农药悬浮剂研究概述

大多数农药原药在水中溶解度低，因此不能直接使用。又因各种作物、害虫和杂草表面具有蜡质层，普通溶液难以渗透，且绝大多数农药原药没有黏附性能，喷洒后滞留时间短，如果直接使用农药原药，不仅不能发挥药效，防治病虫害，而且容易污染环境和危害人体健康，因此必须对原药进行加工才可以使用。通过向农药原药中加入一定比例的辅助剂并采用一定工艺制备加工成各种形态的过程为农药加工。经加工后的农药具有特定的形态、成分、规格，称为农药剂型。

       通过加工，农药制剂的贮存稳定性得以提高，防止有效成分分解或失效；加工后的部分剂型可以控制原药活性成分释放速度，延长持效期，减少施药次数和用量；高浓度的原药经过加工稀释，悬浮性能增强，其有效成分能够分布均匀，应用时能达到较好的分散效果；将高浓度原药制成低毒制剂，使用安全，减少环境污染；利于有效成分渗透并被靶标生物吸收，提高药效。

       现代农业的发展不仅要求农业产品的安全生产，而且要构建一种良好的农业生态环境。因此，21世纪的农业生产对农药品种的剂型和使用要求不断严格。可湿性粉剂和乳油等剂型产品目前正在不断被改进，或者被水基化和环保剂型取代。悬浮剂是水基化剂型的代表，它是指固体原药以一定分散度均匀地分散在水中形成的多相分散体系。其主要组成成分包括农药原药、各种填料和介质（水）。悬浮剂有众多优势：与可湿性粉剂相比，在加工和农民使用过程中，避免了粉尘飞扬对环境造成的污染和对人身的伤害；而乳油需要大量使用有机溶剂，既污染环境，又浪费石油资源。悬浮剂同时拥有可湿性粉剂与乳油的优点，如改善稀释悬浮率、便于包装、无粉尘、容易混合、对生产和使用人员安全、对环境友好和生产成本低等，在药效、安全和经济等综合性能方面明显优于可湿性粉剂、乳油等传统剂型。

       近年来，我国农药环保型剂型登记数量不断上升，从各登记剂型产品数量来看，乳油、可湿性粉剂产品登记数量正在逐年减少，悬浮剂、水分散粒剂等环境友好型产品登记数量不断增加。而悬浮剂是水基化剂型的代表，也是未来农药剂型研发的一个主流方向。

       我国从20世纪70年代开始研发农药悬浮剂，悬浮剂产品数量不断增多。近年来，我国悬浮剂产品主要向高含量方向发展，在熔点较低、水溶性较大的农药原药和较难制备成高浓度悬浮剂方面取得了较大的突破，如二甲戊·吡虫啉悬浮剂、呋虫胺悬浮剂等。然而，与德国、美国等发达国家相比，我国的悬浮剂在制剂研发、助剂筛选与创新、设备器械、加工工艺等方面仍存在差距。悬浮剂是一种不稳定的热力学分散体系，部分悬浮剂产品在长期储存过程中会出现稠化析水、絮凝、分层以及沉淀等现象，严重影响产品的货架期及使用。

1  农药悬浮剂加工工艺

       制备悬浮剂主要有2种方法：研磨湿粉碎法、热熔凝聚法。我国常使用的方法是研磨湿粉碎法，其加工过程是将农药有效成分、各种助剂和水均匀混合后，乳化剂预分散约30 min，再用砂磨机粉碎至粒径≤5μm的多相悬浮体系，其中85%以上的农药颗粒大于1μm，粗分散体系占较大比例。

图1  研磨湿粉碎法工艺流程图

       热熔凝聚法是将熔融状态下的原药溶液，加入较冷的液体（水或油）中，并在高速搅拌下形成晶体微粒，同时加入各种功能不同的表面活性剂制成悬浮剂。

2  农药悬浮剂的配方组成

       活性成分：加工过程中，研磨温度高，要是原药熔点低，就会熔化，因此要求原药的熔点不得低于60℃，且在水中溶解度低，性质较稳定，光照不分解。

       润湿分散剂：悬浮剂在贮存中易出现析水、稠化、结块等问题，因此需要开发专用型、对环境安全的高质量润湿分散剂。润湿剂主要作用是通过形成纳米高分子微球，降低体系表面张力，发挥润湿作用。 润湿剂的亲水亲油平衡值高，则水溶性好；亲水亲油平衡值低，则活性大。分散剂通过功能高分子形成的空间位阻、发挥良好的分散作用。市面上使用的分散剂经历了升级换代的过程，主要有聚丙烯酸盐类、丙烯酸酯共聚物、线型大分子离子型或非离子型化合物、疏水性共聚物分散剂等。

       增稠剂：有机溶剂脂类化合物密度与水相比较低，与农药本身密度差值较大，在一定程度上加速粒子的沉降。调节制剂黏度，可减缓粒子沉降，增稠剂一般用量为0.5%～5%。增稠剂可分为无机、天然产物、聚丙烯酸盐、纤维素衍生物、聚酯类衍生物等。增稠剂主要通过自身的膨胀以达到增稠效果，缔合型增稠剂主要通过增稠剂分子与分散相形成氢键而形成稳定的网状结构。

       防冻剂：制剂在运输贮存过程中，会遇到低温等情况，所以在制剂加工中需加入少量的防冻剂，增强冻融能力和低温稳定性，一般用量5%。防冻剂应选择性能好，不易挥发，难分解的种类。农药悬浮剂常用的防冻剂为乙二醇，丙二醇和丙三醇。

       消泡剂：加工制剂时，如果选择不恰当的表面活性剂，浆液产生许多气泡，影响制剂粘度变化、重量计算、产品质量与包装等。消泡剂可以选择用量少且效果好的，与其他助剂无不利影响，有机硅消泡剂是常用的一类消泡剂。

       防腐剂：防腐剂是可以阻止微生物生长，或者阻止使制剂产品反应的微生物生长的一类物质。悬浮剂加工时加入一定量的防腐剂，可以避免产品在贮存运输中腐败发酵，常用的防腐剂有卡松等。

3  农药悬浮剂质量控制评价指标

       悬浮剂质量控制指标主要包括分散性、流动性、粒径、悬浮率、黏度、持久起泡性、pH值和贮存稳定性等。

       农药分散性指原药颗粒悬浮于水中分散成细微个体颗粒的能力，若原药颗粒过大，则极易发生聚沉现象，加入分散剂能很好地解决粒子沉降的问题。

       流动性可以反映制剂倾倒性的好坏，如果流动性好，使用者容易将样品从包装瓶中倒出，减少浪费，节约制剂。

       粒径，在悬浮剂加工过程中，加工时间多数取决于粒径大小及其分布，我国悬浮剂粒径一般控制在5μm以内，通常采用激光粒度分析仪测定样品的D₉₀。为增强悬浮剂的稳定性，减少奥氏熟化，悬浮剂加工中需保证粒径范围较小。

       悬浮率作为悬浮剂的一个重要评价指标，可以反映原药颗粒在悬浮液中的分散悬浮时间，一般产品稳定性好，药效较高，悬浮率就越好。

       悬浮剂黏度适中，贮存稳定性则好；若黏度大，药剂流动性变差，无论是在加工过程中，还是后期样品计量和使用等都会带来不便。

       起泡性通过测定产品的气泡量，选择合适的消泡剂种类和用量，减少泡沫对制剂产品的不利影响。

       pH值会影响制剂粒径大小，因此要将pH值控制在一定范围内，减少对粒径分布的影响。

       贮存稳定性指悬浮剂贮存一段时间后，悬浮剂的理化性能变化。一般采取加速实验的方法，即（54±2）℃热贮14 d和（0±2）℃冷贮7 d，测定沉积、析水、粒径等是否符合标准。但是加速贮存不能代表常温贮存。

（选自西北农林科技大学刘云霞论文“基于小麦赤霉病防治的20%吡唑醚菌酯·叶菌唑悬浮剂的研制”）