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农药制剂研制方法
这是本人多年总结的农药制剂综合知识及各剂型研究中遇到的问题及解决方法,还没完成,在逐步完善
概述…………………………
第一章& 农药剂型发展方向
水乳剂和微乳剂正逐步取代乳油…………………………
悬浮剂发展迅速…………………………
水溶剂产量上升很快…………………………
在发展中的悬浮乳剂…………………………
水分散性粒剂增长迅速…………………………
农药缓释剂缓慢发展…………………………
多功能混合制剂稳步增长…………………………
省力化剂型兴起…………………………
(1) 水溶性薄膜袋包装的U一粒剂…………………………
(2)泡腾片剂……………………………………
(3) 高浓度除草颗粒剂…………………………
(4)高扩散性乳油、油剂和水剂…………………………
(5)水面直接施用的农药胶囊剂…………………………
第二章&&&&
农药制剂的分类
 农药剂型简称代表符号…………………………
 农药制剂的分类与使用方法…………………………
第三章&&&&
农药原药的分类以及各品种的性能特点
第四章&&&&
各类农药制剂技术特点
1、&&&&&&&&&&&&
乳油…………………………
2、&&&&&&&&&&&&
可湿性粉剂…………………………
3、&&&&&&&&&&&&
悬浮剂…………………………
(1)水悬剂…………………………
(2)悬浮乳剂…………………………
(3)种衣剂…………………………
(4)悬浮微胶囊剂…………………………
4、&&&&&&&&&&&&
微乳剂…………………………
5、&&&&&&&&&&&&
水乳剂……………………………………………………
6、&&&&&&&&&&&&
水剂……………………………………………………
7、&&&&&&&&&&&&
可溶性液剂…………………………
8、&&&&&&&&&&&&
颗粒剂……………………………………………………
(1)水分散粒剂…………………………
(2)颗粒剂…………………………
(3)片剂…………………………
(4)泡腾片剂…………………………
9、&&&&&&&&&&&&
烟雾剂…………………………
10、&&&&&&&
其它…………………………
第五章&&&&
各类剂型的助剂选择以及特点
第六章&&&&
剂型的研制方法
植物源农药、土农药
第七章&&&&
各种剂型性能指标的测定
作者系在农药届从事技术工作达20多年,一直从事农药制剂的研制开发工作,对于农药制剂的研制开发,农药制剂的推广使用,农药制剂性能指标的检测控制方面都有丰富的实践经验。
作者曾在山东华阳集团、青岛瀚生集团任职,主要从事农药的化学合成、制剂加工、农药检测、质量管理、市场营销管理、产品生产流程管理、产品成本控制等工作。
书中内容纯属工作经验之作,技术开发的出发点是从企业效益的角度,最大的优势就是所介绍的技术能够结合原材料、市场、财务核算的特点,以低成本价格做出高效果的产品作为出发点,研制出物美价廉、适应市场的品种,以此对企业具有很好的参考价值。
书中介绍了最新剂型的研制开发技术,设计了一整套剂型开发的流程,并将流程中涉及的技术资料也罗列在本书中,是一本综合性的工具书,实用性强,为农药届同仁提供一个技术开发的平台,一般的技术工作人员看后就能做出比较好的农药制剂。
作者为了农药届的繁荣昌盛,特将这20多年的技术工作经验总结,在写作中没有做任何的技术保留,书中内容仅为企业作技术参考,错误之处敬请原谅。&&&&&&&&&&&
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由于对农药的高性能化以及对人畜、环境安全性要求的提高,致使在新开发的农药的结构趋于复杂的同时,农药筛选的概率也变得非常低,上世纪60年代平均每3000个化合物中可成功筛选出一个农药,而最近30000个也不可能筛选出一个好的农药品种,而且开发的时间也大大延长。
另一方面,由于农业劳动者的高龄化、妇女化或兼业化,要求开发新农药制剂及使用方法,因而制剂的研究变得越来越重要。
通常,每亩使用农药的有效成分作为克或几百克时可以发挥其作用,然而仅仅将农药原药按如此低的比例在大的农田中均匀撒布什非常困难的,因此普遍是将农药的有效成分用适当的助剂稀释,加工成容易撒布的形式,这就是农药制剂,其主要目的就是:
方便使用的形式
最大限度发挥农药的效力
弥补农药的不足
提高使用者的安全型和非环境污染性
改善操作性,实现省力化
使现有药剂功能化,扩大其用途。
农药使用者实际使用的最终制品是制剂,只有在效用、储存安全、易操作、低成本等方面满足要求,才能成功的开发农药并使其使用化,因此农药制剂对农药的实用化有非常重要的作用。
最大限度的发挥农药的效力时制剂的重要目标之一。,效力与剂型、制剂的配方、生物活性有关,进行适当的制剂设计,使其最佳化是制剂研制的关键,研究的第一阶段是剂型的选择,农药的活性效果可因剂型的不同而有相当的变化,然而采用一种农药原药并不能获得所有剂型的制剂因而需要考虑原药所具有的物理、化学、生物化学性质来选择加工制剂最合适的剂型。比如,在有机溶剂中溶解度较小的原药不易加工成乳剂,但是可加工成可湿性粉剂或悬浮剂,对于在水中易水解的原药多数难于加工成以水作为溶剂的制剂,象悬浮剂、微乳剂、水乳剂等,易被微生物分解的原药加工成颗粒剂,则不能充分发挥其效用,另外还可以根据使用对象种类的不同来决定剂型,例如水田出除草剂可采用粒剂,果树除草剂多采用可湿性粉剂,总之,只有充分了解农药原药的性质后,才能选择最合适的剂型。近几年从安全和易操作方面来考虑,水性制剂和颗粒剂有所增加。
由于制剂的处方和制造方法不同,也会使制剂的物性发生变化,影响其效力、储存安全性、成本等,这就是市场上不同企业同样含量的制剂放映的效果不同的原因,一般情况下,原药的粒径细小是能够提高初期的生物效力,然而从残留、药害、安全性角度来看。并不希望粒径过细,因此需要选择一个最佳粒径,如果考虑上述各点来开发制剂就能使农药得以使用化。
农药剂型发展方向
从上世纪50年代到现在各种农药剂型产量的变迁,老的农药剂型逐渐淡出,展示出农药剂型正朝着水基性、粒状、缓释、多功能和省力化的方向发展,目前农药剂型逐步朝着微乳剂、水乳剂、水剂、悬浮剂、悬浮乳剂、水分散性粒剂、缓释剂、混合制剂和省力化剂型的进展。
水乳剂和微乳剂正逐步取代乳油
(1)水乳剂(EW)是一种水包油(O/W)乳状液制剂,粒径一般在0.52um的粗乳液,外观呈乳白色,用水稀释时与乳油倒入水中是一样的液体制剂,热力学上属于不稳定的分散体系。由于它少用甚至不用有机溶剂,使用水作为介质的制剂,它比乳油加工和使用更安全、经皮毒性低、无刺激性、药效与同等含量乳油相当,是替代乳油的环保型农药剂型。适合加工水乳剂的活性成分要求熔点低于60℃,在水中稳定不分解,在水中有低的溶解度(最好低于200mg/l),是易于加工成水乳剂的。
近几年,水乳剂在国外发展很快,已有数十个品种商品化,尤其在英国发展最为迅速,国外农化公司在我国登记的水乳剂品种已超过10个。像6.9%(W/V)的骠马和威霸(精噁唑禾草灵)、25%(W/V)富力库(戊唑醇)、18%(W/V)百家安(Zeta-氯氰菊酯)和60%(W/V)特帅(丁草胺)等。目前国内研制水乳剂也呈上升趋势,登记的品种已超过20个,已拟除虫菊酯类开发较多,而有机磷类因水解问题产气贮存稳定性很难过关。此外,低含量制剂多,高含量制剂少。还有,乳化剂选择是关键,国内都使用乳油加工的乳化剂,用量大部说,很难制得稳定的水乳剂,而且还有工程放大问题,故商品化品种不多。一般国外都开发特种表面活性剂(乳化剂)性能好,用量很少就能大大降低液滴界面膜,确保乳化液滴之间不易絮凝聚结;一般在3-5%之间即可得到长期贮存稳定的水乳剂。值得注意的一点是虽然有的水乳剂通过热贮二周试验合格,但不一定保证水乳剂不分层,因此有必要进行经时稳定性试验,才能真正确定它的长期贮存稳定性好坏。除此之外,添置高剪切乳化器是必需的,以便制得细的粒径(最好小于2um)通常更细的粒径有更高的药效和长期贮存稳定性。有条件更需添置激光粒度分布仪来检测粒径大小和分布是制得稳定性水乳剂的重要条件之一。
(2)微乳剂(ME)微乳技术早已频频用于日用化工、化妆品、机器切削油和药物剂型,并迅速进入农药剂型类型中。国外上世纪七十年代起美、英、德和日本等国家都由微乳剂研究报道,研究涉及到卫生用药和农用的杀虫、杀菌和除草领域。九十年代就有氯氰菊酯和高效苯醚菊酯乳化剂进入市场。我国八十年代后期起研发家庭卫生用药微乳剂,九十年代研发拟除虫菊酯微乳剂,用在蔬菜和棉花上防虫。
&&目前对微乳剂不断增加兴趣和迅速研发是因为它采用表面活性剂形成水中热力学稳定的透明液体制剂。少用甚至不用有机溶剂,是用水作为介质的制剂,它比乳油容易加工、使用时更加安全、经皮毒性低、无刺激性、药效比同剂量乳油高、有长的货架寿命,是代替乳油的环保型农药新剂型之一。
微乳剂是至少含有三种成分(农药活性成分、表面活性剂和水)形成的水包油(O/W)乳液,具有液径0.05-0.1um(即50-100nm),自发形成热力学上稳定的透明液体制剂。有人戏称为纳米乳液,其实与纳米材料相比,它在农药剂型中并无神奇之处。实际上微乳剂可认为是一种胶体分散体系的特殊形式,即胀大的胶体分散体系,它的液径比可见光的波长(0.4-0.8um)小,这解释了为什么它的外观是透明的原因。
一般说来,农药活性成分分散度越高,对生物体的滲透越多,药效也越好。因此国外早有报道它的药效在同剂量下一般比乳油高,而国内有人认为,由于微乳剂用表面活性剂比乳油多,喷洒到生物体不易破乳,高容量喷雾易产生药液流失,认为药效反而不如乳油的看法,但都未经药效在同剂量下对比试验。如今有关资料报道,对同种农药活性成分的微乳剂与其他剂型进行室内毒力测定和田间试验,均显示微乳剂的毒力和药效都高与乳油和可湿粉剂,其结果与国外报道情况是一致的。
该剂型乳化剂、辅助乳化剂和溶剂的选择非常关键,否则极易发生转相和析出结晶。由于使用大量乳化剂/辅助乳化剂(一般达10-20%)和使用一定量的溶剂,同剂量下其加工成本往往比水悬剂和水乳剂高。还由于目前多数研究采用乳油的乳化剂,虽能研制出微乳剂产品,但因不是专用品种,用量更大(因乳油的乳化剂中含有部分溶剂,也要消耗乳化剂,)乳化性能指标每批不一样,在大生产时往往出现质量问题而且重复性差。值得注意的是国外农化公司在国内未有微乳剂登记产品。这是否与微乳剂使用较多乳化剂和极性溶剂(如酮和醇)有关,这涉及到环境保护问题。对制得的微乳剂,虽然有的通过热贮二周试验,但不一定保证微乳剂不分层或析出结晶,因此有必要进行经时稳定性试验,才能真正确定它的长期贮存稳定性好坏,这一点是不应该忽视的。另一方面微乳剂在低含量(10%以下,更好是5%以下)时在经济性上是有利的,含量高时还不如加工其它剂型为好。国内微乳剂登记目前也有10多个品种,也已开发出较高含量微乳剂,如20%阿维菌素*杀虫单ME和24%高效氯氰菊酯*灭多威ME,和25%高效氯氰菊酯*辛硫磷ME等。
(3)农药微乳剂和水乳剂是农药有效成分和乳化剂、分散剂、防冻剂、稳定剂、助溶剂等助剂均匀地分散在基质水中,形成的透明或乳状液体。微乳剂和水乳剂二者不同之处在于,分散在水相中的有效成分的粒径不同,前者为0.01一0.1微米,后者为0.1—50微米。因而微乳剂的外观为透明或接近透明,水乳剂的外观为乳白色。
1.&&&&&&&&
悬浮剂发展迅速&&&
该剂型我国上世纪80年代开始研发,并完成工业化,至今发展很快。目前登记已有100多个农药品种,国外农化公司在我国登记的水悬剂品种也有50多个,而且今后发展趋势还在不断增长,并已成为乳油和可湿粉剂之外的主要的基本剂型,也成为逐步替代粉状制剂的优良剂型。一般来说,农药活性成分只要熔点&80℃,在水中稳定不分解,在水中有低的溶解度(最好低于200mg/L),都容易加工成悬浮剂。
据统计在全球2003年安全的农药新剂型中涉及到悬浮剂的活性成分多达275个,远超过其他新剂型(EW、SE、CS、WG分别为36、15、24、67个)。而且在农药中无论是除草剂、杀菌剂、杀虫(螨)剂或者是单剂还是混剂都能加工成悬浮剂。目前国内加工的悬浮剂以除草剂居多,然后是杀菌和杀虫剂。国内悬浮剂生产工艺颇为成熟,但是就目前生产水平而言与国外产品还有不少差距。主要表现在贮存稳定性差,多数产品存放一段时间后产生分层,析水和沉淀;甚至于个别剂型严重结底,不易搅动和倒出,这将导致用户使用不便,浪费药液和降低药效。综合分析其主要原因是:
(1)农药原药不符合上述要求,或者含量低,杂质多。
(2)农药配方不适合,或者任意改变配方(如为了处理呆滞产品)。
(3)选择表面活性剂体系不合适,如选用乳化剂而非分散剂;或选用分散剂不合适或品质低。
(4)加工工艺技术和生产设备落后,研末粒子大而且不均匀。
(5)无先进测试仪器如激光粒度分布仪来指导生产。
(6)缺乏经验,技术熟练的专业技术人员研发和生产。
(7)没有选用国外高品质的表面活性剂,仅立足于国内有限品种不多的分散剂。
只要在上述几方面进行改进,还是可以值得高品质,高浓度的水悬剂品种的。
由于它与其它机型相比有如下优点:
(1)不使用任何有机溶剂,生产中避免易燃、易爆和中毒问题。
(2)对操作者和使用者安全,并对环境有利。
(3)用水作介质,降低环境污染,节省成本。
(4)低的毒性和刺激性。
(5)可加工高浓度剂型,减少库存量,节省包装、贮运可匀速费用。
(6)水不溶的农药固体活性成分可加工成液体制剂出售,计量和使用方便。
(7)由于比WP有更细的粒径,悬浮率和药效比WP要高。
(8)可用来加工悬浮剂(SE)和水悬乳种衣剂(FS)。
因此近十年来是国内外发展最快的新剂型,成为各种农药品种的基本加工剂型,也是代替WP的主要剂型之一。
高品质的水乳剂具有细的粒径,一般为1-3u
,平均90%粒径&5u,高的悬浮率(一般都在95%以上)和在作物叶面上有高的展着性和粘着性。而其使用效率优于同品种的可湿性粉剂,这一点可以在农药品种登记公告中得到。如日本的SDS公司登记的百菌清活性成分在防治番茄早疫病和黄瓜霜霉病,达科宁40%SC和达科宁70%WP每公顷用量分别为900--3000g。美国罗姆哈斯的代森猛锌活性成分在防治黄瓜霜霉病,喷克42%SC和大生80%WP每公顷用量分别为787和g。其他活性成分的SC和WP之间也有类似的情况。近几年注意到悬浮剂有朝着加工高浓度悬浮乳剂方向发展,国外农化公司2003年前在我国登记的悬浮剂品种有1/3的品种都是高浓度的,例如430g/L的戊唑醇和代森锰锌,500g/L的异丙隆,异菌脲、甲基硫菌灵和600g/L的吡虫啉等。另一点值得引人注目的是最近几年国外农化公司开发的一些非常有特点而且已进入中国市场和得到广泛认可和使用的新农药品种,其加工剂型都是悬浮剂,像2.5%菜喜(多杀菌素)、5%锐劲特(氟虫腈)、10%除尽(溴虫腈)、12.5%保富(高效氟氯氰菊酯)、5%霸螨灵(唑螨酯)和20%米螨(虫酰胺)等。
&&3.水溶剂产量上升很快
将水溶剂的农药溶解在水中,添加适宜的助剂而制成的制剂,称为水溶剂(英文简写为SL)。大多数农药一般不溶于水或在水中溶解度很低,能加工成水溶剂的品种并不太多。但近年来水溶剂在各类剂型中产量上升的比例很快。比如41%农达(即3608/L草甘膦和15%助剂加工的水剂)、48%的百草敌、20%克芜踪和25%虎威水剂等。这些品种产量大,质量好,在国内、国际市场上享有声誉,我国水溶剂的产量也很大,约占整个制剂的15—20%。主要品种有草甘膦、百草枯、井冈霉素、乙烯利、杀虫双、单甲咪水溶剂等。有些不能溶于水的农药在与一些化学物质反应成为水溶性的盐制成水剂,如多菌灵盐酸盐、米酰胺异丙胺盐等。
我国用于加工水剂的原药含量一般不高(如杀虫双),很难加工成高浓度的水剂,因而包装费用和贮运费用较高;国内生产的水溶剂,除个别品种外,一般均不添加助剂,因而影响生物活性的发挥。为了增加水剂中有效成分的湿润性、粘着性和渗透性,国外在水剂中都添加适宜的助剂。美国农业部研究所明确指出,2,4-D胺盐、砷酸钠、杀草强、麦草畏、毒草定等除草剂,防治非耕地杂草必须添加湿润剂。水溶剂研究的重点应是提高原药的质量,生产高浓度水剂,合成和筛选与原药相匹配的助剂,提高生物活性和降低成本。
& 4.在发展中的悬浮乳剂
悬浮乳剂是由不溶于水的农药原粉和原油及各种助剂在介质水中分散均匀而形成的稳定的高悬浮乳状体系,简写SE。悬浮乳剂是一个三相的稳定体系,具有悬浮剂和乳剂的优点,如避免了农药乳油和可湿性粉剂因有机溶剂和粉尘对环境和操作者的污染和毒害,贮运安全,具有较高的生物活性等。
作为悬浮乳剂,研发的多,工业化的少,主要是技术难度较大,投资和设备费用均比水悬浮剂高。我国在上世纪九十年代已有开发,固体活性成分主要三嗪类除草剂类莠去津和氰草津居多,而液体活性成分主要在酰胺类如乙草胺、甲草胺、丁草胺和异丙甲草胺等,其他品种很少。国内登记有10多家和生产也有多家。
对国内SE产品,一般说来,稳定性较差,在一定时间后析水和分层很严重。实际上要制得稳定的悬乳剂并非是一件容易的事,既要解决水悬剂和乳液或水乳剂本身的稳定问题,还要解决它们之间相互作用的稳定问题,因而难度更大,是目前新剂型中最为不成熟的剂型。
&对悬乳剂的研发,特别是得到长期贮存稳定的悬乳剂是需要时间的,选择好表面活性剂体系(乳化剂和分散剂之间不能有杂絮凝,杂絮凝是由于两个分散相不十分稳定时,一个固体粒子与另一个乳液油滴相接触时产生的聚凝)是关键,但通过仔细选择表面活性剂体系有可能克服絮凝和乳液的聚结问题。但国内可选用的高品质乳化剂和分散剂品种有限,要做到这一点的确是不容易的。另一方面国内都采用一勺烩的制法很难得到长期贮存稳定的悬乳剂,因为乳化剂很容易在固相界面油化,导致油相乳化不足,而分层是常有的事。
5.水分散性粒剂增长迅速
它是一种可分散在水中的固体制剂,在美国称为干流动剂(DF),也有人称之为干悬浮剂。由于它不用溶剂,避免使用乳油时带来的易燃易爆和污染环境等问题。加工的颗粒易于自由流动,易于计量和倒出,避免水悬剂使用时粘壁,清洗和回收包装问题。加工的颗粒具有一定的强度,而且易崩解,分散后悬浮率高。无粉尘产生,对使用人员安全,正成为新剂型开发的热点。在美国WG已占到整个剂型近20%,超过WP和SC份额;英国在五年内增长超过一倍,表明这种剂型正成为国外基本剂型已是实施。国外登记进入中国市场的WG品种有30多个,高浓度WG品种是其主流。
采用最适当的加工技术,得到WG产品的特性是:
(1)无溶剂和无粉尘,对作业者和环境安全。
(2)有足够的硬度和强度,防止产品在包装、贮运期间产生超标粉尘。
(3)有一定的形状和细度,为了控制颗粒分散时间,加工直径一般在0.1~1mm左右。
(4)流动性好,不粘连不结块,不粘壁,可用纸袋包装,节省成本。
(5)表观比重大,包装容器小,可容积计量,用户使用方便。
(6)倒入不同水文和硬水中,能迅速崩解,有良好自动分散性。
(7)优良悬浮性,一般不用搅拌或只需稍加搅拌,即形成均匀喷雾悬浮液,悬浮率可高达90%,甚至更高。
(8)可形成高浓度活性成分,一般含量可在50%以上,最高90%。
(9)贮存稳定性好,即使商业贮存条件和用户保存条件较差,也能保持1-2年不变质。
(10)WG与常用剂型EC、WP、SC以及液体化肥和微量元素都有良好掺合性。
&&正由于上述优良特性,该剂型愈来愈受到人们欢迎和重视。特别是现在,从技术上说,制备WG几乎不将受农药品种类型的限制。无论亲水的,亲油的,还是固体原粉或液体原油都可以加工成WG。也就是说,早先活性成分以液体剂型形式出售,现在可以作为固体出售。
在开发水分散粒剂产品中应注意尽量加工高含量的活性成分(一般大于60%),若含量太低就要添加大量填料。添料的性质将极大影响WG产品的质量,有时宁可开发高含量的活性成分WG,反而比低含量来得容易,也就是这个原因。另外,无论如何那种填料价格都比较昂贵,因此开发低含量的WG还不如加工成水悬剂或其他剂型来得方便和价格低,只有开发高含量的WG产品才最有市场竞争力。
6.农药缓释剂缓慢发展
农药缓释剂是指能缓慢释放农药有效成分的剂型。它具有延长农药的持效期、减少施药次数、降低用药量和药剂的使用毒性等优点。因此,缓释剂—直是农药剂型研究中的一个热点。目前各种缓释剂中,工艺较成熟、品种较多、生产量较大的仍然是微胶囊剂。
微胶囊技术发展至今已有60多年历史,微胶囊技术是将芯料(固体、液体或者气体)包在囊壁材料中,形成直径几微米至几百微米微小容器(即微胶囊)内的技术。
我国在上个世纪90年代后也开展微胶囊的研究,并涉及到各个领域,同国外相比,还处于起步阶段,因此更需要对微胶囊技术的基础理论和应用技术深入研究。
&&生产微胶囊的方法很多,适合工业化的农药微胶囊主要方法有:界面聚合法、原地聚合法、凝聚相分离法、喷雾微胶囊法和溶剂蒸发法。
&&农药上商品化的微胶囊剂产品大都采用界面聚合法和原地聚合法制得微胶囊悬浮剂产品来使用。它一般含有农药活性成分的芯料和一种聚合物材料的外壳壁构成的小球粒(一般粒径在1-20um),设计成控制释放芯料形式,以满足适合于生物活性物质需要。生产的微胶囊悬浮液一般的像水基性剂型(如水悬浮剂和水乳剂)那样在水中稀释和惯用的喷雾方法应用。
微胶囊悬浮剂类似于水悬浮剂,它是一种多相分散体系,在热力学上是不稳定的。长期贮存时和放置在容器中易产生分离和沉淀,任何沉淀将倾向于结成硬块,最终导致不能使用。这些可通过加入抗沉淀剂像多糖类胶和膨胀的粘土来解决。此外,其他的剂型成分可加入到微胶囊悬浮液中像抗冻剂、防腐剂、消泡剂等,以满足剂型物理性能的需要是十分必要。
目前,由于开发微胶囊剂与其它剂型相比,工艺较复杂,花费时间长和价格更昂贵,还有工业放大等问题。因此它在整个农药剂型市场中仅占很小比例,主要以杀虫剂和除草剂为主。但是,这些产品在提供应用、降低用量、提高安全性和改善活性成分效率比常用剂型更好,有条件时应该值得我们去开发的。
缓释剂的发展是缓慢的,其原因是囊皮材料价贵,制剂化费用较高,经济上尚缺乏有力的竞争能力。寻求廉价的囊皮材料、开发制剂化费用较低类型的缓释剂以及高附加值农药的缓释剂是今后缓释剂研究的重点所在。
& 7.多功能混合制剂稳步增长
近十年来,我国混剂品种发展较快,我国农药由仿制走向创制的今天,充分利用现有农药品种,积极稳妥地发展适销对路的混合制剂,依然是我国农药工业发展的重要举措之一。
混剂农药是指两种或三种不同的活性成分,经过研究和加工制成一种固定剂型的混合制剂,问世以来,的确在农业生产中防治各种病虫害起了非常重要的作用,其优点是主要有以下几个方面:
(1)增效作用:&
农药之间会相互增效,特别是那些作用机理不同的农药,增效更加显著,这样就提高了防治效果。混剂增效不增效怎样来判断呢;通常是通过测其共毒系数来判断,共毒系数越大的增效越明显,并不是所有的农药混在一起使用都能效增。目前生产上仍有些农民朋友在防治病虫害时,常用几种农药混在一起使用这是不妥当的,使用时应特别注意。
(2)优势互补:&
两种农药成分作用机理不同,若合理配伍,可以优势互补。比如拟除虫菊酯类杀虫剂杀虫作用快,而特异性杀虫剂杀虫速度迟缓,两者合理混配则可取长补短,如阿维菌素与高效氯氰菊酯混配,前者杀虫慢,后者快,混配后就可加速杀虫作用。
(3)扩大作用谱:
有些杀虫剂对鳞翅目害虫杀伤效果很好,但对螨类无效,如果和杀螨作用很强的杀虫剂或杀螨剂混配,就可以同时防治鳞翅目害虫和螨类害虫了。一药多治,可节约劳力和时间。
(4)延缓害虫抗药性:
&拟虫菊酯农药比较容易引起害虫产生抗药性,比如棉铃虫,如果它们与其它杀虫剂混配使用,就可使害虫抗药性推迟产生或抗性水平低缓。比如中国农科院植保所曾用20%菊马乳油(氰戊菊酯与马拉硫磷)与20%氰戊菊酯单剂分别处理棉铃虫,经过16代不断处理后,进行抗性水平测定,发现用氰戊菊酯单剂处理的棉铃虫比用菊马乳油处理的棉铃虫抗性高出64.54倍,表明菊马乳油有显著延缓棉铃虫抗药性的作用。
(5)降低防治成本:&
有些农药价格较高,有些则比较便宜,如果合理混配,不仅具备以上诸多优点,还可降低防治成本。比如50%吡*杀单可湿性粉剂,吡虫啉杀虫效果好,但价格贵,如果与价格便宜的杀虫单混配,在水稻上使用,不仅可防治稻飞虱,还可防治叶蝉,同时也降低了防治效果。
总之,正因为混剂农药有这么多优点,才受到农民的欢迎,又发展得如此迅速。&&
8.省力化剂型兴起.
水溶性薄膜袋包装的U一粒剂
以氯化钾为载体,以聚丙烯酸钠和黄原胶为交联剂制得的乙氰菊酯U一粒剂,用水溶性薄膜袋包装每袋150g,用于防治水稻田的害虫,如稻象甲、稻负泥虫等。使用时,只需站在田埂上向面积为1000m2的水稻田中抛入10袋,几小时后,这种袋装制剂就逐渐飘浮起来,药剂会逐渐扩散并均匀分布到整个水面,靶标害虫一旦接触水面,便中毒死亡。施药者只需几分钟,就可完成施药作业,不仅省工、省时,而且干净、安全。1992年在日本商品化后,深受用户欢迎。在我国还没有生产企业来专业化生产。
&(2) 泡腾片剂
这是一种片状粒剂,每枚重50克,又称粒霸,施用后在水田中发泡,并释放出有效成分,凡小时后,由于扩散剂的作用,在水田中有效成分均匀一致,达到杀灭靶标的目的。泡腾片剂不仅施药省工、干净,而且可以降低农用成本。
高浓度除草颗粒剂
所谓高浓度除草颗粒剂是指颗粒剂中含除草剂有效成分是普通颗粒剂的3倍。使用这种高浓度除草颗粒剂,可使每亩水田除草剂颗粒剂的用量由使用普通浓度除草颗粒剂的3kg减少到1kg,故又称1kg剂量颗粒剂。这种高浓度除草剂颗粒剂可以减轻水田施药的劳动量和贮运费用,受到普遍欢迎。
(4)高扩散性乳油、油剂和水剂
法国罗纳一普朗克公司生产的恶草酮乳油(120g/L,商品名农思它),用具内、外塞500m1玻璃瓶分装销售,由于制剂中添加了高效扩散剂,使用时,将外塞取下,药液通过内塞上的小孔甩法施药,高效水面扩散剂可使药液在水面迅速均匀扩散,然后沉入泥中,发挥除草效力,应用起来十分方便、简单,受到欢迎。日本三井东亚化学公司开发的4%醚菊酯新制剂是含高效扩散剂的油剂。施药时无需稀释,也不用喷雾器,直接滴入水田中,有效成分在几分钟之内即可布满整个水田表面,飞虱、叶蝉、稻象甲、稻负泥虫等害虫接触到便死亡。其优异的防效和省工省时等优点,已在一些国家得到证实。中国农科院植保所和安徽省和县农药厂共同开发的杀虫双撒滴剂,是以杀虫双为有效成分,添加特殊助剂制成。使用时,一手持瓶,左右摆动,药液通过瓶塞内盖的小孔撤入田中并迅速沉入水底,在土表面形成药液层,被稻株吸收,达到防除害虫的目的。杀虫双撤滴剂不需加水稀释,操作简便,大大减轻了劳动强度,每亩稻田地施药只须5—10分钟,提高了工效,受到用户欢迎。
(5)水面直接施用的农药胶囊剂
&将农药有效成分、乳化剂、高效扩散剂和溶剂制成油性制剂,根据需要将5—50m1这种油性制剂封入能在低温下溶解的明胶膜中,便制得水面直接施用的胶囊剂。一般每1胶丸含50ml药液。施药时,站在田埂上,一般按10个胶囊/1000m2的剂量,均匀投入水田,投入的胶囊数分钟至数十分钟后,明胶膜溶解、崩坏,内含物最初在水面上急速扩散,慢慢地在水中边乳化边扩散,均匀分布在整个水面。施这种胶囊剂十分简便、安全。水面直接施用的胶囊剂与对照的传统剂型相比,有同等的除草、杀虫效果,但能远距离散布,施药简便。
第二章 农药制剂的分类
(一)农药剂型代表符号及其基本特征
为了能对农药制剂有一个直观的了解,下面将农药各类制剂以表格形式汇总,有些不常用,但有必要了解一下这些剂型的基本特征,如果在现实工作中遇到了可以有所帮助。
农药剂型代表符号及其基本特征
基 本 特 征
Aerosol dispenser
利用抛射剂将农药从耐压容器中喷射出农药雾滴
毒饵母粉或母液
Bait concentrate
配置毒饵用的高浓度粉剂或液剂
Encapsulated
具有控制释放性能的粒剂
微囊悬浮剂
Capsule suspension
微囊在液体中的悬浮液,用水稀释后使用
Dustable &powder
喷粉用的可流动性粉状剂
拌种粉剂或种衣粉剂
Powder& for &dry
干粉拌种用粉剂
Emulsifiable -comcentrate
可用水稀释乳化的均相液体制剂
乳(悬)剂
Emulsion in oil
有机溶剂为连续相,农药的悬浮液为分散相
Emulsion in water
农药的有机溶液为分散相,水为连续相
拌种用悬浮剂
flowable oncentrate for
直接或稀释后拌种用的稳定悬浮液
Smoke generder
可直接点燃的固体制剂
Macrogramule
利于水溶性农药施用的大型粒剂
直接使用的流动性颗粒
Hot-fogging concentrate
利用外界热源使之雾化的制剂
拌种用溶液
Sotusion for seed treatment
直接或稀释后拌种用
Microemulsion
粒径范围0.01-0.1微米的透明均相液体
Miarogranule
利于均匀撒布的小型粒剂
Oil miscible
用有机液体稀释后施用的稳定悬浮液
可用有机液体稀释成均相液体的油状液体
干油悬浮剂
Oil miscible
使用时用有机液体稀释的粉状制剂
Plate bait
特殊形状毒饵
Seed coated with apesticide
用于种子包衣的制剂
Suspension concentrate
农药在液体中的稳定悬浮液,可稀释后或直接使用
可溶性粒剂
Water-soluble granules&
有效成分可溶于水中使用的粒状制剂
浓可溶性液剂
Soluble concentrate
有效成分可溶于水中使用的液体制剂
可溶性粉剂
Water soluble powder
有效成分可溶于水中使用的粉状制剂
拌种用可溶性粉剂
Water soluble
用水稀释溶解后拌种
水分散粒剂
Water-dispersible granules
加水后可崩解,分散成悬浮液的粒状制剂
可湿性粉剂
Wettable powder
加水后可成悬浮液的粉状剂
拌种用可湿粉
Water dispensible
For slunry trearment
可用水分散成浆状物拌种或包衣
(二)农药制剂的分类与使用方法
 为了了解各类制剂的基本形态和使用方法,特将各类制剂的基本形态和使用方法总结如下表:
农药制剂的分类与使用方法
微粉(<45 um,粉体占95%以上)
矿物质载体
撒粉剂撒布
微粉(平均粒径>20 um,<10 um的粉体少于20%)
微粉(平均粒径>20 um)
粗粉-微粒(<1700 um)
矿物质+粘合剂
180-710 um占95%以上
106-300 um占95%以上
手撒或撒粒剂
63-212 um占95%以上
手撒或撒粒剂
细粒300-1700 um占95%以上
手撒或撒粒剂
可湿性粉剂
微粉(<63um粉体占95%以上)
矿物质+分散剂
用水稀释后喷雾
可溶性粉剂
微粉(<63um粉体占95%以上)
矿物质+分散剂
用水稀释后喷雾
水分散粒剂
矿物质+分散剂
用水稀释后喷雾
矿物质+粘合剂
发泡块剂或水溶性包装
矿物质+粘合剂
有机溶剂+乳化剂
水稀释喷雾
微量撒布剂
有机溶剂或水
直接用喷雾
水稀释后喷雾
水+分散剂+增粘剂
水+乳化剂+分散剂
微囊悬浮剂
水+高分子膜物质
矿物质+发热剂
液、气、块状
植物质基材+粘合剂
植物质基材
有机溶剂或水+喷射剂
水+高分子+无机粉+分散剂
涂布或稀释后撒布
毒饵基质+粘合剂
高分子、纸
高分子、粘着剂
农药分类及其各类品种的性能特点
 在制剂的研制方面为什么拿出一个篇幅来介绍原药呢,作为农药制剂的研制过程中,如果不了解原药的基本理化性质,就不可能做出好的制剂配方出来,只有先了解了所要配制制剂所用原药的理化性能,才能选择合适的剂型、助剂以及制剂存在的状态和储存条件,否则不会做出好的制剂配方。
为了方便制剂的研制,将农药原药按照其结构特点分类介绍其理化特点和在研制过程中注意的事项,其中一些不常使用,或是按照国家政策已经禁止使用的农药品种就不在其列。
一、杀虫剂系列
(一)有机磷农药品种
(二)氨基甲酸酯类品种
(三)抑除虫菊酯类
甲醚菊酯;对甲氧甲基菊酯;4-甲氧甲基苄基(R、S)顺,反-2,2-二甲基-3-二甲基-3-(2-甲基-1-丙烯基)环丙烷羧酸酯甲苄菊酯
【英文名称】methothrin
【结构或分子式】
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&
【相对分子量或原子量】302.21
【密度】0.9
【沸点(℃)】142~144(2.67Pa)
【折射率】1.51;)
原药为淡黄色至红棕色透明油状液体。纯品为无色油状液体。
【溶解情况】
易溶于醇、丙酮、苯、甲苯等有机溶剂,也溶于煤油,不溶于水。
(四)烟碱类
杀菌剂系列
可制为可溶性液剂的杀菌剂品种
理化性质:为无色带有芳香气味的吸湿性晶体,溶解度(20℃):1005g/L水,656g/L甲醇,560g/L丙酮,微溶于或不溶于其他有机溶剂,不易水解或光解,能耐400℃高温。
使用作物:黄瓜、番茄、甜椒、莴苣、马铃薯等蔬菜以及烟草、草莓、草坪、花卉等
多抗霉素:
纯品为无定性粉末。溶解度(20℃):1kg/L,不溶于其它有机溶剂,在酸性和中性条件下稳定,碱性条件下不稳定。
使用作物:
小麦、烟草、人参、黄瓜、水稻、苹果、草莓、葡萄、蔬菜
纯品为白色固体,易溶于甲醇、甲苯、丙酮、乙酸乙酯、乙腈、二氯甲烷、,微溶于己烷。
使用作物:
葡萄、板蓝根、烟草、啤酒花、谷子、甜菜、花生、大豆、马铃薯、番茄、黄瓜、白菜、南瓜、甘蓝、大蒜、辣椒等蔬菜。还可用于橡胶、柑橘、梨树、菠萝、荔枝、可可、玫瑰、麝香石竹等。
三乙磷酸铝
纯品为无色粉末,溶解度(20℃):120g/L水,920g/L甲醇,80g/L甘油,13g/L丙酮,在乙腈、乙酸乙酯和正己烷中都是5g/L,与强酸、强碱分解。200℃以上分解。
使用作物:黄瓜、白菜、辣椒、洋葱、花椰菜、莴苣、啤酒花、烟草、棉花、烟草、橡胶、观赏植物、苹果、菠萝、柑橘、葡萄等。
纯品为无色无嗅结晶状固体,溶解度(20℃):1439g/L丙酮,832g/L甲醇,374g/L乙醇,674g/L氯仿,135g/L苯,29g/L二甲苯,6.53ml/L水,在碱性介质中稳定,对日光和热稳定。
使用作物:水稻、谷类、马铃薯、甜菜、蔬菜、花生、水果、观赏植物。
无色无嗅晶体,溶解度(20℃):3.4g/L水,344g/L丙酮,390g/L二甲基亚砜,112g/L甲醇,50g/L乙醇,17g/L二甲苯,6g/L乙醚,正常条件下稳定。
使用作物:葡萄、烟草、玉米、棉花、黄瓜、辣椒、马铃薯等。
纯品为无色晶体,溶解度(20℃):65.1g/L水,730g/L丙酮,602g/L二氯甲烷,437g/L乙酸乙酯,968g/L甲醇,176g/L甲苯,12.2g/L正己烷。对光、热稳定,在碱性条件下不稳定,酸性条件下相对稳定。
使用作物:水稻、甜菜、葫芦、观赏植物、康乃磬以及苗圃等。
纯品为无色结晶固体,溶解度(20℃):176g/L甲醇,389g/L丙酮,617g/L乙酸乙酯,1000g/L二氯甲烷,412g/L甲苯,23.7g/L正己烷,0.121g/L水。在一定PH值范围内在水中稳定。
使用作物:番茄、黄瓜、韭菜等蔬菜以及苹果、梨、葡萄、草莓和豆类作物。
纯品为白色粉末,溶解度(20℃):8.4g/L水,400g/L乙醇,450g/L丙酮,340g/L甲苯,11g/L正己烷,68g/L正辛烷。300℃以下稳定,在中性和酸性介质中稳定。
使用作物:谷子、马铃薯、葡萄、烟草、柑桔、啤酒花、蔬菜等。
黄色无嗅粉末,溶解度(25℃):0.02-0.03mg/L,溶于DMF、乙醇、不溶于乙醚、苯、石油醚。在碱性介质中稳定,其水溶液遇光分解,加亚硫酸钠可使之稳定。
使用作物:甜菜、蔬菜、麦类、菠菜、烟草、棉花等
纯品为无色至浅棕色固体,溶解度(22℃):250g/L水,500g/L乙醇,250g/L异丙醇,微溶于二氯甲烷、苯、乙醚,不溶于正己烷和石油醚。
使用作物:水稻、棉花等多种植物。
纯品为白色无嗅粉末,溶解度(26℃):14g/L水,25.6g/L丙酮,162g/L二甲基甲酰胺,0.95g/L苯,19.2g/L乙醇,8.7g/L乙酸乙酯,5.4g/L甲醇,0.16g/L二甲苯。见光或紫外线分解,强酸介质中分解,碱性或中性环境中稳定。
噻菌灵:纯品为白色无嗅粉末,溶解度(20℃):0.16g/L水,2.43g/L丙酮,0.81g/L1,2-二氯乙烷,8.28g/L甲醇,0.13g/L二甲苯,1.49g/L乙酸乙酯,3.91g/L正辛醇。在酸、碱、水溶液中稳定。
使用作物:柑橘、香蕉、葡萄、芒果、苹果、梨、草莓、甘蓝、芹菜、芦笋、荷兰豆、马铃薯、花生、甜菜。
纯品为白色晶体,溶解度(20℃):12.7g/L水,314g/L乙腈,282g/L苯,1.1g/L正己烷,>500g/L丙酮,>500g/L甲醇。对光、空气和热稳定,在中性、酸性和弱酸性条件下稳定,与强碱分解。
使用作物:水稻、黄瓜、马铃薯、小麦、梨和棉花等。
纯品为白色长方柱形结晶或浅黄色疏松细粉,溶于二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、吡啶、乙醇、甲醇等溶剂,微溶于水。化学性质稳定。
使用作物: 水稻、柑橘、小麦。
苯醚甲环唑:纯品为白色至米色结晶状固体,溶解度(25℃):15水,330乙醇,610丙酮,490甲苯,95正辛醇,3.4正己烷。150℃以下稳定。
使用作物: 番茄、甜菜、禾谷类作物,水稻、大豆,园艺作物几各类蔬菜。
纯品为淡黄色针状晶体,易溶于水,在水中稳定。不水解,在酸性和中性介质中较稳定,在碱性介质中易分解。
使用作物:番茄、辣椒、苹果、柑橘、西瓜、水稻、烟草、棉花等。
各类农药制剂技术特点
近期,世界各国对农药安全性的规定日益严格,新农药开发时间长,经费大。通过农药新制剂的研究开发,改变了原药的物理性质,从而提高了新药筛选的机率,提高了高效及安全性,扩大应用范围,延长现有农药使用寿命,降低使用剂量,节省人力等。近年来,新剂型开发在水性化、粒状化、控制释放、功能化等方面取得很大进展。由粉尘大的粉剂,含易燃有毒溶剂的液剂逐步被以水基的水悬剂(SC)、水乳剂(EW)、微胶囊剂(CS)、微乳剂(ME),多组份的悬浮剂(SE)及水可分散粒剂(WG)所取代,开发提高活性的高性能助剂,使从桶混时加入改为在制剂制备时加入,完善制剂制备工艺,在种子处理中,由以往使用易飞扬粉尘的粉剂(DS)和水分散粉剂(WS)转而采用悬浮剂(FS)。对于今后一段时间开发或现在开发的剂型技术特点,来作以下简单的介绍。
乳油(Emulsifiable&
comcentrate& EC)
所谓乳油是将原药按照一定的比例溶解在有机溶剂中,再加入一定量的农用乳化剂,配制成一种透明、均相的油状液体,乳油在使用时必须加入大量的水稀释,此时它便很容易地分散成无数微细的油珠均匀分布在水中形成奶白色的乳状液。乳油之所以被广泛的应用。主要涉及多方面的原因
1、&&&&&&&&&
与原药的性质有关
(1) 农药原药包括固体和液体农药在内多数都难溶于水或不溶于水,却易溶于二甲苯等有机溶剂。
(2) 相当一部分原药,特别是有机磷农药遇水容易分解或在水中不稳定,但在有机溶剂中却是稳定的。
以上两点决定了乳油对原药有较宽的适应性。
2、&&&&&&&&&
与乳油本身属性有关
(1)乳油是透明的均相油状液体,一般都是具有良好的化学和物理稳定性,在常温、密闭条件下,经长期储存也不容易发生分解、浑浊、分层、沉淀等现象,低温又不容易结冻,即乳油具有极佳的储藏性能
(2)乳油的流动性很好,用水稀释一般都具有很好的自发乳化性能,稍加搅拌便能形成良好的乳状液,且油珠细微,有良好的稳定性,足以保证在使用期间药液均匀,上无浮油,下午沉淀。
(3)乳油经稀释后喷施在靶标上,药液能很好的粘附,粘附在作物体表面或病虫草体上,不易被雨水冲刷流失,故持效期长,且药液容易浸透至作物表皮内部,或渗透致病菌、害虫体内,大大增加了药剂的防效,故乳油的生物活性一般优于其它剂型。
3、&&&&&&&&&
与加工技术和条件有关
(1) 乳油加工十分容易,无需特殊的设备和专门的机械,只要求简单的混合和搅拌即可,配制技术比较容易。
(2) 加工乳油所需的配套乳化剂品种齐全,供应充足,价格便宜,技术成熟。
4、&&&&&&&&&
与农药复配有关
乳油特别适用于农药的复配,是当前复配农药的主要剂型,通过复配可以显著改善农药的性能,如扩大应用范围,降低毒性,延缓抗性,提高防治效果等。
乳油在近几年受到了冲击,主要原因是它使用了大量的二甲苯等芳烃溶剂,被认为这不仅浪费了宝贵的资源,还带来了一系列危险和环保方面的问题,其开发数量越来越少了。
现在一般单位所用乳化剂还是适用专业乳化剂单位供应的复合乳化剂,这对乳油的配制还是比较稳定的,但这存在两个缺点,一是生产成本高,二是剩余的乳化剂处理比较麻烦,容易占压企业的资金,现在有技术实力的企业直接购买单体,用单体代替复合乳化剂,这样可解决以上两个问题。
典型的乳油配方:
阴离子表面活性剂
非离子表面活性剂(2-4种)
水悬剂(Suspension Concentrate&
水悬剂是将固体原药细微颗粒分散悬浮在水中的制剂,适用于熔点较高(一般≥92℃),在水中不溶或溶解度极小(<20ppm)的固体农药。由于以水为介质无粉尘与溶剂,对生产者、使用者、环境都安全,无药害且粒径小(一般<5μm,最好1—2μm),有良好的流动性,分散性,生物活性高,可制成单组分或多组分的制剂。
水悬剂是由有效成分、润湿剂、分散剂、增稠剂、消泡剂、防冻剂、防腐剂、水等组成。粗粒固体原药经予粉碎至<300μm(最好是50μm以下),再在有粉碎介质(通常用1—2mm的玻璃珠)的搅拌型湿式粉碎机中与表面活性剂(助剂)及水一起研磨,达到所要求的粒度后,分出粉碎介质得到乳白色制品。湿式粉碎机有间歇式和连续式。间歇式可得到粒度分布狭窄的粒子,但生产装置规模大,连续式是在装有介质的叶轮搅拌器的密封容器中,连续加入分散于水中的原药与表面活性剂进行湿磨粉碎,在分出粉碎的乳液中加入增稠剂,防冻剂或防腐剂等调制而得产品水悬剂。
SC是一种分散体系,因粒子间的相互作用而引起絮凝和聚集现象,再则因奥斯特瓦尔德熟化作用,致使制剂随时间发生结晶增大,重力而引起沉淀等因素,引起物理性质的变化而致使SC不稳定,制备稳定SC,要选择适当的晶形,水溶性小,湿度变化影响小的原药,合适的表面活性剂,制备中控制粒度、粘度。
典型的SC设计配方:
250—900g/L
20—60 &g/L
0—15 &&g/L
50—80 &g/L
过去的SC制剂中有效成分含量只能在20—50%,含量超过50%的SC较难制备,随着研究开发的深入,分散科学和农药悬浮技术已取得显著进展,现已有高含量SC商品,如多菌灵511g/L,百菌清720g/L等。
SC配方中的润湿剂,一般用于疏水性强的原药中,以便被水润湿,通常情况下,由于分散剂也有润湿功能,可以不必另加润湿剂。常用润湿剂有聚氧乙烯苯酚醚,聚氧乙烯脱水山梨糖醇酯等,分散剂用于防止已粉碎原药粒子的凝聚,使悬浮液在贮存时保持分散稳定性,常用的有聚氧乙烯链的磷酸酯类和硫酸酯类等阴离子表面活性剂,木质素磺酸盐,聚乙烯醇,烷基萘磺酸盐的甲醛缩合物等水溶性高分子化合物。增稠剂是用来防止制剂在贮存时出现沉淀,常用的丙烯酸系聚合物,纤维素类衍生物,黄原胶等水溶性化合物,也可使用膨润土,硅酸铝镁等矿物质,消泡剂一般使用有机硅化合物,防冻剂用乙二醇、丙二醇等二元醇。
SC在国外已是个成熟剂型,制剂的悬浮率大多在70—90%,国际标准以湿筛试验及产品从容器中倒出后残留在容器中的残留量来检验产品的粒度与粘度,产品在湿筛试验中残留在75μm筛上的量为1—2%,倾倒残留量≤0.5%为合格。
水乳剂(Emulsion in Water& EW)
水乳剂也就是人们常说的浓乳剂(Concentrated&
Emulsion& CE),也可称为乳剂型悬浮剂 (emulsion
typeflowable),是用疏水性液体农药或低熔点(≤60℃)固体农药,在适量不溶于水的溶剂或无溶剂存在下,以微小液滴分散在水中的制剂,是水包油型(o/w)乳状液分散体。EW大多适用于原来乳油加工中使用的液态农药,或无法研磨粉碎的低熔点固体农药,与乳油相比减少了溶剂,降低了毒性、药害,使用中减少了漂移,持效期长。在环境安全规定严格的发达国家首先开发此剂型。
EW是在溶解乳化剂(分散剂)的水溶液中,用均化器高速搅拌下加入油性有效成分(或在高压均化器中均化),使原药分散于水中,形成粒径0.1—1μm的o/w型乳状液,再根据需要加入增稠剂、防冻剂、消泡剂、防腐剂等调制成产品。
由于EW是o/w型乳状液分散体,会出现膏化,絮凝,凝聚等现象,制品会析水沉淀、分层、粒径变大,制备长时间物理性能稳定的EW,须观察各种储藏条件下(冷、热)长时间贮藏样品的乳状液是否破乳,粒径的径时变化,再将有效成分、分散剂、增稠剂和其他添加剂优化组合,选择合适的均化器,搅拌强度等。
典型的EW配方:
分散剂(乳化剂)
平衡至100%
随着EW的研究开发深入,很多公司各自推出用于EW的分散剂,如水溶性聚乙烯醇、阿拉伯树胶、木质素磺酸盐、阴离子/非离子混合物嵌段共聚物等高HLB值的表面活性剂,一般使用量为总量的4—8%为合适,有机溶剂选用二甲苯、氯甲苯等,增稠剂选用黄原胶、PNA、硫酸铝镁等,抗冻剂为乙二醇、丙三醇等。
自我国引入水乳剂后,此剂型已成为我国发展农药新剂型的一个方向,南沈公司近年来选择菊酯类杀虫剂,如氰戊菊酯、氯氰菊酯及丁草胺试剂EW,特别是30%.20%氰戊菊酯EW,用国产原药。南沈公司自己开发的分散乳化剂U—W,得到粒径<1μm,外观均匀乳白色的稳定液,经冷、热贮存稳定性试验,乳液稳定,没有沉淀、凝聚、析水破乳现象,PH值、粘度、粒度、电导率变化不大,都在误差范围内,氰戊菊酯20%EW田间药效试验表明,其效果与同剂量的乳油一样,但在配方中减少了二甲苯的用量,对环境安全。
微乳剂(Micromulsions &ME)
微乳剂是以水为基剂,不用或用极少量溶剂,含适量表面活性剂或辅助助剂的透明单相体系,1958年Schulman发现由水—表面活性剂—油组成的三元体系中加入高级醇则自然形成透明体体系,所形成的粒径非常小(一般在0.05—0.1μm),因而定名为微乳剂。ME是一热力学稳定胶束分散体,且无限稳定。由于ME粒子小,所以对植物和昆虫细胞有良好的渗透性,增强了效力,特别在低剂量时就能发挥作用。目前国际市场上出售的大多数用于卫生防疫用菊酯类ME,如10%α—苯醚菊酯,5%氯菊酯,0.3%生物苄呋菊酯,10%氯氰菊酯,2.6%高氯戊菊酯等,ME由于不用或用极少量溶剂,且药效发挥完全,对环境安全,降低毒性等优点,不少公司很重视,在不断的研究开发,以期更多新品种商品化。
典型的微乳剂配方为:
0.5—10.0%
平衡至100%
ME中所用原药可以是液态,或用少量溶剂溶解的固体。由于ME中所用的乳化剂量大于乳油中用量,过去ME中有效成分含量一般不超过30%,现有个别品种,如咪鲜胺已达40%,一般原药熔点小于40℃的不用有机溶剂大于40℃,则要用溶剂溶解成液体后再制成ME。
ME的制备工艺是:
乳化剂、辅助剂在20—40℃搅拌下加到有效成分中,或均相后,在缓慢搅拌下,2—4分钟内加入水中,加料结束后,继续搅拌几分钟制得ME,此制剂必须-10℃,54℃贮藏试验后没有物理、化学变化。
乳化剂一般使用HLB值大于13的亲水性强,分子量大的非离子表面活性剂或亲油性的阴离子表面活性剂或其混合物,如聚氧乙烯(15—30EO)、苯乙烯苯酚醚、聚氧乙烯/聚氧丙烯嵌段共聚物、烷基苯磺酸钙、木质素磺酸盐等,溶剂使用二甲苯、氯苯等,防冻剂使用乙二醇。
悬乳剂(Suspension Emulsions Suspemulsion&
悬乳剂是由乳浊相(液体/液体,浓乳液)与连续相(固体/液体,水悬浮液)的混合分散体。两相均可含一种或多种有效成分,因此悬乳剂是含有多种有效成份的制剂,这对于有效成分不相溶,不能配制成通常剂型的农药,制成使之处于最宜物理状态,以及保持生物效能,稳定的浓度液与水悬浮液的组合剂型。由于SE是多组分制剂,所以消除了桶混减少产品总量,节省时间与财力,减少作物喷雾次数等。
SE制法有三种,一是把分别值得水乳剂和水悬剂按所需的比例混合,二是把液体农药直接乳化到水悬剂中,三是全部有效成分(液体、固体或油状物)都经湿磨混合,提供稳定乳液是制备SE的关键,制备稳定SE曾研究过很多方法:粘度调节法,是调整连续相的粘度成弱相分离倾向;使用含氯溶剂作为乳浊相基料,以减低相分离;以聚乙烯醇作为胶体稳定剂。克服油浊相的凝聚或连续相表面乳浊油化现象,这是日本住友公司开发的,近来受到山道士公司赏识;都斯特公司使用苯甲酸酯溶剂,使高熔点(>70℃)农药与低熔点(<20℃)的组合在一起,用苯二甲酸二烷基酯或其以芳烃组成复合溶剂溶解低熔点的固体原药,在以高熔点的固体原药的水分散体组合,可避免低熔点固体因冷却出现固化凝聚,造成高熔点固体分散体系不稳定;ICI使用新的聚甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸为主链,聚氧乙烯为“齿”的“梳齿”,形成高分子接枝共聚物(分子量20—30万)表面活性剂,对固体原药的分散相具有特别牢固的吸引力,但不溶于油,对乳浊相没有或很小的亲和力,就不会造成在乳浊相加入分散相时,分散于水中的固体原药因缺少表面活性剂而引起不稳定和絮凝;Dow
Elamo公司研制乳胶(latex,如三元胶乳Vianaml
1871),油相(有效成分加溶剂)与合适表面活性剂组合,生成稳定乳浊相,再与商品化水悬剂或定型含有2种固体原药分散相混合制备SE。
典型SE配方:
乳浊相有效成分
分散相有效成分
平衡至100%
国外已有不少农药品种制成商品化的SE,如异丙隆—氟乐灵、胡菜宁、氟硅唑、十三吗啉等。
我国南沈公司也在菊酯类农药研制SE,已获得成功。
微胶囊剂(CS)
微胶囊剂,也称胶囊悬浮剂(Capsule Supension
Mierocapsule),是指将有效成分(芯料)包在囊壁物上(囊材)中,粒长为几微米至几百微米(最好5—50μm)的微小球体制剂。国际代码CS,六十年代第一个农药微胶囊剂甲基对硫磷CS面世,商品名Penncop.M.O,至今已有杀虫剂、除草剂、杀菌剂、生物农药等几十个品种的CS剂型商品化,CS具有农药缓释、控制释放而延长残效,原药稳定性好,降低对人、畜的毒性与刺激性,降低鱼毒,减少药害,掩蔽臭味,减少原药挥发,使液体原药固体化等特性,在近十年来研究开发十分活跃,这将是二十一世纪初大力推广,安全使用农药的剂型。
微胶囊剂化技术有界面聚合法、就地缩聚法、聚揭发、相分离法、液体中干燥法、熔解分散冷却法等。由于界面聚合法易于控制微胶囊粒径,壁原对合成高分子囊壁材料选择余地大,自1971年第一个用于农药微胶囊化制剂专利发表以来,想在工业生产大多将用此法,界面聚合法是将含有有酸成分(和成低密度油剂)的疏水性囊芯物质与油溶性单体(成膜剂之一)的混合物在规定搅拌条件下(段时高搅拌剪切),分散剂溶有水流性分散剂和/或乳化剂的水相中,得所需粒径(1—10um)乳浊液,搅拌下30—80℃滴加水溶性单体(成膜剂之二)的水溶液,在分散粒子界面的油溶性成膜物与水溶性成膜物成膜反应,形成对壁芯物质(农药)与水都不溶的高分子膜,得到内含疏水性囊芯(有效成分)微胶囊的悬浮液内加增稠剂,防冻剂防腐剂等调制,得成CS。
界面聚合法制CS的典型配方
&&& 油相:
有效成分:10—25%
溶&&& 剂:0—15%
油溶性单体: 2—10
&&& 水相:
乳化剂&&&&
水溶性单体 2—10%
水&&&&&&&&
35%&& 调制PH值调节剂调至PH7.5
增稠剂&&&&
润湿剂&&&&
水&&&&&&&&
平衡至100%
油溶性成膜剂(单聚体)有多价异氰酸酯,多价羧酰氯,多价磺酰氯等,如:六甲撑二异氰酸酯,异佛尔酮二异氰酸酯,甲苯二异氰酸酯,苯撑二异氰酸酯,癸二酰二氯,异二酰二氯,苯磺酰二氯等。
水溶性成膜物有多价胺,多价氰基化合物,如己撑二胺,哌嗪,1.6—己二胺,乙二醇,丁二醇,己二醇等。
界面聚合法的另一方法是原地聚合法(In—Silu
Solymeried),是将成膜物溶解在含有效成份的疏水性囊芯物质或水相的任何一方中,疏水性囊芯物质分散在溶有分散剂的水相中,在分散粒子界面形成对囊芯物质和谁都不溶的高分子膜而制得微胶囊剂。溶解于有效成分囊芯物质的油性成膜物质有丙烯酸酯,甲基丙烯酸酯,乙酸乙烯酯,苯乙烯,二乙烯基苯,亚乙基二甲基丙烯酸酯等。水溶性成膜剂有尿素/甲醛水,三聚氰胺/甲醛水,苯酚/甲醛水等加成聚合,形成胶囊膜。原地聚合法的另一改进时仅利用分散在油相中的异氰酸酯单体进行成膜。含有异氰酸酯(如多亚甲基多苯基异氰酸酯PAPI,甲苯二异氰酸酯TDI)分散乳油液加热,使异氰酸酯反应生成聚脲微胶囊制得CS。如:地虫磷(Fonofos
cs)还是用界面聚合法生产的,但制备高浓度的CS,还是用界面聚合法为好。
制备微胶囊剂的关键在于制备一个非常稳定的乳浊液,所以必须选用合适的辅助剂(如分散剂,乳化剂,增稠剂等)使疏水性物质在水相中分散且稳定。稳定剂(辅助剂)有阿拉伯树胶,褐藻酸钠,黄原胶羧甲基纤维素钠等,其它有防霉剂,PH值调节剂,防冻剂等等。
众多公司在开发CS
中,不离上述各法,如孟山都公司在甲草胺、乙草胺、野麦畏CS开发中,使用异氰酸酯与乙二胺类成膜剂,分散剂用木质素磺酸钠或脲乙烯醇、增稠剂用黄原膜的界面聚合法,而ICI公司在制备甲草胺CS,特丁草胺CS,COY公司的阿特拉津CS,使用异氰酸酯的原地聚合法,地亚农,DDV,乐果,抗蚜威,乙酰甲胺磷,除虫菊酯等杀虫剂用异氰酸酯或癸二酰氯与乙二胺成膜物经界面聚合成CS,毒死蜱、灭多威、杀螟松CS等使用原地聚合法,孟山都公司还开发了生物农药苏云金杆菌在非离子聚合物中微胶囊化技术。
可溶性液剂
水分散颗粒剂(WG)
水分散颗粒剂(water dispersible granule
WDG,国际代码为WG)是八十年代发展起来的农药新剂型,使一种有一定硬度、细度、能自由流动均匀粒剂,在水中很易崩解,分散形成可用的喷洒液。由于WG有处理时无粉尘飞扬、表观比重大、包装费用低、流动性好、在容器中附着量少、有效成分含量高且物理化学稳定性好等特点,虽然基本投资大,在短短的几年中,在欧美等国家已成为一个主要的农药剂型。
对于WG剂型,固体原药(高或低熔点),液体原药都可使用。使用高熔点(≥100℃)原药,是将原药、惰性填料、分散剂、润湿剂,有必要加的粘合剂一起混合、粉碎(粉碎可干磨-气流粉碎、湿磨),然后造粒。使用低熔点原药,则要加入惰性物质(如二氧化硅、硅酸镁或粘土)使之固化,再按高熔点原药那样混合加工。使用液体原药吸附在比表面高,对有机液体吸附能力强的惰性载体上,再按上法加工。
WG制造方法有二类,一是将原药与分散剂在水中湿磨粉碎成浆状物,干燥后造粒,二是将原药与其他辅助材料一起用气流粉碎进行干式微细粉碎,得粉状可湿性粉剂后再造粒,造粒有喷雾干燥法、挤压法、高速混合法、流动床法。
&&&&&&&&&&&&
WG的代表性造粒法及其特性
产品物理性能
干燥T℃
一般配方:&&&&&
使用的湿润剂有十二烷基苯磺酸钠,乙氧基化王基酚,烷基萘磺酸盐,N—甲基脂肪酰胺,牛磺酸盐等,适用的分散剂有多芳基酚聚氧乙基醚磷酸酯,聚羧酸酯钠盐,萘磺酸盐,聚氧乙烯与聚氧丙烯嵌段共脲物,木质素磺酸盐等,填料在挤压法制WG时常加入总量的10—40%以提高分散性,而在其他造粒法中只是为调节有效成分含量才加入少量填料,适用填料有高岭土、滑石、白炭黑等。
种子处理虽然是一种古老的技术,但引入新化合物低剂量施用、高效低毒、易处理、高靶标性等重要因素,也是成为农药有效成分用量的重要途径,符合环保要求而日益受利人们重视。
下列几种种子处理剂工有FAO规格
种子处理用粉剂
种子处理用液剂
种子处理用乳剂
种子处理用悬浮剂
种子处理用可湿性粉剂
种子处理用水溶性粉剂
*—为国际代码。
由于水悬剂(SC)已广泛使用,技术成熟,FS是在SC基础上发展的剂型。
种字处理方式有浸种、拌种、粉衣、包衣、丸粒化、种子引发等,而适用成膜包衣(Film_—loatm)种衣剂是当今种子处理的发展方向,这是因为种衣剂是由含农药(一种或多种有效成份)、合适的表面活性剂和微量元素(或肥料)、粘合剂、成膜剂、着色剂的混合组分包覆种子,在种子表面形成光滑,硬而能透过适量水和氧气的皮膜,包衣后的种子不改变形状,可使农药药效充分发挥,具有农药用量准确、变化系数小、农药在种子上保留时间长、使用剂量比粉剂、悬浮液低、农药不需要重新配制即可使用等优点,现在包衣技术在蔬菜上也被认可与采用,FS由于粒径细、最适合用于成膜包衣,市售的种衣剂,往往是FS包衣的,种子包衣可在旋转式多孔圆盘或滚动装置或流化种子进行。
种衣剂质量好坏,首先决定于FS的稳定性、(FS的制法、物理化学稳定性与水悬剂SC相同),要求一定的粒度、粘度和流变性,要求FS在冷热贮藏稳定性试验或常温下长期贮存后,容器中的产品,稍加搅动就能成为均相、不会在器低产生不能分散的粘稠层(结底),二年后有效成分分解率小于10%,成膜剂是开发种衣剂的一个重要环节,好的成膜剂能给予种子平滑均匀的包衣,所成膜能透过适量水和氧气,不但对种子发芽没有影响,而且能使发芽速度均一,在种子处理过程中(搬运、包装)不会发生碎屑、粉尘、包衣不易剥落,成膜过程及成膜后种子不会团粒,在高温潮湿的环境下,包衣种子间不会粘着、处理包衣种子时的沉积物容易从设备中清洗掉,具有良好的种植性等。为此众多公司进行成膜剂的开发,以寻求合适的成膜剂,实际上大量使用的成膜剂也是少数,即使上严格保密,一般选用天然的或合成的聚合物,根据不同的种子选用不同的成膜剂,种衣剂由于用于种子为防止误食,必须用警戒色(多数为红色)。
国外商品化的种衣剂,由于国情不同所以品种与我国目前生产的不同,如uniroyal公司萎锈灵+抑霉唑+噻菌灵(45:675:100g/L),汽巴、科尔公司的甲霜灵+噻菌灵+福美双(233:120:100g/L)
烟剂的分类及其理想特性
1、&&&&&&&&&
烟剂的分类
通常把0.5-5.0微米的固体微粒分散悬浮于气体中的分散体系,称为“烟”;1-50微米的液体微粒悬浮分散于气体中的分散体系称之为“雾”。两者均以气体为分散介质,形成的胶体状态分散体系,因而它们在化学上统称为气溶胶。当固体原药溶于有机溶剂中而加热挥发时,往往同时形成烟和雾,故此也可称为烟雾剂,烟剂或烟雾剂将有效成分形成高度分散的体系,它有着巨大的表面积和表面能,药剂的活性能够得到增强,这样既增加了与防治对象的接触机会,又改善了附着、渗透、溶解能力,充分发挥其触杀、抑制呼吸等综合生物效能,而且消失较快、残留量低。最突出的特点是它处于气体状态,可无孔不入地覆盖、穿透、渗入和充满一定空间,对密闭体系(保护地)中防治病虫草害十分有利。
2、&&&&&&&&&
烟剂的理想特征
理想的烟剂应该具备以下几个特性:
(1) 主剂有效成分成烟率高,药效好;
(2) 易点燃,点燃后燃烧发烟持续不断,在燃烧过程中不产生火焰,烟浓、有冲力,燃烧后残渣疏松无余烬;
(3) 不易自然,生产、储存、运输安全;
(4) 对人畜毒性低
(5) 产品吸潮性较小
(6) 价格便宜
(7) 储存有效期两年以上。
发烟运动特性及药效特点
1、&&&&&&&&&
发烟运动的特性
烟剂点火后即喷出烟雾,飘浮在大棚空间内,浓淡不一的烟雾很快就趋向一致。经过一段时间以后,烟雾逐渐消失,恢复到原来的状态,加热气化的这种烟雾成分在空气中急速冷却,因空气流动而形成高浓度的微粒子,由于布朗运动相互撞击凝聚成大的颗粒群,并一直增大到能受重力影响的粒径为止,随着时间增加而逐渐沉降,这些因重力作用而沉降的粒子,其粒径也是微米级的,与一般使用的粉剂、喷洒液滴的粒径相比要小得多。烟雾的粒径因烟剂的种类、燃烧温度而有变化,但是极其微小。对于烟熏粒子的一般性质,可以根据粒子的布朗运动、烟雾浓度、空气温差、还有因空气流通而引起的粒子移动等归纳划分为粒子相互撞击凝聚、对物体的附着力、尤其是重力沉降作用三种。粒子这些性质是连续和同时发生的,是动态的。如敌敌畏烟剂,烟熏后30分钟,大棚内烟雾大致扩散均匀,此时空气中的浓度达到最高,然后浓度迅速下降。在短时间内这种在大棚空间内扩散分布的烟雾粒子附着在飞翔的害虫或飘浮的病原菌孢子上。病虫害的密度迅速下降,从而显示出防效。
粒子因重力作用而沉降的速度与粒径有关,从仓库使用的克菌丹、室内使用的二律萘醌、大型大棚使用的二甲菌核净等烟剂试验结果来看,任何烟剂使用后6小时左右,大部分烟雾都已经沉降,在空气中的浓度与沉降的量呈反比关系。从附着率来看,据试验报道,由于重力沉降作用,地面上的数量特别多,而壁上或顶棚上附着量少,大棚内作物上的附着量也是如此,叶正面附着得多,反面附着的少,因此烟熏后强制送风能够提高粒子撞击叶背面的机率,有利于扩散分布性的改善。
2、&&&&&&&&&
烟剂药效的特点
以前使用的烟剂杀虫剂中,使用的有效成分大都是具有气相活性和渗透传导性,即使对叶背生长的害虫也有防效作用,然而没有内吸渗透作用的农药制作的烟剂,实验证明对叶背的害虫防效很差,杀菌剂烟剂同样也有这种现象,因此希望开发的烟剂具有渗透传导性。
在空气中运动扩散的粒子能达到狭窄的缝隙内,对纤细的花卉内生长的害虫防治也极其有效,这种强力的渗透性就是烟剂的特点。
一般来说药剂的粒径能够影响药效,但烟剂粒子的影响不明显,烟剂与其他相应的粉剂、可湿性粉剂等比较,相同防效下可大大节约农药用量。
烟剂一般残留较短,由于粒子微小,表面积大,受环境条件影响而分解消失的可能性也大,对于长时间连续收获的作物如番茄、黄瓜、茄子、辣椒等,在收获期防治病虫害时,除非是收获前一天也能使用烟剂,但其他农药就不可以。
烟剂的组成
烟剂一般由主剂和供热剂两部分组成,供热剂是由氧化剂、燃料和助剂组成。
是指由杀虫、杀菌活性的一种或几种农药原药。烟剂的释放是借供热剂燃烧释放出的热量将主剂升华或气化到大气中,冷凝后迅速变为焰火烟雾,以达到防治病虫害的目的。
为主剂挥发成烟提供热量故称烟剂的热源体。能进行无烟燃烧和发烟。由氧化剂、燃料和助剂按一定比例构成的机械混合物。分离或分层烟雾剂需要单独配制他们的供热剂,改变供热剂的组成和比例可改善燃烧和发烟性能以满足主剂挥发成烟所需要的热量和最佳比例。
&凡能帮助和支持燃烧的物质统称为氧化剂或助燃剂,能够供燃料燃烧所需要的氧。
燃料& 能借助空气中的氧或氧化剂分解放出的氧燃烧的一些可燃物。
&具有能改善烟剂燃烧和发烟性能的一切添加剂统称助剂,根据在烟剂中所起作用的不同,如降低烟剂的燃点,改善烟剂的燃烧速度、控制燃烧温度、增大烟云浓度、消除燃烧火焰和残渣余烬等,研剂的助剂可分为以下几种
&&是指在高温下能挥发升华或气化,冷却后迅速变成烟一样的一类物质。在烟剂配方中适量加入,能增大烟剂燃烧发烟过程中的烟量和烟云浓度。发烟剂受热挥发形成的烟云粒子是主剂农药有效成分在大气中的载体,以帮助农药的漂移与沉降。
是燃点较低或还原能力较强的一种燃料。在燃点较高,一般引线不易引燃火引燃后燃烧速度缓慢,在配方中加入适量导燃剂,能降低烟剂的燃点,使之易于引燃并能加快其燃烧速度。
&是指能够消除烟剂燃烧过程中产生的火焰或燃烧后残渣中余烬的一类不可燃的物质,能消焰的阻火剂在受热时可分解放出大量的CO2
或其他不可燃气体以稀释烟剂燃烧释放出来的可燃物质(CO和C)以及空气中氧的浓度,从而降低烟剂残渣的温度以阻止残渣中可燃物的继续燃烧而灭火,消除残渣余烬的目的算是保证烟剂安全使用,不致引起火灾。
是指大量吸收或带走烟剂燃烧释放出的热量,以减缓烟剂燃烧的速度,降低燃烧温度的一类助剂。
是指在烟剂的燃烧温度下能够升华成烟的一类相对密度较大的物质,在配方中加入了加重剂的烟雾剂叫重烟剂,重烟剂燃烧发烟时农药的烟粒附着在加重剂的烟粉上增大了烟云粒子的质量,加重了的烟称为重烟,重烟只能在地面地惩处漂移沉降,这种烟具有多种特殊用途。
是指在烟剂的界面表面形成蜡膜或油膜,防止空气中的水分与烟剂接触以保护烟剂免收潮湿的一类非水溶性物质,在一些吸湿性较强的配方(如硝酸铵配制的烟剂)中,需要加入适量的防潮剂以提高其防潮能力。
是指能够起黏合烟剂粉粒并能增强成型烟剂的机械强度的一类胶状物质,配制锭状、片状烟剂成盘状烟剂时需要在配方中加入适量的粘结剂。
稳定剂 是指在常温下能够增强烟剂化学稳定性的物质,能对烟剂中的某一成分或几种成分起稳定作用。如阻止烟剂中某种组分的分解或两种组分之间的相互作用,以降低它们的敏感度。
烟剂典型的配方(参照下表)
氯酸盐或硝酸盐
表中氧化剂一栏是配制烟剂时只用一种氧化剂的配比
高渗农药:
  目前,许多农药包装醒目位置都标有“高渗”字样,果农在选购农药时也喜欢选购这样的农药,那么高渗农药与普通农药有什么不同呢?
  高渗农药是我国近几年发展起来的一种制剂加工方法,不同的是在加工过程中加入了一些渗透剂、润湿剂等助剂,使农药的渗透力、润湿性得以改善,稀释后的药液更易附着在生物体上,使药液溶解表皮蜡质层渗透进虫、草的能力,从而提高防治效果。其显著的特点:
  在同样含量下使药,高渗农药较其它剂型同类品种显著节省用药量,都能达到同样的防效。
  应用高渗技术加工成高渗农药,使高度、剧毒等农药的用量比常规的节约很多,从而降低使用过程中对作物和人畜的药害,但是还不减少效果。
  使用数量减少,对环境的污染相对减少。
药肥合一:
  一般说来,固体农药与化肥直接混用,其要求不甚严格,液体农药与固体化肥直接混用则有一定的混用技术,有的农药,如异稻瘟净、敌百虫、乐果、托布津、井岗霉素、叶蝉散、速灭威等不能与碳铵、氨水、草木灰、石灰氮等混用,碱性农药强的农药,如石硫合剂、波尔多液及松脂合剂等不能与磷酸钙、硫酸铵、硝酸铵、氯化铵等化肥混用,含钾农药不能与钠盐、钾盐肥料混用
第五章 农药常用助剂及其应用
(一)农药加工成制剂原因
未经过加工的农药一般称之为原药。固体状态的原药称为原粉,液体状态的原药称为原油。将原药与多种填充剂或辅助剂一起经过一定的加工处理,使之具有一定组分和规格的农药加工形态,称之为农药制剂。除极少数农药原药如杀虫单、硫酸铜等不需加工,可直接使用外,绝大多数原药都要经过加工成含有一定有效成分、一定规格的制剂才能使用。否则就无法借助施药工具将少量原药均匀分散和粘着在农作物及病、虫、杂草的表面,就不能充分发挥农药杀虫、灭菌和除草的应有作用。
  另一方面,加工可以扩大原药的使用方式和用途,以适应各种不同场合的需要。同时,通过加工,制成颗粒剂、微囊剂等,可使农药耐贮藏、不变质,并且可将剧毒农药制成低毒制剂,增加使用的安全性。如克百威、涕灭威等高毒或剧毒农药,经加工成颗粒剂,在使用时就要安全得多,这也是为什么克百威(呋喃丹)不能用于喷雾的原因。目前,全世界常见原药品种只有几百种,而加工制剂的数量达到数万种。由此可见,农药的加工对提高药效、改善药剂性能、稳定质量和降低毒性等方面,都起着重要的作用。
因此农药不能施用原药,它必须经过制备或调制成制剂后,才便于使用者均匀地将其施用于靶标上。将农药的有效成分与一种或多种辅助剂混合,制备成一种稳定的剂型,然后包装上市销售。农民购买的农药都是农药制剂。  
(二)农药的关键助剂
在农药制剂中出有效成分以外的各类辅助物质统称为农药助剂,助剂本身一般没有生物活性,添加助剂的目的是为了便于原药加工和产品储藏,更主要的是用于改善制剂的理化性质,增强农药的防治效果,有些情况下,助剂对药效的发挥甚至起着界定性的作用,没有助剂的参与,农药就无法加工和利用,随着制剂的应用和发展,农药加工业的水平也在不断提高,农药剂型不断增加,制剂质量在提高,从而使农药剂型功能化水平和使用水平也随之提高。
农药助剂的种类很多,按照剂型来分可为以下几类:
乳油制剂中助剂主要为乳化剂、溶剂、助溶剂,它们的功能是使制剂在水中能很好乳化,并具有渗透、粘着、湿润作用。可湿性粉剂中助剂主要为分散剂、湿润剂、填料,它的功能是使制剂在水中具有很好的悬浮性能、湿润性能.微乳剂中助剂主要为乳化剂、溶剂、防冻剂,它们的功能是使制剂中油性活性成分与水形成稳定的均相透明体系,在低温条件下能保持可逆状态。水乳剂中助剂主要为乳化剂、增稠剂、防冻剂,它的功能是使制剂中油性活性成分与水形成均匀相对稳定的乳状液,保持制剂一定粘度,增加稳定性,保持低温稳定性。悬浮剂中助剂主要为分散剂、乳化剂、增稠剂、防冻利、消泡剂,它的功能是使制剂具有良好的悬浮性能、分散性能、外观稳定性、低温稳定性、消除泡沫。水分散性粒剂中助剂主要为分散剂、崩解剂、湿润剂、粘结剂,它的功能是使制剂成型,。并在水中能快速湿润崩解,具有良好的分散性能、悬浮性能。泡腾片剂中助剂为扩散剂、发泡剂、粘结剂,它的功能是使制剂成型并在水中快速发泡,向周围扩散。另外草甘膦制剂、精喹禾灵制剂中使用助剂可大大提高药效,吡虫啉制剂中加入渗透剂,可大大提高药效。着色剂,将农药制剂调制成特定颜色,便于区别农药,防治农药与食品、饮料等混淆,还可以改进施用之后的能见度。一些农药还要加入催吐剂,是为了避免偶然或故意服用农药,在农药制剂中加入催吐物质,使其服入后呕吐。
所以,农药剂型的发展将会带动农药助剂的发展.反过来农药助剂的发展将会促进农药剂型的发展,两者相辅相成.
(三)各类助剂的特点及在配方中的选择方法
甲醇:甲醇不止用于溶剂的功能,据国外研究实践证明,用不同浓度的甲醇溶液在不同的农作物上喷施,可以大量增产,另外,喷施甲醇溶液外,农作物还会保持枝叶鲜嫩,茁壮茂盛,即使是在炎热的夏天也不会枯萎,可大量减少灌溉用水,有利于干旱地区农作物的生长,据有关专家测算,2吨甲醇水溶液相当于1吨尿素的肥效。
第八章&&&&
剂型的研制方法
剂型的研制本着实用、高效、对环境污染小、低成本的特点,否则在市场上没有竞争优势,这就要求在研制过程中选择质优价廉的助剂和长期稳定的配方是必须的。
同类品种制作不同剂型的药效问题,一直是人们关注的焦点,其实药效与制剂的粒径有很大的关系,同一种农药制作的制剂在没有其它特殊助剂的条件下,作为喷雾使用的微乳剂、乳油、水乳剂、粉剂效果是依次减弱的,但也有个特殊情况,就是制剂中加入一些特殊的助剂,比如渗透剂、粘着剂、增效剂等会直接影响效果,微乳剂还有一个特殊现象,在后面的介绍中会详细介绍的。
(一)乳油的配制方法
1、&&&&&&&&&&&&
选定原药品种,确定有效含量
2、&&&&&&&&&&&&
选择合适的溶剂(对包装物的要求)
3、&&&&&&&&&&&&
配制成母液
4、&&&&&&&&&&&&
筛选合适的乳化剂单体
5、&&&&&&&&&&&&
6、&&&&&&&&&&&&
确定最佳比例
7、&&&&&&&&&&&&
性能指标检测
8、&&&&&&&&&&&&
确定最佳配方
9、&&&&&&&&&&&&
(二)可湿性粉剂
1、选定原药品种,确定有效含量
2、选择合适的助剂(对包装物的要求)
3、选择合适的载体
草、植物纤维作为载体的尝试
4、筛选合适的辅助助剂
6、确定最佳比例
7、性能指标检测
8、确定最佳配方
(三)微乳剂
1、选定原药品种,确定有效含量
2、选择合适的溶剂(对包装物的要求)
3、配制成母液
4、筛选合适的乳化剂单体
6、确定最佳比例
7、性能指标检测
8、确定最佳配方
值得注意的是,微乳剂在配制过程中有两个误区,一是乳化剂越多不一定越好。如果乳化剂过多,在用水稀释喷雾时会出现不破乳现象,这不但影响药效的发挥,还造成生产成本的增加。二是微乳剂的残在状态有两种形式,一种属于水包油,这种属于实用型的,倒入水中能均匀的分散在水中,一种属于油包水的,这种属于中看不中用的剂型,倒入水中后有效成分会结晶析出,直接影响药效,甚至会出现药害的发生。
烟剂的配制技术
1、选定原药品种,确定有效含量
烟剂具有燃烧发烟的使用特点,施放烟剂时主剂有效成份通过受热升华或气化,在空气中冷却变成烟或烟雾,这种施药方法决定了并不是所有农药都能够制作烟雾剂,能做烟雾剂的原药必须具备以下几个条件:
※常温下或燃烧发烟过程中不易与烟剂的其他成分互相作用
※在600℃以下的短暂高温下,有效成分不宜燃烧,热分解率比较低。
※在烟剂燃烧温度下易迅速升华或气化,有效成分成烟率高。
※毒性较低
2、选择合适的助剂(对包装物的要求)
氧化剂和燃料按照配比配制在一起,燃烧反应往往是激烈的,并伴有高热、火焰或光的发生而几乎没有烟的生成,因此单纯的氧化剂和燃料的二元混合不能作为烟雾剂发烟特定条件,还得根据不同的需要,常常加入一种或几种助剂,烟剂中的助剂种类较多,不同用途的助剂在烟剂中所起的所用不同,但在多数条件下一种助剂长起多种作用,如氯化铵在烟剂中既是发烟剂,又是降温剂、阻火剂和稳定剂;酚醛树脂既可作为粘结剂,又是烟剂的燃料和导燃剂;蜡或矿物油实施烟剂的防潮剂又是发烟剂和燃料等。
3、选择合适的供热剂
※氧化剂的选择&
配制烟剂的氧化剂一般采用含氧并在受热时能放出氧的固体化合物,常用的有硝酸盐、氯酸盐和多硝基化合物等。
※配制烟雾剂常用的几种氧化剂:氯酸钾,在400℃时分解放出氧气,放氧量为39%,分解时放出热量为41.8kj/mol。硝酸钾,在400℃时分解并放出氧气,最大放氧量40%,分解时吸收热量为317.68
kj/mol。氧化力较强,但对摩擦、撞击不甚敏感,用于生产烟雾剂比较安全。硝酸铵,分别在210℃分解为水和一氧化氮,270℃分解放出氮气、氧气和水,放氧量为20%,分解时放出热量为107
kj/mol,在引爆作用下爆炸分解为氢气、氮气、氧气,氧化力较弱,水分含量在2%以上时,对摩擦撞击不敏感,用以生产烟剂较安全,如不采取防潮措施不易保证烟剂产品的质量。其他氧化剂有硝酸钠、亚硝酸钠、氯酸钠、高氯酸钾、高锰酸钾等。
※燃料的选择配制&
烟剂选用的燃料一般采用碳水化合物、无机还原剂或其它有机化合物,配制烟剂常用的几种燃料如下:
是用锯末经干燥后磨成一定细度的粉状物,其主要成分是纤维素和木质素。纤维素与氧化剂共热到150℃以上易被氧化,完全燃烧后的氧化物产物为CO2
和水,部分氧化物的产物有多种氧化纤维素,在隔绝空气条件下纤维素遇高温(275℃以上)可发生裂解,完全裂解的最终产物为炭、一氧化碳、二氧化碳和水等。木粉作为烟剂中的燃料,燃烧时可同时进行氧化、裂解和水解等降解反应,木粉的还原能力较差,在烟剂中不易无完全燃烧,容易留下余烬,但它仍然是我国目前烟剂的常用燃料。
木炭是木材在隔绝空气条件下经高温裂解后的最终固体产物,木炭和氧完全燃烧的发热量27.1-33.4kj/g,属于无机还原剂,在残渣中不易产生余烬,在原料充足的地区可以用作烟雾剂的燃料,其他的燃料如白糖、淀粉、硫磺、硫脲、硫氰酸铵、乌洛托品等多种无机物及有机物化合物都可以用作烟剂的燃料。在以木粉为原料的烟剂配方中可以适当得加上一部分这些燃料来弥补木粉的不足。
烟剂的配制过程从供热剂的配置开始,供热剂一般采取干法配置,这种方法是将供热剂的各种原料按照一定的比例称量,经粉碎、混合而成为粉状固体供热剂。这种配置方法最简单,几乎对用于配制供热剂的所有氧化剂都使用,因此它是配制供热剂最常用的方法。
烟剂的配制方法按照主剂与供热剂的组合方式不同分为以下三种方法,具体采用哪种方法一般要根据烟剂所用原料的性质和配制条件来决定。
即将主剂农药与供热剂的各组分放在一起混合配制的方法。根据配制出来的产品性状,混合烟剂的配制又分为两种,一是粉状烟剂,即将主剂(固体)农药与供热剂的各组分粉碎,混合配制成粉粒状烟剂,粉状烟剂的配制方法很简单,用固体农药配制烟剂,一般都采用此法。二是成形烟剂,即将主剂(固体或蜡状固体)农药与供热剂各组分粉碎,混合并加入适量粘结剂后放入模具中加压成形的烟剂,比如蚊香,此法配制烟剂需要模具,配制工艺复杂,但此法有利于缩小烟剂的体积,节省包装材料,也便于使用时携带。
分离法即将主剂(液体或溶于液体中的固体)农药与供热剂分别配制和包装方法,主剂农药装在塑料软管中,供热剂装在塑料袋或纸筒中。使用时将装有主剂农药的塑料软管插入供热剂内。此法特别适用于易分解、易挥发或易与供热剂中的成分发生作用的农药。如敌敌畏插管烟剂。
分层法 即将主剂(固体或蜡状固体)农药与供热剂分别配制。包装时将配制好的供热剂放在包装桶的下面,主剂农药置于包装筒的上部,必要时可用铝箔或塑料薄膜隔开,这种配制方法有的主剂农药可以不经粉碎或只粉碎成较粗的颗粒,也可以将主剂农药加热熔化后倒入包装桶内供热剂的上部。此法适用于熔点较低的蜡状固体农药配制烟剂,如毒杀芬烟剂,此法的优点在于可以防止农药有效成分在发烟过程中燃烧和分解。
6、确定最佳比例
最佳配比没有固定的格式,不论采用哪种方法制得的烟雾剂,在生产之前,必须先进行实验验证,根据实验结果来判定最佳比例。根据最佳比例来确定最佳配方
地亚农温室大棚杀虫杀螨剂烟雾剂配方
地亚农(5%粉剂)20份;木粉(80目)44份;硝酸钾7份;二氧化锰2份;羧甲基纤维素7份。此烟雾剂为非内吸性杀虫杀螨剂。防治刺吸式口器和食叶性害虫以及温室中的蝇、蝉等。
敌百虫粉状烟雾剂&
敌百虫33份;氯酸钾15份;乌洛托品8份;陶土44份,将敌百虫、乌洛托品、陶土研细过筛,氯酸钾单独研细过筛,混合均匀,装入硬纸盒或铁皮罐内,上盖多空硬纸片,插入引线,加盖密封。用于防治家庭卫生害虫和大棚里的双翅目、鳞翅目、鞘翅目害虫。
敌敌畏块状烟剂配方&
80%敌敌畏乳油20份;氯酸钾20份;硫酸铵15份;木粉20份;陶土25份,先将固体成分研细混匀,再加敌敌畏搅匀,压制成品,用于公共场所和家庭灭蚊、蝇,仓库灭虫。
三氯杀虫脂灭蚊蝇烟片配方三氯杀虫脂20份;氯酸钾20份,木粉(或小麦面粉、植物叶粉100目)31份;乌洛托品4份;白陶土25份。配方中的乌洛托品既是燃料又是发烟剂,燃烧速度以氯酸钾多少来调节,用于灭蚊、蝇、蟑螂、白蛾等。
百菌清蔬菜大棚烟雾剂&
百菌清10份;氯酸铵18份;小麦面粉(配成浆糊)14份;硫酸钾14份;滑石粉4份;白陶土40份,将百菌清和硫酸钾混合研细;将氯酸铵、滑石粉、白陶土混合研细,将各料混合均匀,加入稀浆糊,制成条状或块状烟剂,晾干后使用
五氯酚钠杀菌剂配方  五氯酚钠(92%)62份,氯酸钾16份;氯化铵12份;糖10份;此烟剂用于杀虫、菌、蚁以及脱叶、除草。实际使用中氯化铵会潮解,储存中会使烟剂变湿,故应改用硫酸铵,配方中的糖作燃料,燃烧时会产生火焰,故可改为尿素或硫脲。
抗蚜威烟剂 每亩用有效成分10克,此品在20℃以上具有熏蒸作用,有触杀、内吸、渗透作用,杀蚜迅速,残效期短
甲氰菊酯烟剂&
可用于温室杀粉虱和螨,防治蔬菜大棚小菜蛾和菜青虫等,防治花卉大棚蚧壳虫、榆兰金花虫及刺蛾幼虫等。
国外在中国登记的烟雾剂品种有杀虫剂:4.5%高氯烟剂、敌敌畏烟剂、,25%甲氰*辛烟剂、氯氰菊酯*恶虫酮烟剂、残杀威*高氯烟剂、灭幼脲烟剂。杀菌剂品种:10%百菌清*腐霉利烟剂、白*甲双烟剂、百*菌核净烟剂、百*烯酰烟剂、百*噻灵烟剂、百*吡烟剂、百菌清烟剂、腐霉利烟剂、甲硫*菌核烟剂、菌核净烟剂、霜脲氰烟剂、三唑酮烟剂、异丙威烟剂、五氯酚烟剂等。
农药成盐制剂的研制
第九章&&&&
性能指标的测定
1、&&&&&&&&
有效成分悬浮率
2、&&&&&&&&
PH值(或酸度)
3、&&&&&&&&
4、&&&&&&&&
5、&&&&&&&&
低温稳定性
6、&&&&&&&&
热储稳定性
7、&&&&&&&&
8、&&&&&&&&
9、&&&&&&&&
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