第三章农药剂型及生产工艺.doc

第三章 农药剂型及生产工艺第一节 乳 油乳油: 将原药按一定比例溶解在有机溶剂中，再加入一定量的农药专用乳化剂与其他助剂，配制成的一种均相透明的油状液体，与水混合后能形成稳定的乳状液。一、乳油分类1. 按乳油入水后形成的乳状液 水包油（O/W）型：选亲水性较强的乳化剂； 油包水（W/O）型：选亲油性较强的乳化剂。2.按入水后的物理状态： 可溶性乳油：原药为水溶性，入水后自动、迅速形成云雾状分散，搅拌后呈透明溶液，有效成份溶于水中，不存在乳化稳定性问题； 溶胶状乳油：水溶性强的原药，原药溶于水和油珠中，入水后呈丝状自动分散，搅拌后呈半透明溶液状乳液，有蛋白光，稳定性较好，油滴直径在0.1m以下； 乳浊状乳油：入水后成乳浊液。油珠直径0.1-1m时较稳定；1-10m时稀释后如牛奶状一般合格；10m时乳液易出现浮油或沉淀，有效成分分布在油珠中易产生药害。二、乳油组分 主要有农药原药、溶剂和乳化剂和其助剂。溶剂：对原药起溶解和稀释作用，促进乳油在水中乳化分散，改善乳油流动性，使乳油中有效成分有一个固定的含量。 乳化剂：至少应有乳化、润湿和增溶作用。 其他助剂：助溶剂、稳定剂、增效剂等，根据农药的品种和施药要求选用。三、乳油特点优点: 1.有效成份含量高。 2.组成简单，加工容易，设备成本低。 3.贮藏稳定性好。 4.使用方便。 5.药效高。缺点: 1.乳油中的易燃有机溶剂使其在加工、贮运时安全性较差。 2.溶剂会对环境产生污染。四、乳油加工工艺 乳油加工是一个物理过程，它是按照一定配方，将原药溶解于有机溶剂中，再加入乳化剂等其他助剂，在搅拌作用下混合溶解，形成单相透明的液体。 1.加工设备：调制釜、计量槽、过滤器、乳油储槽及真空泵。2.工艺过程：设备检查投料与调制过滤3.质量调制：观测在100、500、1000mg/L硬水中的乳化性。如果在1000mg/L中乳化性最差，则乳化剂的亲水性不够，增加亲水性乳化剂；反之则增加亲脂性的乳化剂。如果只在500mg/L相对好一些则应该是乳化剂的用量不够或乳化剂质量不高。4.包装标志：内包装标志即标签包括产品名称、规格、三证、毒性标志及特征标志条（红色）；外包装标志印刷在包装箱上。五、乳油组分的选择: 1.原药：油溶性的或极性小的液态原药加工成乳油比较合理，而水溶性强的固态原粉不宜加工成乳油。乳油中有效成份含量主要取决于原药在溶剂中的溶解度，只有在溶剂中有高溶解度的原药才能配制出高含量的乳油。有效成分含量的决定因素：溶解度和施药要求。 2.溶剂：根据原药的理化性质选择溶解度大，对人、畜毒性低，对作用安全，来源丰富，价格便宜，对环境和贮存安全、对原药稳定的溶剂。 其用量取决于原药的物理状态，原药为液态，溶剂用量少，固态用量多；与溶剂种类有关，也因乳化剂和其它助溶剂的用量不同而变化。对极性原药可以在二甲苯中混入5%-10%的环己酮作为助溶剂，配制乐果乳油是以甲苯为主溶剂混入3%甲醇。3.乳化剂：至少具有乳化、润湿和增溶三种作用。HLB值与乳化实验法相结合。乳化剂能赋予乳油必要的表面活性，使乳油有很好润湿、展着、加速对作物的渗透性，无药害；对原药具备好的化学稳定性，对环境介质有好的适应性。不增加原药对哺乳动物毒性或降低对有害生物的毒杀效力。 4.助溶剂： 提高主溶剂对有效成分的溶解能力。如用苯作为乐果的主溶剂时可使用10%-15%的已腈。主要品种：环己酮、吡咯烷酮、二甲基甲酰胺和已腈等。有时还需要加入稳定剂如烷基或芳基磷酸酯、亚磷酸酯、多元醇、烷基磺酸酯及其取代胺盐、取代环氧化物等。此外增效剂也是乳油中的成分之一。六、乳油的质量标准 农药乳油的质量标准，因各国家的要求不同而不完全一致。同一国家对琐农药品种也有不同的要求。概括为以下几方面：有效成分含量；外观；自发乳化性；酸、碱度；水分含量；热贮试验；冷贮试验；闪点；表面张力、接触角、渗透性等。第二节、粉剂和可湿性粉剂一、粉剂 固体粉状，可直接喷施，用途广；缺点为飘移污染环境，利用率低，叶面附着性差，药效期较短。1. 粉剂分类以有效成分含量分：高浓度粉剂（大于10%）和低浓度粉剂 按粉剂粒度分：一般粉剂（10-12m）、无飘移粉剂（20-25m）、 超微粉剂（5m）。2. 粉剂组成一般由有效成分和填料。有的也有少量助剂。 原药：除挥发性很强及一些高毒农药外，很多农药都可加工成粉剂。熔点高的可加工成低/高浓度粉剂，熔点低的仅加工成低浓度粉剂。填料：很多矿物（凹凸棒土、硅藻土及陶土等）、植物、和合成材料都可以作为填料。考虑因素：填料硬度、细度、吸附容量、流动性、吸湿性、活性等。助剂：抗飘移剂（非离子型如环氧乙烷加成物或液体石蜡等）、分散剂、黏着剂、稳定剂。3. 粉剂加工方法粉碎设备：雷蒙机、万能粉碎机、超微粉碎机及气流粉碎机。国内多采用二次混合一次粉碎工艺。l 直接粉碎法：原药、填料和助剂按比例粉碎混合而成。l 浸渍法：原药量少或黏度太大，可用挥发性溶剂溶解后与载体等混拌均匀。l 母粉法：原药和载体混合成高浓度粉剂，到使用地再与载体混合成低浓度粉剂使用。4. 粉剂的质量标准（1）外观，应是自由流动的粉末，不应有团块。（2 ）有效成分含量，%（3）（杂质）含量，%（4）水分，一般要小于1.5%.（5）pH 值范围，根据实测结果而定。（6）细度（普通粉剂通过75m 试验筛），一般要求 95% 或98%。（7）热贮稳定性 一般要求（542 ） 贮存14d ，有效成分分解率10%。5.有机磷农药粉剂的防止分解研究：（1）.原药质量（2）.填料筛选（3）.填料的改性（4）.稳定剂的筛选：能中和填料表面碱性点、减弱填料表面酸度、封闭载体活性点、如表面活性剂的亲水基团指向填料的活性点，疏水基团指向磷酸酯从而阻断原药和填料表面活性点的接触。二、可湿性粉剂1.可湿性粉剂含有原药、载体和填料、表面活性剂、辅助剂等，并经粉碎成一定粒径的粉状制剂。兑水稀释形成稳定悬浮液。与粉剂的区别：从制剂形态看，均为可流动性粉体，但粉粒细度更细；使用形态：可湿性粉要对水喷雾；原药性能与粉剂相同；填料上粉剂中起稀释作用，可湿性粉剂主要起吸附作用；粉剂中助剂主要是抗飘移剂，稳定剂等，可湿性粉中主要是润湿剂、悬浮剂、分散剂、展着剂等。从质量标准上看，粉剂在粉粒细度、流动性、吐粉性、稳定性要求严，而可湿粉在润湿性、悬浮率上要求严格。粉剂含量较低，药效差，可湿性粉略高。2.可湿性粉剂的理论基础 三种润湿过程均以粘附力A的形式起作用。sg越大，sl越小，则A值越大(A=sg-sl)，越有利于润湿。sg大意味着表面能高，这就是说表面能高的固体易于被水润湿。而液-固界面张力越小越易于铺展润湿，液-气界面张力愈大逾易于发生粘附润湿。2. 可湿性粉剂组成l 原药：固体、液体均可，水溶性、油溶性不限。l 载体：与药剂相容，有较大吸附量，较小的堆积密度，细度符合标准，硬度不宜过大，含砂量适宜，活性尽可能低。l 助剂：润湿剂、分散剂及其他助剂（渗透剂、展着剂、稳定剂、抑泡剂、警戒色等）l 3. 加工方法： 填料干燥冷却混合、磨细混合包装粉碎采用超微粉碎或气流粉碎，使粉粒细度达到要求。l 4. 质量标准： 有效成分；细度（44m）一般要求95%或98%，先进标准3-5m；润湿时间，新品种1min；水分含量不高于3%，悬浮率70%，pH中性，热贮稳定性542贮存14d，有效成分分解率颗粒剂（297-1680m）微粒剂（105-297m），可溶性粒剂、水分散粒剂等。特性：对环境、其它生物污染小，不易产生药害；比表面积小，贮存防潮能力高；着药方向性、目标性强，便于降落；有效期延长，高毒农药低毒化，使用安全、方便。三、粒剂的原药与助剂l 原药：可加工成粉剂、高毒的、对作物敏感的原药。l 助剂：载体、黏着剂、分散剂、吸附剂、稳定剂，溶剂等。载体：植物类、元素类（硫磺）、氧化物类如硅藻土、硅酸盐类如粘土等；粘结剂：亲水性如天然的动物植物胶和矿物胶、葡萄糖衍生物、阿拉伯胶、明胶等；另外某些合成的化合物如聚醋酸乙烯酯、聚乙烯醇等；疏水性物质如松香、虫胶、石蜡等。四、工艺：1.包衣造粒法：释放速度可以利用粘结剂进行控制。固体原药的悬浮液喷布载体后喷粘结剂；喷粘结剂后喷粉状原药液体原药喷布后再喷粘结剂稳定性好的原药可以采用熔涂法。生产实践中一般将三者直接混合即可得到颗粒剂，但必须使用非解体性载体。2.挤出成型法：将原药与粘土和水一起捏合，再经挤压造粒、干燥，并经筛分得到颗粒产品。从微粉状填料入手，对粒径和物理性质可自由调整。但对水和热不稳定的农药不适用此法。四、粒剂的质量控制l 有效成分：农药登记上的表示值为具有效年限内的保证下限值。l 颗粒大小：通常颗粒大小为10目者要有90%以上或 95。细粉（150或200或300目)混入率在1%或0.5以下。l 水中崩解分散性：崩解分散时间，崩解分散性。l 其它：假比重、干燥失重、硬度、规格、粉碎程度、均一分布性、单位重的颗粒数。第四节 悬浮剂、干悬浮剂和悬乳剂（Suspension concentrate Dry miscible flowable concentrate）悬浮剂为不水溶固体农药在水或油中的分散体。悬浮剂分为：悬浮剂（SC）、干悬浮剂 (DF)和悬乳剂（SE）。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3超微粉碎制得的农药剂型；干悬浮剂由原药、纸浆废液、棉粒饼等植物油粕或动物毛皮水解下脚料及其些无机盐等工农业副产物为原料配制而成，为粉粒状制剂，分散于水中即成悬浮液施用。 一、悬浮剂1.悬浮剂特性： 与水任意比例比例均匀分散；不易污染环境；相同药量药效高；应用安全方便。2.悬浮剂组分： 有效成分（在水中溶解度100mg/L;溶点高于60，化学稳定性）、防冻剂、润湿分散剂及水、增稠剂、防腐剂、消泡剂。3.悬浮剂质量标准： 有效含量、外观、有效成分含量、酸碱度、细度、悬乳率、倾倒性、热贮稳定性、低温稳定性、分散性、离心稳定性。有效含量：分散相40%-50%；助剂4%-12%；连续相：38%-54%；流动性：是悬浮剂重要的表观指标，涉及到加工过程及包装和应用。影响因素主要有原药含量及制剂粘度。分散性：原药粒子悬浮于水中保持分散成微细粒子的能力。分散性与悬浮性一般相联系。悬浮性：分散的原药粒子在悬浮液中保持悬浮时间长短的能力。克服分散液中粒子表面能过大的而聚凝的现象可以通过使粒子生成带有电势的扩散双电层来克服；细度：粒子直径最好1m；粘度：一般控制在1005000mPa.s。pH值：6-8起泡性：泡沫多不仅给加工带来困难，也会影响喷雾效果。储存稳定性：542分解率10%4.加工方法超微粉碎法（湿磨法）：主要设备有三类：预粉碎设备球磨机、胶体磨、微粉碎设备砂磨机、高速混合机（10000-15000r/min）和匀质器（8000r/min）；匀质器的作用是使粒子的直径均匀化。凝聚法（即热熔-分散法）：将熔融状态的溶液在高速搅拌的冷液体中以晶体微粒形态分散形成的悬浮液。其中超微粉碎法一般需经过若干次砂磨才可以达到规定的粒子直径。悬浮剂中增稠剂主要有阿拉伯胶、黄原酸胶、聚乙烯醇、甲基纤维素等；硅酸铝镁可以作为悬浮稳定剂、触变剂和胶体保护剂使用；防冻剂主要有乙二醇、丙二醇、甘油等；消泡剂主要有有机硅酮类、脂肪醇和脂肪酸及其酯类等。 二、干悬浮剂1.特性：水中分散度高，颗粒细，节省有机溶剂，便于贮存、运输，减少污染。2. 质量控制： 有效成分；外观及粒度：粉（粒）状松散颗粒，乳浊液粒径1-5m的大于70%，8m的小于10%； 悬浮率：85%； 分散性：以任何比例与水混合成悬浮液； 热贮稳定性、水分、pH。3.加工方法： 通过机械物理或加热熔融或借助少量有机溶剂，将油溶性的原药在一定温度和搅拌条件下分散至接近胶体范围的微粒，随之被有表面活性的分散剂所包围，形成微粒间彼此隔离的相对稳定的均一体系，再将此物干燥去水或冷却固化或加入水溶性固体基质，最后成粉、粒或片状的干悬浮剂。 三、悬乳剂（SE）由一种不溶于水中的固体原药和一种油状液体原药及各种助剂在水介质中分散均化而形成的高悬浮乳状体系。悬浮乳剂是一个三相混合物，包括有机相分散于水相剂O/W型乳剂和完全分散在水相中的固相。1.特性：同时具有悬浮剂和水乳剂的特点，避免了乳油和可湿性粉剂因有机溶剂或粉尘对环境的污染，储运安全，具有较高的生物活性。2.悬乳剂助剂：助剂包括乳化剂、分散剂、增稠剂、比重调节剂、防冻剂、稳定剂和消泡剂等。3.悬乳剂的生产工艺：包括两个过程即固体物料的磨碎和油状物料的乳化。通常采用3中方法：分别制备悬浮剂和乳液，然后混合；将物料混合在一起经过各种加工过程制成；先制备悬浮剂，然后将原油、乳化剂及各种助剂用高速搅拌器（均值混合器）直接乳化到悬浮剂中。生产中长采用第三种方法。4.质量控制指标：外观：流动的悬浮乳液，无结块；析水量：上部分离出的液体量少，不容许有油状原药析出；稠化或沉降：稠化是指样品在容器壁上见到的结皮现象表示样品的倾倒性，沉降可以玻璃棒插入样品底部检查；乳化分散性：自动分散；悬浮率：有效悬浮率90%；pH：5-9细度：平均粒径3m；粘度：0.1-1Pa.s第五节 水分散性粒剂水分散性粒剂是由瑞士汽巴一嘉基公司在二十世纪八十年代研试成功的新剂型，80年代中期以后销售量逐年增加。该剂型外观为颗粒，其中有效成分为60%-90，将其放入水中搅动之后，犹如可湿性粉剂一样能均匀地溶解并分散在水中，因此，它具有可湿性粉剂和乳剂的特点。以剂型之物理性能分析，水分散性粒剂是当今农药剂型中最具有优越性和竞争力的一种新剂型。 1 水分散性粒剂的特点(1)没有粉尘飞扬，降低了对环境的污染，对作业者安全，并且可以使剧毒品种低毒化。 (2)与可湿性粉剂和悬浮剂相比，有效成分含量高，产品相对密度大，体积小，便于包装、贮存和运输。 (3)贮存稳定性和物理化学稳定性较好，特别是对在水中不稳定的农药，制成此剂型比悬浮剂要好。 (4)颗粒的崩解速度快，颗粒一触水会立即被湿润，并在沉入水下的过程中迅速崩解。 (5)颗粒在水中崩解后，很快分散成极小的微粒，崩解搅动后，经325目湿法过筛，筛上残留物不大于O3。 (6)悬浮稳定性较好，配制好的药液当天没用完，第二天经搅拌能重新悬浮起来，不影响药效。 (7)分散在液体中的颗粒只需稍加搅拌细小的微粒即能很好地分散在液体中，直到药液喷完能保持均匀性。 2水分散性粒剂的配方 水分散性粒剂是颗粒剂中的一种，且有粒剂的性能，但也区别于一般的粒剂，就是它能溶解或均匀分散在水中。在配制水分散性粒剂时，根据活性物的物化性质，作用机理及使用范围等要素，选用不同的方法和加工艺。总之，水分散性粒剂是在可湿性粉剂和悬浮剂的基础上发展起来的，所以配制水分散性粒剂的前期工作类似于可湿性粉剂和悬浮剂的加工。 一般来说，水分散性粒剂由活性成分、湿润剂、分散剂、崩解剂、稳定剂、黏结剂及载体等组成。湿润分散性是水分散性粒剂的重要指标，常用的湿润剂有木质素磺酸钠、十二烷基硫酸钠、拉开粉BX等。常用的分散剂有阴离子表面活性剂，如烷基萘磺酸盐、烷基萘磺酸盐甲醛缩合物(NNO)、木质素磺酸盐等，另外还有一些非离子表面活性剂，如芳基酚聚氧乙烯醚、十二烷基聚氧乙烯醚磷酸酯或硫酸酯。常用的崩解剂有多种无机电解质，如氯化钙、无水硫酸钠、食盐等，还有羧甲基纤维素钠、可溶性淀粉、膨润土、聚丙烯酸乙酯等。常用的黏结剂有明胶、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚乙二醇、糊精等。常用的稳定剂有磷酸氢二钠、丁二酸、草酸、硼砂等，用于调节pH值，保证有效成分在贮存期的稳定性。 3水分散性粒剂的加工艺 水分散性粒剂的制造方法很多，总的来说，可以分为两类：一类是“湿法”，另一类是“干法”。所谓“湿法”就是将农药、助剂和辅助剂等，以水为介质，在砂磨机中研细，制成悬浮剂，然后进行造粒，其方法有喷雾干燥造粒、流动床干燥造粒、冷冻干燥造粒等；所谓“干法”就是将农药、助剂和辅助剂等一起用气流粉碎或超微粉碎制成可湿性粉剂，然后进行造粒，其方法有盘式造粒、挤压造粒、高速混合造粒、流动床造粒和压缩造粒等。31喷雾造粒 喷雾造粒分为两个工序：首先将原药与分散剂、湿润剂、崩解剂和稀释剂等一起在水中研磨得到需要的粒径，再加入其它所需助剂，调整其浓度和黏度，得到喷雾用的浆料，然后将浆料经喷嘴雾化成微小的液滴，射入喷雾容器(或塔)内，热空气与喷射滴并流或逆流进入干燥器。干燥所需的热空气由鼓风机吸入过滤器和加热器进入喷雾的容器，干净的热空气与料浆在造粒设备内与物料混合并蒸发料浆中的水分。 丹麦尼露雾化(Niro Atomizer lnc)设计了 FSD型新流化式喷雾造粒装置或称综合流化床，将流化床与喷雾造粒设备结合在一起，其优点是结构紧凑、占地面积小、产品无粉尘、对热敏性或粘性物料表现出独特的优点，并在农药造粒中得到应用。 3.2转盘造粒 转盘造粒也分为两个工序：首先将原药与助剂等制成超细可湿性粉剂(载体多为各种土类和白炭黑)，然后向倾斜的旋转盘中，边加可湿性粉剂，边喷带有黏结剂的水溶液进行造粒(也有黏结剂事先加入到可湿性粉剂中)。造粒过程分为核生成、核成长和核完成阶段，最后经干燥、筛分可得水分散性粒剂。在国际市场销售的水分散性粒剂，多数都用此法生产。 3.3挤压造粒 挤压造粒，首先制造超细可湿性粉剂，与转盘造粒前步相同，然后将可湿性粉剂与定量的水(或带有黏结剂)，同时加入捏和机中捏和，制成可塑性的物料，其中水分含量在 l 5-20，最后将此物料送进挤压造粒机，进行造粒，通过干燥、筛分得到水分散性粒剂产品。 3.4高强度混合造粒 高强度混合造粒是荷兰苏吉公司开发的混合造粒技术。造粒机是由高速旋转叶片和垂直圆筒构成。在混合造粒旋转轴上安有规则排列的叶片，粉末在重力作用下，随着向下的气流混合，并由叶片的推力使粉料剧烈湍流；同时，将液体按比例注入到湍流中，粉末或液体物料在垂直的螺旋形通道中流动。由于高速叶片有规则地拍打，团粒化过程按螺旋线轨迹由小到大沿混合造粒机内腔运动，成品由下部排出。 4水分散性粒剂的质量控制及检测方法 水分散性粒剂是在可湿性粉剂和悬浮剂的基础上发展起来的颗粒剂，所以水分散性粒剂的某些性能检验方法基本与可湿性粉剂、悬浮剂及粒剂的检验方法相似，如水分、细度、湿润性、分散性、硬度、悬浮率等。但国际上为了标准化使检测项目更有现实性，更接近田间使用情况和多种农药的混用，对某些项目做了更进一步的研究和规定。 4.1分散性 分散性是检验喷雾产品均匀性的关键，理想体系要求有效物无限悬浮。实际上要求12h分散体稳定，24h后能良好地再分散。已经证明，好的分散体(初分散)再分散性较差。所以只好牺牲初分散以获得好的再分散。通常测定分散性有三种方法：量筒混合过滤法、量筒混合法和长管试验法。 4.2润湿性 测定润湿性有两种方法：烧杯试验法和刻度量筒试验法。烧杯试验法是可湿性粉剂用的方法，颗粒表面润湿，并落到杯底的时间，不能指示所有颗粒真正被湿润。所以不能用于水分散性粒剂，刻度量筒试验法测得的润湿性才具有代表性。 4.3可混性 为提高劳动生产率，农民希望一次施用不同农药能够兼治不同病虫草害或农药与化肥混用，并且要求达到好的药效，所以需要检查制剂的可湿性。检验方法有：瓶试验、摇动器试验和实验室喷雾器法。 4.4崩解性 以测定崩解时间长短来表示，一般规定不大干3min，方法如下： 向含有90ral蒸馏水的100mL具塞量筒(内高225cm、内径28ram)中，于25下加入样品颗粒(O5g，250-1410m)，之后夹住量筒的中部，塞住筒口，以8rmin的速度绕中心旋转，直到样品在水中完全崩解。 5结束语 水分散性粒剂是发展中的一种新剂型，适用于加工液体、水溶性固体或不溶于水的固体之各种农药有效成分，无论什么有效成分，都可用适当的技术加工成水分散性粒剂。而且施药方便，无环境污染。然而，由于该剂型制造和操作比较复杂，所以与其他剂型相比问世比较晚。但近十年来，水分散性粒剂得到了迅速的发展，特别是发达国家，商品化的品种越来越多。 水分散性粒剂被认为是既具有粒剂的一切优点，又具有悬浮剂高分散性的性能，加之国际上在加工农药剂型时减少如甲苯、二甲苯等有机溶剂的呼声越来越高，加大对水分散性粒剂的研究将会取得更大的社会效益和经济效益。第六节 微乳剂微乳剂(Micro-emulsion ME) 是由 “水和与水不相溶的农药液体,在表面活性剂和助表面活性剂的作用下，形成各向同性的、热力学稳定的、外观呈透明或半透明的、单相流动的分散体系”。一、微乳剂基本特性1、性质 外观透明均一的液体；液滴细微，其直径在0.01-0.1m之间；物理稳定性好，在规定的时间内透明，无沉淀；导电率：水包油型的导电率与水的相似或稍高，而 W/ O 型的则很低。最常见的农药水乳剂绝大部分都是水包油型。2、优点 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，对生产和使用者毒性低；乳状液的粒子超细微（0.01-0.1 m），因此药效好；水为基质，资源丰富价廉，成本低，包装容易，喷洒时臭味轻，对作物的药害明显减少； 3、缺点由于体系中有大量水的存在，有时产品在储存过程中会变混浊或发生分层；乳化剂的用量要比相应的乳油多，在有机溶价格低时，微乳剂在加工、成本和稳定性等方面就不再具有竞争力，这也是微乳剂产品远少于乳油产品的原因之一。用常规传统方法制备微乳剂虽然大都未使用极性溶剂，但是有些产品使用了大量的增溶剂和乳化剂，对环境可能有潜在的影响。微乳剂中添加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，同时也易于溶入农田和水源，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。一个值得注意的动向是，我国目前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，在其国内微乳剂登记的产品也不是很多，可能也是基于环境保护的考虑。因此，有必要对微乳剂的应用进行进一步的比较和研究。所以，在微乳剂的研究开发中应尽可能扩大思路，避免大量使用常规的增溶剂和乳化剂，把微乳剂应用的风险降低到最小。二、微乳剂的基本组成1.有效成分有效成分在水中的稳定性和防分解措施；生物活性 必须具有好的生物活性，不能因水的存在而影响药效；农药原药最好是液态原药，若为粘稠或固体时，必须用溶解度大而不影响药效的溶剂溶解为液态后才能使用，原药含量高时，体系中油性比例相对较小，有利于配制，乳化剂用量相对减少，成本降低，尤其是原药质量，含量，必须稳定，这对保证产品制剂的质量也非常关键；原药在水中的溶解度越小越好，最好不大于100mg/Kg；有效成分在制剂中的含量高低主要取决于制剂的药效，成本和配制的可行性几个方面，一般来说，卫生用微乳剂为0.1%-2%，农用微乳剂为0.5%-50%。2.乳化剂 乳化剂是制备微乳剂的先决条件，选择不当，就不能制成透明的微乳状液体，必须进行细致的选择试验。微乳剂中的乳化剂，常选用HLB值13以上具有强亲水性的非离子型表面活性剂和亲油性的阴离子型表面活性剂混配。如三苯乙烯基酚环氧乙烷化磷酸三乙醇胺盐和烷基二聚氧乙烯磺酸盐复配，作为微乳剂中乳化剂使用；苯乙烯酚聚氧乙烯醚、联苯酚聚氧乙烯醚等特定的非离子型表面活性剂和十二烷基苯磺酸钙混用。作为拟除虫菊酯或有机磷农药微乳剂中的乳化剂，其用量可以降低。选用适度浊点和亲水亲油基团均较大的表面活性剂，可提高微乳剂的可溶化量。由于非离子型和阴离子型表面活性剂在配制微乳剂时情况不同，在试验选择时应考虑以下几点。 (1)非离于型表面活性剂：改变表面活性剂分子中环氧乙烷链节(EO)平均数来调节亲水亲油性。若要制备OW型微乳，平均EO数在10左右较合适；而平均数为8左右时，可制备WO型微乳；亲水亲油基团大小的影响。如果保持非离子表面活性剂的HLB值不变，增加分子中非极性基团和极性基团的大小，则CMC(临界胶束浓度)下降胶团聚集数增加，因而易形成微乳状液；亲水亲油性对温度非常敏感； (2)离子型表面活性剂亲水亲油性对温度不敏感。可加助表面活性剂的方法调节。一般使用中等链长的极性有机物，常用的是醇。C3C5醇易形成OW型微乳，C6C10醇易形成WO型微乳。用强亲水和亲油或用弱亲水和弱亲油作表面活性剂和助表面活性剂，均可组成亲水亲油接近平衡的混合膜，而后者形成微乳的范围大得多。例如，用R12SO4Na+R8OH使环己烷在水中加溶量为11而改用(R12SO4)2Mg(弱亲水)代替，则加溶量为26，而(R12SO4)2Mg+R8OCH2CH2OH可使加溶量达36%。盐的影响。例如，在C10H22-水体系中，以R12S04Na和R80CH2CH(OH)CH2OH复合作体系的表面活性剂时，因R12S04Na的亲水性太大，不能形成微乳，如果在水相中加入NaCl则R12SO4Na的亲水性下降，因而OW和W0两种类型的微乳均可形成。非极性基的支链化可以使表面活性的亲水亲油接近平衡。如琥珀酸二异辛酯磺酸钠是其中一例。可单独形成微乳。(3)非离子与离子型表面活性剂复配可使形成微乳的温度范围扩大阴离子组分常用的有烷基苯磺酸钙盐(或镁、钠、铝、钡盐等)、C8-C20烷基硫酸钠盐、苯乙烯聚氧乙烯醚硫酸铵盐等。据报道，将烷基联苯基醚磺酸盐用于除草剂的含水乳油获得成功使用的有烷基联苯醚二磺酸镁盐、烷基胺盐和三乙醇胺盐等。非离子组分常用苄基联苯酚聚氧乙烯醚、苯乙基酚聚氧乙烯(n1530)醚。苯乙基酚聚氧乙烯聚氧苯烯醚、壬基酚聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚甲醛缩合物、联苯酚聚氧乙烯醚、国产农乳300号、700号等。 如三苯乙烯基酚环氧乙烷化(n1820)磷酸三乙醇胺盐和烷基(C12-14)聚氧乙烯醚复配，苯乙基酚聚氧乙烯醚和十二烷基苯磺酸钙混用，均是较佳组合。乳化剂的用量多少与农药的品种、纯度及配成制剂的浓度都有关，在配方设计时应予考虑。一般来说，为获得稳定的微乳剂，需要加入较多的乳化剂，其用量通常是油相的23倍量，如果原药特性适宜、且选择得当、配比合理，也可使用量降至1-1.5倍或者更低。配方设计者在选择微乳剂中的乳化剂时，还应考虑：不会促进活性成分分解，最好还具有一定的稳定作用，因此，必须进行不同乳化剂配方的热贮稳定性试验；非离子表面活性剂在水中浊点要高；在油相和水相中的溶解性能；尽量选择配制效果好，添加量小，来源丰富，质量稳定的乳化剂。3、溶剂当农药原药在常温下为液体时，一般不用有机溶剂，若为固体或粘稠状时，需加入一种或多种溶剂，将其溶解成可流动的液体，既便于操作，又达到提高制剂贮藏稳定性的目的。选择溶剂的依据：溶解性能好；挥发性小，毒性低（易挥发，会破坏体系平衡）；不会导致体系的物理，化学稳定性下降；来源丰富，价格较便宜。4、稳定剂物理和化学稳定性是两个主要的指标。在不稳定的情况下必须添加稳定剂。添加PH缓冲液，保持适宜的PH范围，抑制分解率；添加各种稳定剂，减缓分解；选择具有稳定作用的表面活性剂，使物理和化学稳定性同时提高，或增加用量，使药物完全被胶束保护，与水隔离而达到稳定效果；对于两种以上有效成分的混合微乳剂，必须搞清分解机理或分析造成分解的原因，有针对性的采取稳定的措施。通过助溶剂的选择，提高物理稳定性。5、防冻剂因微乳剂中含有大量水分，如果在低温地区生产和使用，需考虑防冻问题。常用防冻剂为乙二醇、丙二醇、丙三醇和聚乙二醇等。这些醇类既有防冻作用又有调节体系透明温度区的作用。如果经试验不加防冻剂低温试验合格的也可不加防冻剂。6、水及水质的要求 水是微乳剂的主要组分。一般水包油型微乳剂含水量都较多，大约为18%-80%。水质是影响微乳剂物理稳定性的重要因素。当配方确定以后，所用水质也必须相对稳定，水质改变，配方也需相应调整。水分为蒸馏水，去离子水(软化水)和天然水。蒸馏水质较稳定，成本高。去离子水处理设备简单易行，便于推广，比蒸馏水费用低，质量也相对稳定。天然水包括大气水，地面水和地下水。大气水以雨和雪的形式降落。但不易收集，地面水主要是河湖水，矿物质少，有机杂质多。地下水含各种盐类，硬度高。其中地面水和地下水成本最低，但应固定取水地点，经常检查水质。三、微乳剂的加工工艺（一）微乳剂加工工艺步骤：根据微乳剂的配方组成特点及类型要求，可选择相应的制备方法，使体系达到稳定。综合国内外文献，可归纳为以下几种方法。1.将乳化剂和水混合制成水相(此时要求乳化剂在水中有一定的溶解度，有时也将高级醇加入其中)。然后将油溶性的农药在搅拌下加人水相，制成透明的OW型微乳剂；.可乳化油法。乳化剂溶于农药油相中，形成透明溶液(有时需加入部分溶剂)，然后将油相滴入水中，搅拌成透明的OW型微乳剂，或相反，将水滴入油相中，形成WO型微乳剂。形成何种类型的微乳剂还需看乳化剂的亲水、亲油性及水量的多少，亲水强时形成OW型、水量太少只能形成WO型。3.转相法(反相法)。农药与乳化剂、溶剂充分混合成均匀透明的油相，在搅拌下慢慢加入蒸馏水或去离子水或天然水，形成油包水型乳状液，再经搅拌加热使之迅速转相成水包油型，冷至室温使之达到平衡，经过滤制得稳定的OW型微乳剂。4.二次乳化法。当体系中存在水溶性和油溶性两种不同性质的农药时，美国公司采用两次乳化法调制成WOW型乳状液用于农药剂型。首先，将农药水溶液和低HLB值的乳化剂或A-B-A嵌段聚合物混合，使它在油相中乳化，经过强烈搅拌，得到粒子在1以下的WO乳状液，再将它加到含有高HLB值乳化剂的水溶液中，平稳混合，制得W0W型乳状液。 对于已确定的配方，选择何种制备方法、搅拌方式、制备温度、平衡时间等，均需通过试验，视物理稳定性的结果来确定，特别是含有多种农药的复杂体系需比较不同方法的优劣后，确定最佳方法。上述介绍的几种配制方法，在加工工艺上都属于分散、混合等物理过程，因此工艺比较简单。分散、混合效果除取决于配方中乳化剂的种类和用量外，工艺上所选取的调制设备、搅拌器型式、搅拌速度、时间、温度等也有一定关系。一般来说，当配方恰当时，生产乳油的搪瓷反应釜也适用于配制微乳剂，将所有组分按程序在釜中搅拌成透明制剂即可。但高速混合的匀质混合机和中速搅拌混合釜效果更好，制剂稳定、生产周期短。 制造农药微乳剂的主要设备是调制釜。母液调制可以采用一般的搪瓷或不锈钢反应釜，产品调制釜除选择这两种设备外，最理想的还是高剪切混合乳化机(即匀质混合机)。 作为农药微乳剂从经济和环保角度考虑，最有价值的是O/W型。上述的四种加工工艺中，工艺最简单、工艺过程最容易控制的应该是“可乳化油法”。四、微乳剂的稳定性1.化学稳定性 微乳剂中因有大量水存在，所以，配方设计时，对化学稳定性的考虑尤为重要。农药品种繁多，原药分子的结构和基团性质将直接影响其稳定性。一般需通过试验来确定。菊酯类农药比有机磷类和氨基甲酸酯类稳定。因此，对于在水中不稳定的原药，则必须加入稳定剂。2.物理稳定性农药微乳剂在贮藏期内的物理稳定性至关重要。它是评价制剂的商品价值的重要指标之一。它又是指制剂在贮存期内保持外观均匀透明或半透明，在冷热变化条件下，不发生不可逆相变。要保持这一稳定性，微乳剂应具备以下条件：有较宽的透明温度区域(可溶化区域)其最佳的值应为-5-50，至少应为0-40。它是研究微乳剂的主要内容。除靠乳化剂来调节外，助剂用量和品种及调节剂的使用均有明显的作用；有较好的经时稳定性经时稳定性是指在室温自然变化条件下贮藏时，微乳剂的外观随时间的延长而发生变化的程度。若持久透明，则稳定性好。有的配方虽能获得流动性较好的透明样品，并在1-2个月内无变化，但再过一定时间后就会有出现混浊，分层，沉淀，结晶现象，且不逆转，说明体系稳定性随时间延长发生了变化。此变化将极大的影响商品性。原因可能有以下几个方面： 乳化剂选择不当。体系未达到真正的微乳状态； 已乳化的粒子受环境或外界条件的影响而聚结沉淀； 由于包装不严，水分或助溶剂蒸发，从而破坏了体系的平衡。五、微乳剂的质量控制及检测方法 作为一种比较新的农药剂型，在生产和储运过程中，各项指标的控制要比乳油难得多。应当有一个统一的技术指标标准，以有利于其科学合理地研发。这几年笔者先后研制多种微乳剂制剂，积累了比较丰富的经验，制剂质量也达到了一定的水平。参照HG/T 2467.10-2003“农药微乳剂产品标准编写规范”列出了下列指标和监测方法。1. 组成和外观 应由符合标准的原药、水和适宜的助剂制成，应为透明或半透明均相液体，无可见的悬浮物和沉淀。2.有效成分含量 含量是对所有农药制剂的基本要求，是必须严格控制的指标，一般要求等于或大于标明含量。对于微乳剂而言，含量大小是根据该农药品种配制微乳剂的可行性和适用性而确定的。具体分析方法参照原药及其它制剂的分析方法，结合本制剂具体情况研究制订。3.乳液稳定性 按GB/T 1603进行试验。用342mg/L标准硬水，将样品稀释200倍于30下静置30min，保持透明状态，上无浮油，下无沉淀，并能与水以任何比例混合，视为合格。4.低温稳定性样品在低温时不产生不可逆的结块或混浊视为合格。因此需进行冰冻-融化试验。在冰冻后产生结块或浑浊，但在室温下结块或浑浊现象渐渐消失，能恢复透明状态则为合格。反复试验多次、重复性好，即为可逆性变化。具体可按HG/T 2467.2-2003中4.11进行。5. 酸度或碱度或pH值的测定 在微乳剂中，酸度或碱度或pH值往往是影响化学稳定性的重要因素，必须通过试验寻找最适宜的pH值范围，生产中应严加控制。酸度或碱度的测定按HG/T 2467.1 -2003中4.7 进行;pH值的测定按GB/T 1601-93进行。6.热贮稳定性微乳剂的热贮稳定性包括物理稳定和化学稳定两种含义。即将样品装入安瓿瓶中，在542的恒温箱里贮存14d，要求外观保持均相透明，若出现分层，于室温振摇后能恢复原状则视为合格。分析有效成分含量，其分解率一般应小于5%-10%。具体可按HG/T 2467.2-2003中4.11进行。7.低温稳定性HG/T 2467.2 -2003规定的方法如下：试样在0保持1h，记录有无固体和油状物析出，继续在0贮存7d，离心将固体析出物沉降，记录其体积。（1）仪器制冷器；保持0士2，离心管：100mL，管底刻度精确至0.05mL,离心机：与离心管配套。移液管：100mL。（2）试验步骤 移取100mL的样品加人离心管中，在制冷器中冷却至0士2，让离心管及其内容物在0士2下保持1h，其间每隔15min搅拌一次，每次15s，检查并记录有无固体物或油状物析出。将离心管放回制冷器，在0士2下继续放置7d，将离心管取出，在室温(不超过20)下静置3h，离心分离15min(管子顶部相对离心力为500g-600g,g为重力加速度)。记录管子底部析出物的体积(精确至0.05mL)。析出物不超过0.3mL为合格。也有研究者采用下述的方法检测低温稳定性：取微乳剂样品约50mL，密封在透明无色玻璃磨口瓶中，置于0-20冰箱中冷藏，分别设置不同的温度，14天后取出。如无冻结、浑浊、分层或沉淀则为合格，如有上述情况之一者，在室温下放置2h，观察外观情况，若冻结、浑浊、分层或沉淀现象消失，能恢复透明状态也为合格。反复试验多次、重复性好，即为低温稳定性合格。在冬天寒冷的地区采用后一种方法可能更符合实际情况。8.透明温度范围由于非离子表面活性剂对温度的敏感性很大，因而微乳剂只能在一定温度范围内保持稳定透明。为使微乳剂产品有一定适用性，在配方研究中，必须利用各种方法扩大这个温度范围，一般要求040保持透明不变，好的可达到-560。HG/T 2467.10 -2003规定的方法：取10mL样品于25mL试管中，用搅拌捧上下搅动，于冰浴上渐渐降温至出现浑浊或冻结为止，记录此转折点的温度，作为透明温度下限t1，再将试管置于水浴中，以2/min的速度慢慢加温，记录出现浑浊时温度t2，即为温度上限，则透明温度范围为t1-t2。9.持久起泡性如果制剂在使用时泡沫太多，则直接影响到喷雾效果，制剂的泡沫越少越好。具体检验方法按HG/T2467.5-2003中的4.11进行。（1）方法提要将规定量的试样与标准硬水混合，静置后记录泡沫体积。（2）试剂标准硬水:(Ca2+Mg2+)=342mg/L,pH=6.0-7.0。按GB/T 14825配制。（3）仪器具塞量筒:250mL(分度值2mL,0-250mL刻度线20cm-21.5cm,250mL刻度线到塞子底部4cm-6cm),工业天平:感量0.1g，载量500g,（4）测定步骤将量筒加标准硬水至180mL刻度线处，置量筒于天平上，称入试样1.0g (精确至0.1g)，加硬水至距量筒塞底部9cm的刻度线处，盖上塞，以量筒底部为中心，上下颠倒30次(每次2s)。放在试验台上静置1min，记录泡沫体积。10.乳化分散性 分别在具塞的100mL量筒中，加入100mL 342、500 mg/L试验硬水，调节到251，再用刻度吸管将0.2mL供试样品，在距离液面23cm高处，轻轻滴入硬水中，观察试样在水中的自然分散及乳化性能。评价方法如下：能迅速自动均匀分散稍加搅动呈蓝色或蛋白色透明乳状液一级；能自动均匀分散稍加搅动呈蓝色半透明乳状液二级；呈白色云雾状或丝状分散搅动后呈蓝色不透明乳状液三级；呈白色微粒状下沉搅动后呈白色不透明乳状液四级；呈油珠状下沉搅动时能乳化，停止搅动后很快分层五级。11.经时稳定性 将试样装安瓿瓶密封，于自然条件下保存2年，经过不同季节的气温变化和长时间贮存的考验，气温范围约为-540，观察制剂外观随时间的变化情况，记录不同时间状态，有无结晶、浑浊、沉淀等现象。 第七节 微囊剂一、微胶囊悬浮剂农药的定义和外观特征：微胶囊悬浮剂农药是指利用天然或者合成的高分子材料形成核壳结构微小容器,将农药包覆其中,并悬浮在水中的农药剂型。它包括囊壁和囊芯两部分，囊芯是农药有效成分及溶剂，囊壁是成膜的高分子材料。这个剂型分为连续相和非连续相，连续相为水和助剂，非连续相是被包覆的农药微小胶囊。微胶囊悬浮剂外观是一个粘稠状流动液体，跟水乳剂及水悬浮剂相似。微胶囊其外形呈球形、橄榄球形、谷粒或其他形状的悬浮液体。微胶囊直径一般在3-30微米。用400倍显微镜观察大约相当于小米粒和绿豆粒大小。（附显微镜照片）二、微胶囊悬浮剂农药发展状况：微胶囊农药剂型于上世纪70年代国外开始发展，最初目的是将高毒农药低毒化，如甲基对硫磷微胶囊悬浮剂。我国80年代后期也开始有所发展，甲基对硫磷微胶囊悬浮剂、倍硫磷微胶囊悬浮剂也开始生产、销售。最近几年由于环境保护、溶剂短缺等因素，国内外对这个剂型普遍开始重视，并且陆续有这个剂型产品登记和销售。目前在国内登记的主要品种有：30%、35%辛硫磷（山东胜邦鲁南、南通宝灵、新沂科大）20%、25%、30%毒死蜱（山东胜邦鲁南、南通宝灵、东营洁保）1.2%、2%阿维菌素（黑龙江平山林药厂、河北威远）20%三唑磷（山东胜邦鲁南）48%甲草胺（兴农药业）43%二甲戊灵（德国巴斯夫）36%广灭灵（美国富美实）1%甲氨基阿维菌素（广东瑞德丰）5%、10%高效氯氰菊酯（黑龙江平山林药厂）2.5%、10%高效氯氟氰菊酯（先正达、陶氏益农等）。三、微胶囊悬浮剂农药制造方法：微胶囊悬浮剂制备方法主要有两种：一是界面聚合法:界面聚合法是囊壁成膜反应发生在互不相溶的油水两相界面上,反应在常温下便可进行。该方法的基本过程是，先将成膜反应所用的油溶性高分子单体,溶解在农药原油中构成所谓的有机相（如果农药不是油状液体而是固体,则应先将它溶解在与水不互溶的有机溶剂中）。然后,将此有机相加入乳化剂、水在高速剪切条件下,形成水包油乳状液。再向此乳状液中,添加水溶性的高分子单体。于是,在常温条件便可在乳状液粒子的油-水界面处发生,生成囊膜的聚合反应，高分子膜将农药成分与水隔离。反应完毕，再加入适当适量的助剂调制后，即可制得最终制剂。二是原位聚合法:原位聚合法是先把原药、溶剂、乳化剂及水混合后，用均质机剪切成为水包油乳液，然后将水溶性成膜剂加入到乳液状农药中，升温、加入催化剂后开始包覆成膜。反应完毕，再加入适当适量的助剂调制后，即可制得最终产品微囊悬浮剂。四、两种方法的特点：原位法优点是： 成本相对较低；适应包覆的有效成分广；囊壁材料质量稳定,而且可以根据释放要求控制囊壁厚度；原位缺点是：工艺流程复杂，聚合周期长；设备投资大；操作条件相对苛刻；界面法的优点是：工艺简单操作条件缓和设备投资小生产周期短生产技术容易掌握界面法缺点是 囊壁材料单体反应活性高，有成成分的活性基团可能参加反应，所以对分子上有活性基团的有效成分没法成囊，因此适应的有效成分少。 囊壁材料容易老化变色； 成本相对较高； 高分子单体容易残存于囊中，造成有效成分的不稳定。五、微胶囊悬浮剂农药的特点：优点：1、残效期维持80-120天（残效期可根据需要人为控制），施药