“农药水悬浮剂加工及贮藏中的常见问题及其对策”

农药水悬浮剂加工及贮藏过程中的常见问题及其对策路福绥山东农业大学农业化学制品研究所联系电话（Tel）13954896065E-mail:lfs@一、农药水悬浮剂的特点二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策三、助剂的作用与选择四、展望农药水悬浮剂加工及贮藏过程中的常见问题及其对策一、农药水悬浮剂的特点农药水悬浮剂（SuspensionConcentrate,SC）是指不溶于水的固体原药通过一定机械手段（砂磨或球磨）分散在水中形成的多相分散体系。水悬浮剂外观为不透明悬浮体，其分散相粒径一般为0.5~5μm，平均粒径2~3μm，水悬浮剂属于多相粗分散体系。凡是能在在水中能长期稳定不分解，不溶于水或微溶于水（在水中溶解度小于1.5%）的农药均可制成水悬浮剂。（1）以水为基质，与环境相容性好，是21世纪农药新剂型发展方向之一；（2）颗粒小，悬浮率高，活性比表面大，药效好；（3）成本低；

（4）加工、使用安全、方便。一、农药水悬浮剂的特点1.1.农药水悬浮剂的优势英国早在1993年水悬浮剂已占整个农药制剂市场销售的26%，超过乳油的24%和可湿性粉剂的17%而位居第一。一、农药水悬浮剂的特点1.2.农药水悬浮剂的加工过程为热力学不可逆过程用于加工农药水悬浮剂的农药原药一般与水的亲和性很差，不能在水中自行分散。农药水悬浮剂的加工过程是通过外在机械手段（球磨、砂磨、高速剪切等）将农药活性组分强行分散在介质水中的过程，这种过程在热力学上为不可逆过程。一、农药水悬浮剂的特点1.3.农药水悬浮剂为热力学不稳定系统在农药水悬浮剂的研磨过程中，机械能转化为分散药物颗粒的界面能，使农药水悬浮剂成为高能量的多相分散系统，根据热力学能量降低原理，这种高能量的系统会自动发生分散颗粒间聚结合并变大，分散稳定性变差，最终导致分散系统被破坏。一、农药水悬浮剂的特点1.4.农药水悬浮剂为动力学不稳定系统农药水悬浮剂的分散相粒径为0.5~5μm，平均粒径2~3μm，属于多相粗分散系统，由于分散相与介质间的密度差，分散的药物颗粒的布朗运动不足以抵抗重力沉降作用，在产品贮存过程中，分散的药物颗粒在重力作用下沉降，导致产品轻则分层，重则沉淀结底，失去悬浮稳定性，其有效成分难以从包装物倒出。农药水悬浮剂的分散稳定性和悬浮稳定性已成为制约其研究开发的瓶颈。二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

农药水悬浮剂的加工过程为热力学不可逆过程，其加工过程和产品质量会受到助剂、原药、水质、加工设备、物料温度、人员操作等各种因素的影响，从而导致加工过程和产品质量出现各种问题。现将农药水悬浮剂生产加工和贮存中常出现的问题及其产生的原因分析如下：2.1.研磨过程中物料变稠而难于研磨二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

在农药水悬浮剂生产加工过程中，有时会出现物料越磨越稠，难以流动，尤其是在高浓度悬浮剂的加工中更为常见。出现这种现象的原因主要是所使用的润湿分散剂不能很好的在原药颗粒界面吸附，当润湿分散剂选择不合适或使用不当或原药中含有杂质或研磨过程中物料温度过高时常会出现这种情况。2.1.研磨过程中物料变稠而难于研磨二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

用于加工水悬浮剂的农药原药多数与水的亲合性较差，在农药原药的研磨过程中，若所使用的润湿分散剂不能很好的在原药颗粒界面吸附，由于农药原药颗粒间自身的亲和力远大于和水的亲和力，这时分散的农药原药颗粒间很容易相互搭接成结构，将大量的自由水束缚其中，造成物料的流动性变差。2.1.研磨过程中物料变稠而难于研磨二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

对于农药水悬浮剂研磨过程中物料变稠的现象，可根据具体情况采取适当措施。（1）若因研磨过程中物料温度过高造成物料变稠时，可通过加大物料流量、加大循环冷却水流量、降低循环冷却水温度等措施来解决。（2）当原药中的杂质导致研磨过程中物料变稠时，可考虑更换原药或重新筛选润湿分散剂。建议在农药水悬浮剂的加工过程中，尽量不要更换原药生产厂家，并且需要对每一批原药都必须先进行小样试验。2.1.研磨过程中物料变稠而难于研磨二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

（3）润湿分散剂选择不合适或使用不当造成润湿分散剂不能很好的在原药颗粒界面吸附时，首先应检查润湿分散剂的使用方法是否适当。在物料配制时，必须将所用润湿分散剂完全溶解于水中，尤其需要注意的是一些高分子分散剂，其分子量较大，溶解过程慢，可提前配成母液或高速搅拌20~30分钟使其完全溶解。所用润湿分散剂只有在完全溶解的情况下，才能在研磨过程中以分子状态在原药颗粒界面吸附，才能起到分散稳定作用。当然若是润湿分散剂选择不合适，则只有更换润湿分散剂。2.2.研磨过程中出现絮凝和聚结二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

农药水悬浮剂为热力学不稳定的多相分散体系，其分散稳定性主要通过润湿分散剂在原药界面吸附产生静电位阻和空间位阻来实现。2.2.研磨过程中出现絮凝和聚结二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

若润湿分散剂选择或使用不当不能形成良好的静电位阻和空间位阻，或外加电解质压迫分散药物颗粒界面的双电层，破坏静电位阻，导致分散稳定性变差，已分散的药物颗粒发生聚结合并而聚沉。当所用水或原药含盐量较高时，常会出现上述情况。2.2.研磨过程中出现絮凝和聚结二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

絮凝是指分散的药物颗粒在线性大分子上吸附桥连，从而导致分散相下沉的情况。2.2.研磨过程中出现絮凝和聚结二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

当研磨过程中出现絮凝和聚结时，可通过以下措施来解决：（1）控制所用水的质量。最好使用去离子水，若一定使用自来水，应对水质进行检测（可测定其电导率）（2）控制所用原药的质量。原药中含盐量太高或含有吸附性大分子时，也可引起聚结或絮凝。对原药中的含盐量可通过用定量水洗涤原药，测定洗涤水的电导率来检测。2.2.研磨过程中出现絮凝和聚结二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

（3）高分子分散剂的用量要合适，用量太少会因为不能起到足够的分散稳定作用发生聚结；用量太多时，则会因高分子分散剂在分散相颗粒间缠结而发生絮凝。2.3.水悬浮剂产品贮存过程中的颗粒变大、结块二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

农药水悬浮剂产品在贮存过程中出现颗粒变大的原因主要有聚结、絮凝、奥氏熟化等。聚结：农药水悬浮剂为热力学不稳定的多相分散体系，如果在贮存过程中发生润湿分散剂在原药颗粒界面脱附，造成部分分散的药物颗粒界面裸露，由于裸露的药物颗粒界面间亲和力很强，吸引能很高，可导致药物颗粒间聚结合并变大，聚结严重时则出现结块。2.3.水悬浮剂产品贮存过程中的颗粒变大、结块二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

絮凝：若脱附下来的分散剂分子在分散的药物颗粒间缠结，分散的药物颗粒的布朗运动变差，会造成分散的药物颗粒团聚下沉，从而发生絮凝。2.3.水悬浮剂产品贮存过程中的颗粒变大、结块二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

奥氏熟化：导致农药水悬浮剂产品在贮存过程中出现颗粒变大的另一个重要原因便是奥氏熟化。晶体在水中的饱和溶解度与其晶体颗粒的大小有关，并服从Kelvin公式：式中：cR—半径为r的小晶粒的溶解度；c0—晶体正常溶解度；ρ—晶体密度；γs-l—固-液界面能；M—晶体摩尔质量。2.3.水悬浮剂产品贮存过程中的颗粒变大、结块二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

奥氏熟化：从Kelvin公式可见：晶粒愈小，其溶解度愈大。当不同大小的晶粒处于同一介质中时，对小晶粒而言，因其溶解度较大，其介质为不饱和溶液，故小晶粒不断溶解而消失；大晶粒其溶解度较小，其介质为过饱和溶液，溶液中的分子在大晶粒上结晶，致使大晶粒愈来愈大，这便是奥氏（Ostwaid）熟化现象。

刚做出热贮2周图1.奥氏熟化现象2.3.水悬浮剂产品贮存过程中的颗粒变大、结块二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

奥氏熟化：农药水悬浮剂为多分散的多相分散体系，分散的药物颗粒大小不一，在贮存过程中，因奥氏熟化现象，小颗粒逐渐消失，大颗粒愈来愈大，最终使得粒度谱向大颗粒偏移。奥氏熟化现象的发生与原药在水中的溶解度有关，农药原药在水中的溶解度愈大，愈容易发生奥氏熟化现象，如吡虫啉（20℃，510mg/L）、灭蝇胺（20℃，11000mg/L）、莠灭净（25℃，200mg/L）等农药有效成分制成水悬浮剂时，易发生奥氏熟化现象。一般农药原药在水中的溶解度小于100mg/L时，则很少发生奥氏熟化，如多菌灵（20℃，pH7,8mg/L）、甲基硫菌灵菌灵（20℃，26.6mg/L）等悬浮剂，一般不易发生奥氏熟化。2.4.水悬浮剂产品贮存过程中的稠化、膏化现象二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

农药水悬浮剂产品在贮存过程中会出现稠化、膏化现象，严重时会导致产品难以从包装物中倒出。农药水悬浮剂的流动性和产品中自由水的含量有关，当产品中自由水的含量太低时，便会出现产品流动困难、产品稠化、膏化现象。2.4.水悬浮剂产品贮存过程中的稠化、膏化现象二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

产品在贮存过程中出现稠化、膏化的原因主要有以下两点：（1）分散助剂在药物颗粒界面脱附造成原药颗粒间搭接絮凝将自由水束缚其中，使产品流动性变差，严重时会出现稠化、膏化，对于这种情况造成的稠化、膏化，最好更换分散助剂，一般，一些大分子聚合物分散剂吸附位点多，吸附稳定性好，可使农药水悬浮剂产品在贮存过程中保持较好的分散稳定性；2.4.水悬浮剂产品贮存过程中的稠化、膏化现象二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

产品在贮存过程中出现稠化、膏化的原因主要有以下两点：（2）增稠剂的选择不当或用量不合适也会造成产品在贮存过程中出现稠化、膏化现象，一些大分子增稠剂或无机矿物材料在产品中相互搭接形成结构并将自由水束缚其中，也会导致产品在贮存过程中出现稠化、膏化现象。2.5.水悬浮剂产品贮存过程中的分层、沉淀二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

水悬浮剂产品贮存过程中的出现分层、沉淀的现象属于悬浮稳定性问题。农药水悬浮剂中分散的药物颗粒粒径一般为0.5~5μm，平均粒径2~3μm，属于粗分散系统。农药水悬浮剂中分散的药物颗粒的布朗运动不足以抵消其自身的重力沉降，因此，农药水悬浮剂为悬浮不稳定系统。2.5.水悬浮剂产品贮存过程中的分层、沉淀二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

忽略分散的药物颗粒间的相互作用，农药水悬浮剂中分散的药物颗粒在介质中的沉降可用Stokes公式估算：u—沉降速率；r—药物颗粒半径；ρ-ρ0—分散相与分散介质间的密度差；ŋ—介质黏度；g—重力加速度。2.5.水悬浮剂产品贮存过程中的分层、沉淀二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

从Stokes公式可见，粗分散系统中分散颗粒的沉降主要取决于以下三个因素：分散颗粒的粒径r、分散相与分散介质间的密度差、介质黏度。通过改变分散颗粒的粒径r、分散相与分散介质间的密度差、介质黏度，可以改变其沉降速率。2.5.水悬浮剂产品贮存过程中的分层、沉淀二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

（1）分散颗粒的粒径r：沉降速率u与分散颗粒的粒径r2平方成正比，分散颗粒的粒径愈小，其沉降速率u愈小，悬浮稳定性愈好；设分散相与分散介质间的密度差ρ-ρ0=500kg·m-3,ŋ=100mPa·s，当分散颗粒的粒径不同时，从Stokes公式可以计算出颗粒在介质中沉降10厘米所需时间t（见表1）。表1.不同粒径r的农药颗粒在介质中沉降10厘米所需时间tr/μm5210.5t/天4261064242.5.水悬浮剂产品贮存过程中的分层、沉淀二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

表1.不同粒径r的农药颗粒在介质中沉降10厘米所需时间tr/μm5210.5t/天426106424上述计算结果表明，农药颗粒在介质中沉降与农药颗粒的粒径密切相关，通过降低悬浮剂中分散颗粒的粒径，可有效地减小分散颗粒的沉降速率，显著提高产品的悬浮稳定性，所以，在农药水悬浮剂的加工中，保持农药颗粒在适当大小的范围内，并保证贮藏过程中粒径不变至关重要。但是，悬浮剂中分散颗粒的粒径受研磨设备的影响，颗粒的粒径不可能太小，而且分散颗粒的粒径太小时，会使分散剂的用量大大增加，颗粒间聚结的机会增大。2.5.水悬浮剂产品贮存过程中的分层、沉淀二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

（2）沉降速率u与分散相、分散介质间的密度差ρ-ρ0成正比，降低分散相与分散介质间的密度差，也可以减小其沉降速率，但这种方法对分散相与分散介质间的密度差较小的情况比较有效。例如某水悬浮剂：ρ=1100kg·m-3，ρ0=1000kg·m-3,通过在介质中溶入惰性物质使介质密度提高到ρ0=1050kg·m-3,则其密度差从100kg·m-3减小到50kg·m-3，其沉降速率将为原来的一半；若ρ=1500kg·m-3，ρ0=1000kg·m-3,通过在介质中溶入惰性物质使介质密度提高到ρ0=1050kg·m-3,则其密度差从500kg·m-3减小到450kg·m-3，其沉降速率比原来减小了10%；可见，当原药本身密度较大时，通过降低分散相与分散介质间的密度差来改变沉降速率的意义不大。2.5.水悬浮剂产品贮存过程中的分层、沉淀二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

（3）从Stokes公式可见，分散颗粒的沉降速率与系统的粘度成反比，通过增大系统的粘度，也可降低分散颗粒的沉降速率，提高其悬浮稳定性。许多企业为了提高其产品的悬浮稳定性，向悬浮剂中加入一定量的增稠剂来改善悬浮剂的悬浮稳定性。这种方法的弊端是若增稠剂选择不当，会导致产品贮存过程中出现稠化，难以倒出，甚至出现膏化现象。上述三种措施虽能一定程度地改善悬浮剂的悬浮稳定性，仍难以做到农药水悬浮剂在贮藏过程中不沉降（不分层）。2.5.水悬浮剂产品贮存过程中的分层、沉淀二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

我们在研究中发现，要使农药水悬浮剂在贮藏过程中不沉降（不分层），必须使农药水悬浮剂形成一定结构。在静止时，这种结构能承托药物颗粒阻碍其沉降，使农药水悬浮剂在贮藏过程中不沉降，不分层，保持其悬浮稳定性；在一定外力（如摇动）作用下，其结构被破坏，可恢复其流动性而易于倒出。2.5.水悬浮剂产品贮存过程中的分层、沉淀二、农药水悬浮剂加工、贮存过程中常出现的问题及其对策

为了使农药水悬浮剂能形成一定的触变结构，需加入一定