 0 和亲水性强的t w e e n 4 0 混合可以配制很多水乳剂。相对于使用一种表面活性剂，t w e e n - 4 0 中的亲水基可以 深入水相，这样可以使得s p a n 8 0 和t w e e n - 4 0 中的拒水基团靠的更近，从而增强了 界面膜的强度【2 。b o y d 等【2 2 2 6 】详细地研究了上述混合体系乳状液的稳定性。表面 活性剂总浓度为1 0 m o l l ，对于水包油( o w ) 型乳状液，亲水亲油平衡值( h l b ) 为1 2 时最稳定；对于油包水( w o ) 型乳状液，h l b 值为3 5 最稳定。 ( 3 ) 粒径分布 相同体积的分散相分散成大小不同的液滴时，大液滴体系比小液滴体系的界面 积小，界面能低，因此具有较大的热力学稳定性。在大小液滴同时存在的时候小液 滴有自动减少，大液滴有自动增加的的趋势，如果此过程不断进行，最终会导致破 乳。有报道【2 m 9 1 ，粒径1 0g m 的油珠沉降速度是粒径0 1 岬的1 0 0 0 0 倍。 乳状液液滴的大小对乳状液稳定性的影响还表现在体系黏度的变化。当构成乳 状液的相体积分数一定时乳状液液滴大小越均匀体系黏度越大，且黏度与液滴的平 均直径成反比。体系黏度增加使液滴扩散系数减少，液滴碰撞频率和聚结速度降低。 ( 4 ) 连续相粘度 增加连续相的粘度会使得乳状液更加稳定，粘度与扩散系数成反比【3 0 】。体系的 粘度越大，扩散系数越小，乳状液越稳定。 2 溴虫腈的介绍 本研究的目的是研究开发溴虫腈水乳剂，并以此为载体研究各组分对水乳剂稳 定性的影响，发现水乳剂稳定性机理，为水乳剂的加工提供理论依据。 溴虫腈( c h l o r f e n a p y r ) 是一种芳基取代的吡咯化合物杀虫剂杀螨剂，在植物叶 面渗透性强，有一定内吸作用。其化学名称4 一溴- 2 - ( 4 - 氯苯基) - 1 - 乙氧基甲基一5 一 三氟甲基吡咯- 3 - 腈，化学结构式如图所示 分子式： c 1 5 h l i b r c l f 3 n 2o 分子量：4 0 7 6 2 性状：纯品为白色或类白色油性粉末 熔点：1 0 0 1 0 1 溶解性：溶于丙酮、乙醚、二甲亚砜、四氢呋喃、乙腈，醇、甲苯、二甲苯 等有机溶剂，不溶于水( 水中溶解度2 0 0m g l2 5 ) ，具备加工成水乳剂的可能 性。 3 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 溴虫腈是一种杀虫剂前体，本身对昆虫无毒杀作用；其作用机制是昆虫取食或 接触溴虫腈后，在昆虫体内经过多功能氧化酶转变为具杀虫活性化合物，然后作用 于标靶虫体细胞内线粒体，破坏氧化磷酸化a d p 转变成a t p 的生理过程【3 1 1 。溴虫 腈独特作用机理不同于目前常用的杀虫剂【3 z j ，溴虫腈可有效防治小菜蛾p x y l o s t e l l a 、甜菜叶蛾& e x i g u a 、甘蓝夜蛾肱b r a s s i c a e 、菜蚜b b r a s s i c a e 等害虫， 对氨基甲酸酯、有机磷和拟除虫菊酯类杀虫剂已产生抗性的害虫和害螨具有较高的 防效，尤其对抗性甜菜夜蛾和小菜蛾防效突出【3 3 】，因此该药具有广阔的市场前景。 随着溴虫腈在我国专利保护即将到期，目前国内已有许多农药生产企业加紧对 该药剂的开发与研制。目前已有溴虫腈悬浮剂、可湿性粉剂、微乳剂和乳油等剂型 的研究报道【7 1 ，其中悬浮剂已商品化，市场上销售有美国氰胺公司生产的1 0 除 尽s c ( 有效成分溴虫腈) 。但尚未见溴虫腈水乳剂的研究报道。 3 研究意义和拟解决的关键问题 3 1 研究意义 目前，我国农药剂型结构中，仍以乳油、可湿性粉剂等老剂型为主，其中乳油 占了近5 0 的份额【3 s 刀1 。 乳油中含有大量甲苯、二甲苯、甲醇等有机溶剂这些有机溶剂在乳油加工、包 装、使用过程中会对人体产生危害，降低了农作物品质，影响了农作物的出口创汇， 同时也污染了土壤、水源等。在发达国家，在蔬菜和果树上使用乳油遭到强烈抵制。 有机溶剂闪点较低，属易燃易爆物品，使得乳油制剂安全性较差，加工、包装、贮 运不方便，特别是造成了有机溶剂的浪费 4 0 , 4 1 】。近年来，随着世界性燃油价格不断 飚升，甲苯二甲苯等有机溶剂的价格一路上扬( 二甲苯最高时达到1 0 0 0 0 t ) ，从而 造成乳油制造成本的大幅度加大。 粉剂和可湿性粉剂加工和使用过程中产生的粉尘也存在着危害人体健康( 夕 p m 的颗粒将直接进入肺泡内) 和污染环境等问题。因此，开发安全性强、绿色环 保和价格低廉的水基性制剂已成为国际上开发的潮流，也是我们开发追求的目标。 水乳剂用水代替了大量的有机溶剂，避免了由有机溶剂引起的的许多环境问题。水 基性制剂是以水作为介质或稀释剂的一类农药加工的剂型。这类剂型具有低药害、 低毒性、易稀释、不易燃、易爆、易使用、易计量和对环境保护有利的特点【4 2 1 。 水乳剂是多相分散体系，是热力学不稳定的乳状液，在多种因素作用下会出现 分层、沉淀、絮凝等不稳定现象，甚至出现乳状液破乳和聚结，最终导致乳状液体 系被破坏，但是农药水乳剂做为商品必须具有较长的商品货架时间，此期间要保证 乳状液体系不被破坏，但是现有的研究多集中于水乳剂配方筛选上【4 彤】，对水乳剂 稳定性机理研究的报道甚少【5 5 】。水乳剂开发的核心问题就是对水乳剂稳定性规律的 认识。 水乳剂是国际公认的对环境安全的农药新剂型。在全球石油化工资源紧缺，价 4 1 0 溴虫腈水乳剂配方及其物理稳定性规律研究 格上扬的新形势下，为建设节约型社会、和谐社会和实现农药工业可持续发展，应 把水乳剂的研究开发作为重中之重。 3 2 拟解决的问题 1 0 溴虫腈水乳剂优良配方的筛选，以此配方为研究载体，考察乳化剂、共乳 化剂、增稠剂、加工工艺和油水质量比等因素对水乳剂稳定性的影响，宏观现象与 微观分析相结合，深入研究水乳剂稳定性规律，为快速正确筛选稳定性好的水乳剂 提供必要的理论依据。 5 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 第一章1 0 溴虫腈水乳剂配方筛选 水乳剂为o w 的乳液体系，是热力学不稳定、动力学稳定的多相体系矧。通 过动力学平衡使体系稳定，达到一定的货架时间( 农药一般为2 年) 。试验与经验 相结合的方法是农药配方筛选最常用，最有效的方法。本试验采用此法对1 0 溴虫 腈水乳剂配方进行了筛选。 1 试验材料与方法 1 1 试验材料 9 5 溴虫腈( c h l o r f e n a p y r ) 原药( 美国氰胺公司) 。非离子表面活性剂：n p 1 0 ( 辛基酚聚氧乙烯( 1 0 ) 醚) ，n p 1 5 ( 辛基酚聚氧乙烯( 1 5 ) 醚) ；苯乙基苯酚聚 氧乙烯聚氧丙烯醚1 6 0 1 襻( e p e ) ，1 6 0 2 芹( p e p ) ；t w e e n 2 0 ( 聚氧乙烯( 2 0 ) 失水山 梨醇月桂酸单酯) ，t w e e n 4 0 ( 聚氧乙烯( 2 0 ) 失水山梨醇棕榈酸单酯) ，t w e e n 6 0 ( 聚氧乙烯( 2 0 ) 失水山梨醇硬脂酸单酯) ，s p a n 8 0 ( 失水山梨醇油酸单酯) ，s p a n 2 0 ( 失水山梨醇月桂酸酯) ，s p a n 4 0 ( 失水山梨醇棕榈酸单酯) ，s p a n 6 0 ( 失水山梨 醇硬脂酸酯) ；e l - 4 0 ( 蓖麻油聚氧乙烯( 4 0 ) 醚) 。离子型表面活性剂：5 0 扩( 十 二烷基苯磺酸钙) ( 均购自辽宁奥克化学集团有限公司) 。有机溶剂为甲苯、环己烷、 正辛醇、正丁醇、石油醚、二甲基甲酰胺( d m f ) 、四氢呋喃( 均为化学纯) 、甲醇 ( 色谱纯) 。水：自来水、蒸馏水、去离子水、硬水( 浓度分别为3 4 2m g l ，1 0 0 0 m g l ) 。 恒温箱( 长沙仪器表制造) 、高速分散匀质机( 上海标本模型厂) 、电子天平( 北 京塞多利斯天平有限公司，感量为0 0 0 0 1g ) 、超声波清洗机( 上海新芝生物技术研 究所) 、n d j 1 型旋转黏度计( 上海精科实业有限公司) 、酸度计( 上海精密仪器仪 表有限公司) 、a g i l e n tt e c h n o l o g i e s1 2 0 0 型高效液相色谱仪( 美国安捷伦公司) 。 1 2 试验方法 1 2 1 水乳剂的配制方法一相转移法【5 7 】 在室温下将一定量的原药溶于有机溶剂中，将经过超声波充分混匀的乳化剂加 入其中，然后再充分混匀即为油相。在高速匀质机的高速搅拌( 5 0 0 0r r a i n ) 下滴 加水相，加入完毕后再搅拌2 0m i n ，即得到水乳剂样品。 1 2 2 溶剂的选择 溴虫腈原药是白色的固体粉末，因此选择合适的溶剂是其制备水乳剂的前提。 选择的溶剂不仅要对原药有很好的溶解性，而且在水中的溶解度要尽量小，因为对 于o w 型乳状液，乳状液的稳定性是随油相在水相中溶解度下降而增加。本试验 采用环己烷、正辛醇、正丁醇、石油醚、丙酮、d m f 、四氢呋喃和甲苯等多种溶剂 测定其对溴虫腈的溶解性，并制备一定浓度的溴虫腈溶液放置在_ 4 冰箱中7d ，观 6 1 0 溴虫腈水乳剂配方及其物理稳定性规律研究 察出现结晶与否。以1 6 0 1 群为乳化剂制备水乳剂，对筛选出来的溶剂进行进一步筛 选。 1 2 3 油相浓度的选择 根据s t o k e s 位移公式，乳状液的分层和沉降速度与两相的密度差有关【5 8 1 。因此 应尽量使油相的密度和水相的密度匹配以减少和防止分层。本试验测定3 0 0m g g ， 2 0 0m g g ，1 0 0m g g 浓度的溴虫腈溶液的密度及制备的水乳剂常温放置的分层率， 确定了油相的浓度。 1 2 4 乳化剂的筛选 水乳剂制备中乳化剂的选择是关键【l 】，乳化剂不仅可以降低油水界面张力，还 可以增强油水界面膜的强度，从而影响着水乳剂的物理化学性质。乳化剂的选择没 有准确有效的快速的方法，试验中常采用h l b 值( h y d r o p h i l el i p o p h i p l eb a l a n c e ) 法。h l b 值即乳化剂的亲水一亲油平衡值，每个乳化剂均有相应的h l b 值且乳化 剂的h l b 值具有某种加和性，故不同的乳化剂混合体具有不同的h l b 值。 h l b = w l h l b l + w 2 h l b 2 + w 3 h l b 3 w 1 ，w 2 和w 3 是乳化剂1 ，2 和3 在总乳化剂中的质量分数；h l b l ，h l b 2 和 h l b 3 分别为乳化剂l ，2 和3 的h l b 值【5 9 1 。 通常通常乳化剂的h l b 值与其应用存在着密切的相关性，见表1 1 6 0 。 表l 表面活性剂的h l b 值与用途的关系 t a b l elt h er e l a t i o n s h i pb e t w e e l ls u r f a c t a n th l bv a l u ea n du s i n g 黑 1 3 “ms 1 81 3 1 5 l 1 8 要篓 消泡剂- 0 乳化剂润湿剂o w 乳化剂洗涤剂增溶剂 由表l 可知当乳化剂的h l b 值在8 1 8 时，适合制备o w 型乳液。在1 0 溴虫 腈水乳剂筛选时首先根据乳化剂的h l b 值初步确定可供选择的乳化剂和乳化剂组 合，然后运用试验法最终确定合适的乳化剂。 已有的研究报道表明【6 l 】将h l b 值小的乳化剂和h l b 值大的乳化剂混配使用， 比单体乳化剂更容易达到理想效果，且比单体乳化剂用量少，因而降低了成本，提 高了市场的竞争力【矧。 1 2 4 1 乳化剂单体的筛选 农药水乳剂体系是o w 的乳液体系，根据h l b 值规则和经验，初步筛选出下 列乳化剂作为制各1 0 溴虫腈水乳剂的单体乳化剂，即n p 1 0 ( 1 3 3 ) ，n p 1 5 ( 1 4 9 ) ， 1 6 0 1 掸( 1 6 9 ) ，1 6 0 2 群( 1 6 o ) ，t w e e n 2 0 ( 1 6 7 ) ，t w e e n 4 0 ( 1 5 6 ) ，t w e e n 6 0 ( 1 4 9 ) ， s p a n 8 0 ( 4 3 ) ，s p a n 2 0 ( 8 6 ) ，s p a n 4 0 ( 6 7 ) ，s p a n 6 0 ( 4 7 ) ，e l 4 0 ( 1 3 6 ) ，农乳 5 0 扩( 5 8 ) 。 1 2 4 2 乳化剂对的筛选 ( 1 ) 乳化剂对的初步选择 7 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 制备水乳剂试验中发现，将溴虫腈加工成1 0 溴虫腈水乳剂配制过程中的难题 是高温下水乳剂小液滴容易发生聚并，从而导致清油层的出现，因此本试验以清油 层出现与否作为混合乳化剂筛选的指标。将亲水性强的乳化剂与亲油性强乳化剂以 3 ：1 的比例混合，用量为1 0 ，制备的1 0 溴虫腈水乳剂进行热贮稳定性测定( 1 4d ) ， 观察其现象确定乳化剂对。 ( 2 ) 混合乳化剂配比的优化 将组成乳化剂对的两种乳化剂以不同的比例混合，制备水乳剂，对制备的水乳 剂进行热贮物理稳定性、低温贮藏稳定性、乳化分散性和稀释稳定性等物理性状测 定，确定乳化剂的最佳配比。 1 2 4 3 乳化剂对最佳浓度的选择 乳化剂的用量影响水乳剂的稳定性，在一定范围内，随着乳化剂浓度的增加， 乳化剂分子在油水界面膜上紧密排列，膜强度增加，乳状液的稳定性增强，一般乳 化剂用量为0 2 一1 0 【6 2 】本试验用筛选出来的乳化剂对，制备乳化剂浓度分别为1 0 ，8 ，6 ，4 ，2 的水乳剂，测定贮物理稳定性、低温贮藏稳定性、稀释稳 定性等物理性状测定，确定乳化剂的最佳用量。 1 2 5 水乳剂质量指标测定 质量指标的测定，有国标或行标的均按其标准规范规定的方法进行。 1 2 5 1 外观 外观是否均一、流动性和倾倒性是否良好。 1 2 5 2 冷贮稳定性试验。 试样在0 保持1 h ，记录有无固体和油状物析出，继续在0 贮存7 d ，离心将固体 析出物沉降，记录其体积。具体参照h g t2 4 6 7 2 - 2 0 0 3 进行。 1 2 5 3 热贮稳定性试验 样品密封，置于5 4 2 下，1 4 d 。热贮后体系均一，析水率小于1 0 ，分解 率小于5 为合格( 参照h g t2 4 6 7 2 2 0 0 3 进行) 。 1 2 5 4 乳液稳定性试验 按g b t1 6 0 3 进行试验。试样用标准硬水稀释2 0 0 倍，上无浮油，下无沉淀为 合格。 1 2 5 5 分散性 制剂加入标准硬水中，自动分散形成乳状的能力。分为“优 ，自动分散成云 雾状，分散过程无可见颗粒；“良 自动分散，有颗粒下沉，但到底部基本分散或 可自动分散，油颗粒下沉，需要倒置才能分散；“差 ，不能自动分散，液滴下沉经 强烈摇晃才能分散。 1 2 5 6p h 值测定 称取l g 试祥于1 0 0 m l 烧杯中，加入1 0 0 m l 水，剧烈搅拌lm i n ，静置1m i n ， 测定其p h 值( 参照g b t1 6 0 1 9 3 ) 。 1 2 5 7 分层率测定 水乳剂常温贮存时常出现分层但无油析出现象，将较浅的相称为稀相，较浓的 8 1 0 溴虫腈水乳剂配方及其物理稳定性规律研究 相称为浓相。 在1 0m l 具塞试管中准确加入1 0 m l 的乳状液将其放在2 5 c 2 恒温箱中， 观察分层情况，记录不同时间稀相体积，计算分层率( 即稀相体积与总体积之比) ， 由此来表示水乳剂的常温物理稳定性。 1 2 5 8 析油率测定 在1 0m l 具塞试管中准确加入1 0m l 的乳状液将其放在5 4 4 - 2 恒温箱中， 观察分层情况，记录不同时间清油层体积，计算析油率( 即清油体积与总体积之比) ， 由此来表示水乳剂的高温物理稳定性。 1 2 5 9 黏度测定 采用n d j 1 旋转黏度计测定乳状液的黏度( r p m = 6 0 ，r o t o r = 2 ) ，重复4 次， 取平均值。 1 2 6 溴虫腈含量分析 1 2 6 1 操作条件 检测波长：2 6 1n n ，流动相甲醇：水= 8 5 ：1 5 ( 体积比) ，流速1 0 m l m i n ，进样 量5 此。 1 2 6 2 标样溶液的配制 称取不同量的溴虫腈标准品5 份( 准确至0 0 0 02g ) 于1 0 0m l 容量瓶中，用甲 醇溶解并稀释至刻度，超声波上脱气1 0m i n ，冷却备用。 1 2 6 3 试样溶液的配制 称取o 1 8g ( 准确至0 0 0 0 2g ) 的溴虫腈水乳剂试样，置于1 0 0m l 容量瓶中， 用甲醇溶解并稀释至刻度，超声脱气，然后将此溶液在稀释2 0 倍。将试样过膜备 用。 1 2 6 4 方法线性相关性测定 在相同色谱条件下，对配制好的不同浓度的5 份溴虫腈标准溶液进行测定，以 峰面积为纵坐标，浓度为横坐标，得到标准曲线，线性关系良好，其线性回归方程 为：y = 8 0 5 0 4 x + 1 2 5 3 7 ，相关系数0 9 9 9 6 。 1 2 6 5 方法精密度测定 平行测定同一溴虫腈水乳剂5 次，得标准差为：0 0 6 1 9 ，变异系数为0 0 0 6 1 。 1 2 6 6 方法准确度测定 分别称取已知含量的溴虫腈水乳剂5 份，每份样品中添加一定量的标准品，在 相同色谱条件下测定其含量，计算回收率，回收率在9 7 4 8 一9 9 5 2 之间。 2 结果与分析 水乳剂是热力学不稳定体系，水乳剂制各必须解决其物理稳定性。水乳剂由活 性成分或其溶液、乳化剂、其他助剂和水组成。1 0 溴虫腈水乳剂配方主要是通过 对有机溶剂和乳化剂的筛选，确定原药、有机溶剂、乳化剂和水的基本配方，然后 通过调整乳化剂的配比和用量，以及水质确定了水乳剂的最优配方。 9 河北农业大学硕士学位( 毕业) 论文 2 1 溶剂体系的确定 溴虫腈原药是白色的固体粉末，故本研究对多种有机溶剂进行了筛选( 结果详 见表2 ) 表2 溶剂的筛选 t a b l e2t h es e l e c t i o no fa p p r o p r i a t es o l v e n t 饪l 。+ ”表不尢操作 n o t e ：。一”1 1 0o p e r a t i t y d 结果表明，环己烷、正辛醇、正丁醇、石油醚对原药的溶解性差，甲苯、丙酮、 d m f 、四氢呋喃对原药有很好溶解性。将制备浓度为5 0 0m g g 的对应体系的溶液 放在4 冰箱中1 4 d ，均未出现结晶。用单一乳化剂1 6 0 1 样( 用量1 0 ) 为固定组分， 考察溶剂对水乳剂稳定性的影响，结果表明丙酮、d m f 、四氢呋喃不能制备水乳剂， 只有甲苯做溶剂时能制备出水乳剂，且具有一定的稳定性，因此选择甲苯做溶剂。 2 2 油相浓度的选择 根据s t o k e s 位移公式，在其他条件一样前提下，油水相密度差越小，分层沉降 速率越慢。试验测定了不同浓度溴虫腈甲苯溶液的密度，并以1 6 0 1 群为乳化剂，用 量为1 0 ，油相体积为3 0 ，制备的水乳剂放在3 0 冰箱中7 天观察分层情况， 结果见表3 和图l 。 1 0 表3 不同浓度澳虫腈甲苯溶液密度 t a b l e3t h ed e n s i t yo f d i f f e r e n tc o n c e n t r a t i o no f c h l o r f e n a p y rs o l u t i o n 1 0 溴虫腈水乳剂配方及其物理稳定性规律研究 1 2345 6 ( d ) _ - 一1 0 0 m g g 一2 0 0 m g g痧“3 0 0 m g g 图l 不同浓度的油相对制备的水乳剂析水率的影响 f i g 1t h ei n f l u e n c eo f d i f f e r e n td e n s i t yo f o i lp h a s eo nt h ee ws t a b i l i t y 由表3 和图1 可知，当溶液浓度为3 0 0m g g 时的密度与水最为接近( 水的密度 在0 cp 木= o 9 9 9 8 9 m l ，4 0 p 水= o 9 9 2 2 9 m l ，) 且制备的水乳剂常温下析水率最 低。为了减少分层，因此选择溴虫腈甲苯溶液浓度为3 0 0 m e d g 。 2 3 乳化剂筛选 2 3 1 乳化剂初步筛选 本试验以清油层出现与否作为混合乳化剂筛选的指标。将亲水性强的乳化剂与 亲油性强乳化剂以3 ：1 的比例混合，用量为1 0 ，制备的1 0 溴虫腈水乳剂进行热 贮稳定性测定( 1 4d ) 。结果表明( 详见表4 ) ，离子型乳化剂5 0 0 # 与非离子型乳 化剂混合制各的水乳剂稳定性都很差，均在几个小时内就出现清油层，1 4d 内未出 现清油层的只有e l - 4 0 ：s 8 0 组合和s 6 0 ：t - 6 0 组合制备的水乳剂。但是e l - 4 0 ：s 8 0 和s 6 0 ：t - 6 0 组合所制备的水乳剂均出现了析水分层现象，为了解决此问题进一步 对e l - 4 0 ：s 8 0 和s - 6 0 ：t 6 0 组合中两种非离子表面活性剂的比例进行优化调整。 表4 不同乳化剂组合对澳虫腈水乳剂稳定性的影响 t a b l e4t h ee f f e c to f d i f f e r e n te m u l s i f i e r sm i x t u r eo nt h es t a b i l i t yo f c h i o r f e n a p y re w 2 3 2 混合乳化剂配比的优化 将乳化剂e l 4 0 和s 8