農(nóng)藥水性制劑研發(fā)中需注意解決的幾個(gè)問題

1、農(nóng)藥水性制劑研發(fā)中需注意解決的幾個(gè)問題陳蔚林 韓謀國(guó) 鄭彩華（安徽省化工研究院 合肥 230041）摘要：探討了水性制劑研發(fā)中需要注意解決制劑的物理穩(wěn)定性，化學(xué)穩(wěn)定性，以及賦予制劑的功能性等問題。關(guān)鍵詞：水性制劑，水乳劑，微乳劑、物理穩(wěn)定性、化學(xué)穩(wěn)定性、功能性。Several Problems to be noted and resolved in water Formulation ResearchWeilin chen; Mouguo han; Caihua zhen(Anhui Research Institute of Chemical industry Hefei 230041)Ab

2、stract:Several problems to be resolved in water formulation research such as physical stability ,chemical stability and the functions of water formulation were probed into in this paper.Kewords: waterformulation;emulsion in water;micro-emulsion;physical stability;chemical stability;function.近年來，隨著人們

3、環(huán)保意識(shí)日益增強(qiáng)，環(huán)保規(guī)定要求日益嚴(yán)格，加上全球石油價(jià)格上升，使得在農(nóng)藥乳油制劑中大量使用的有機(jī)溶劑甲苯、二甲苯價(jià)格大幅上升，導(dǎo)至乳油成本上升，同時(shí)由于乳油中甲苯、二甲苯的使用，增加了其對(duì)環(huán)境的污染。綜合成本及環(huán)境污染等方面考慮，以有機(jī)溶劑作為稀釋劑的乳油制劑受到限制，取而代之的是以水為基質(zhì)的水性制劑。水性制劑是以水為稀釋劑或基質(zhì)的一類符合世界農(nóng)藥劑型發(fā)展方向的環(huán)保型綠色農(nóng)藥新劑型，主要包括水乳劑，微乳劑，水懸浮劑，水劑等。本文重點(diǎn)介紹水性制劑中水乳劑，微乳劑研發(fā)過程中需要注意解決的幾個(gè)方面的問題。水乳劑（Emulsion in water），簡(jiǎn)稱EW，它是將液體或與溶劑混合制得的液體農(nóng)藥原藥

4、微小液滴分散于水中的乳狀液的濃溶液，是一熱力學(xué)的不穩(wěn)定體系。其組成為：原藥、助溶劑、表面活性劑、防凍劑、增稠劑、水等，主要技術(shù)指標(biāo)為外觀，有效成分含量，PH值，傾倒性，乳液穩(wěn)定性，持久起泡性，低溫穩(wěn)定性，熱貯穩(wěn)定性等。微乳劑（Microernulsion ）,簡(jiǎn)稱ME，它是液體或與溶劑混合制得液體農(nóng)藥原藥以0.010.1um的微粒分散于水中形成透明體系，是一熱力學(xué)穩(wěn)定的體系。其組成為原藥，助溶劑，表面活性劑，水等，主要技術(shù)指標(biāo)為外觀，有效成分含量，PH值，透明溫度范圍，乳液穩(wěn)定性，持久起泡性，低溫穩(wěn)定性，熱貯穩(wěn)定性。研究成一個(gè)高質(zhì)量的農(nóng)藥水乳劑，微乳劑產(chǎn)品必須解決其外觀穩(wěn)定性，化學(xué)穩(wěn)

5、定性等技術(shù)技術(shù)關(guān)鍵，同時(shí)還要賦予制劑的功能性，使活性成分充分發(fā)揮活性。1、外觀穩(wěn)定性外觀穩(wěn)定性是農(nóng)藥制劑的最基本，最主要的技術(shù)指標(biāo)，是劑型研究中必須要解決的技術(shù)關(guān)鍵之一，也是技術(shù)難點(diǎn)之一。它直接形響著制劑的正常生產(chǎn)，包裝和使用。由于水乳劑，微乳劑是油性活性成分通過表面活性劑的作用，與水形成一體系。因此水乳劑，微乳劑的外觀穩(wěn)定顯得更為重要。解決起來難度更大。1.1水乳劑的外觀穩(wěn)定性水乳劑的外觀為農(nóng)藥原藥與適宜的助劑在水相中形成的穩(wěn)定乳狀液，久置后允許有少量分層，輕微搖動(dòng)或攪動(dòng)應(yīng)是均勻的。一般允許小于10的析水，不允許嚴(yán)重析水，分層，沉淀，結(jié)塊，析油和破乳。外觀穩(wěn)定性差直接影響水乳劑制劑的藥效，以

6、20氰戊菊酯水乳劑防治菜青蟲試驗(yàn)為例，結(jié)果見表1。表1 20氰戊菊酯水乳劑田間防治菜青蟲試驗(yàn)結(jié)果藥劑名稱外觀濃度（倍）防效（）1天3天5天20氰戊菊酯水乳劑1#析水5 合格300090.191.595.420氰戊菊酯水乳劑2#嚴(yán)重分層 不合格300078.479.180.0表1結(jié)果可以看出外觀不合格的2#20氰成葡酯水乳劑樣品防治菜青蟲的效果明顯差于外觀合格的1#樣品。1.1.1農(nóng)藥有效成分液體或與溶劑混合制得液體農(nóng)藥，在水中長(zhǎng)期穩(wěn)定，或通過防分介措施使其穩(wěn)定。一般而言在水中溶介度在1000PPM以下，極性較弱的農(nóng)藥配制成水乳劑，相對(duì)來說外觀較穩(wěn)定，對(duì)于高含量的水乳劑制劑，原藥含量超高越好，含

7、量太低，制劑中油性成分太多，可能很難配制出合格的水乳劑樣品，如60丁草胺水乳劑50乙草胺水乳劑，60二嗪磷水乳劑，45咪鮮胺水乳劑等，以60二嗪磷水乳劑為例，表2表2、60二嗪磷水乳劑的配制結(jié)果樣品原藥含量（）配方(按100g)組成水乳劑外觀原藥助劑水60二嗪磷水乳劑1#95641422合格60二嗪磷水乳劑2#7580146嚴(yán)重分層表2結(jié)果可以看出，用75二嗪磷原藥配制60水乳劑時(shí)，水乳劑中水含量?jī)H占6，無實(shí)際意義，而且水乳劑外觀現(xiàn)穩(wěn)定性無法解決。表面活性劑表面活性劑是水乳劑的關(guān)鍵成分，它直接形響水乳劑的外觀穩(wěn)定性，一般選擇高HLB，大分子量非離子表面活性劑，單一或二元，三元復(fù)合使用，如表面活

8、性劑HLB值很低，則會(huì)產(chǎn)生內(nèi)部油包水（W/0）型，不同農(nóng)藥原藥，由于其物性不同，配制水乳劑時(shí)需要不同類型的表面活性劑與之相適應(yīng)，如40毒死蜱水乳劑，4.5高效氯氰菊酯水乳劑，1.8阿維菌素水乳劑，25戊唑醇水乳性， 45咪鮮胺水乳劑等，樣品所需的表面活劑種類不同，同時(shí)由于農(nóng)藥原藥品種不一，制劑含量有高有低，表面活性劑的用量也不一樣，一般為5-10，過低表面活性劑用量，還將導(dǎo)致農(nóng)藥活性成分在制劑使用時(shí)難以充分發(fā)揮藥效，表面活性劑用量過大時(shí)，則又會(huì)增大制劑的粘度。乳液微粒大小受表面活性劑影響較大。因此表面活性劑的選擇是配制水乳劑的關(guān)鍵。1.1.3不同加工設(shè)備形響不同加工設(shè)備，由于攪拌型式不同，轉(zhuǎn)速

9、不同，所制得水乳劑粒徑不同，由于粒徑是形響乳化穩(wěn)定性因素之一，只有微粒足夠小，貯存不會(huì)有很大變化，此乳液在很長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)才保持穩(wěn)定。選用搪瓷反應(yīng)釜，不銹鋼攪拌桶，均質(zhì)混合機(jī)，高壓均質(zhì)混合機(jī)進(jìn)行比較試驗(yàn)，以原帛1.8阿維菌素水乳劑為例，結(jié)果顯示，用搪瓷反應(yīng)釜，不銹鋼攪拌桶加工的制劑外觀穩(wěn)定性差，用均質(zhì)混合機(jī)加工的樣品室溫貯存1年有3析水，而用高壓均質(zhì)混合機(jī)配制的樣品外觀穩(wěn)定性最好，而且不受加料順序影響。結(jié)果見表3表3 加工設(shè)備應(yīng)用效果（40%乙草胺水乳劑）設(shè)備名稱攪拌器型式轉(zhuǎn)速 轉(zhuǎn)/分樣品外觀判定搪瓷反應(yīng)釜錨式85出料后1h分層不合格不銹鋼攪拌桶螺旋漿500-900出料后5h分層不合格均質(zhì)混合機(jī)轉(zhuǎn)子

10、5000-8000定溫1年，3析水合格高壓均質(zhì)混合機(jī)轉(zhuǎn)子8000基本無析水合格另外溶劑的選擇，增稠劑的增加，加料順序的變化都對(duì)水乳劑的外觀穩(wěn)定性產(chǎn)生影響。1.2微乳劑的外觀微乳劑的外觀為農(nóng)藥原藥，水和適宜的助劑制成，應(yīng)為透明或半透明均相液體，無可見的懸浮物和沉淀。由于微乳劑在冷熱變化條件下，不發(fā)生不可逆相變，溫度升高至一定溫度時(shí)，樣品變混。溫度下降到一定溫度時(shí)，樣品變混或凍結(jié)。因此微乳劑有一定的透明溫度范圍，一般要求透明溫度范圍545。透明溫度范圍盡可能寬。1.2.1農(nóng)藥有效成分液體或與溶劑混合制得的液體農(nóng)藥，在水中長(zhǎng)期穩(wěn)定或通過防分解措施使其穩(wěn)定，均可配成微乳劑，如高效氯氰菊酯，氰戊菊酯，S

11、-氰戌菊菊酯、高效氯氟氰菊酯、毒死蜱、二嗪磷、三唑磷、啶蟲脒、氟鈴脲、乙草胺、滅多威及其復(fù)合，殺蟲單及復(fù)合等。一般而言，制劑含量越低越容易配制，原藥含量越高，制劑中油性活性成分越少，也越易配制。原藥水溶性越好，也越易配制。1.2.2表面活性劑表面活性劑是制備微乳劑的關(guān)鍵組分，農(nóng)藥油性成分通過表面活性劑的作用，以微小粒子分散于水中成一均相透明體系，表面活性劑直接影響著微乳劑的外觀穩(wěn)定性。非離子表面活性劑的親水親油性對(duì)溫度敏感，溫度升高，親水性下降，體系變混，改變表面活性劑分子中環(huán)氧乙烷的平均數(shù)可調(diào)節(jié)親水親油性，增加分子中非極性和極性基團(tuán)的大小，保持HLB值不變，可提高微乳劑形成的范圍，非離子與離

12、子型表面活性劑復(fù)合使用可以擴(kuò)大微乳劑的溫度范圍。應(yīng)根據(jù)不同原藥的理化性能?？蛇x擇單一非離子表面活性或多種非離子表面活性劑復(fù)合或非離子和陰離子表面活性劑復(fù)配使用。微乳劑表面活性劑的用量一般為油性成分的1-3倍，應(yīng)根據(jù)不同的原藥選擇合適的表面活性劑品種和用量。如10%d-苯醚萄菊酯微乳劑需乳化劑22%。5%氯氰菊酯微乳劑需乳化劑15%。12%高效氯氰菊酯滅多威微乳劑需乳化劑15%。1.2.3水質(zhì)的影響水作為微乳劑中的稀釋劑，其加入量視不同品種和制劑中其他組分加入量而不同。如4.5%高效氯氰菊酯微乳劑中含60-70%的水，8%氰戊菊酯微乳劑中含60左右的水，20%氰戊菊酯微乳劑中含有40左右的水，5

13、s氰戊菊酯微乳劑中含有70左右的水，25毒死蜱微乳劑中含有40左右的水。不同品質(zhì)的水，其鈣、鎂離子濃度不一樣，鈣、鎂離子濃度將影響表面活性劑的濁點(diǎn)，進(jìn)而影響微乳體系的外觀穩(wěn)定性，因此水質(zhì)也是影響微乳劑的物理穩(wěn)定性的主要因素之一。表4不同水質(zhì)對(duì)4.5%高效氯氰菊酯微乳劑外觀的影響編 號(hào)水質(zhì)情況起粘外觀冷藏外觀0-5 2h熱貯外觀40 48h4-01蒸餾水透明透明透明4-02去離子水透明半透明、恢復(fù)透明4-03自來水透明透明透明4-04硬水342ppn透明透明透明4-05硬水1140ppm透明分層可見水質(zhì)硬度太大，對(duì)4.5高效氯氰菊酯微乳劑外觀有不利影響。表5 水質(zhì)對(duì)8氰戊菊酯微乳劑外觀的影響編

14、號(hào)水質(zhì)硬度外 觀起始室溫三年501蒸餾水0.01透明透明502去離子水0.02透明透明503去離子水0.05透明透明可見，在8氰戊菊酯微乳劑中，蒸餾水和去離子水均可使用。表6水質(zhì)對(duì)12滅多威·高效氯氰菊酯微乳劑外觀的影響編 號(hào)水 質(zhì)起始外觀冷藏外觀0±1 48h熱藏外觀40±1 48h601蒸餾水透明透明透明602去離子水透明透明透明603自來水透明透明透明604井水半透渾濁半透605硬水（342ppm）渾濁可見，制劑中蒸餾水、去離子水、自來水使用效果較好，井水、342ppm硬水對(duì)制劑外觀有不利影響。另外助溶劑的對(duì)微乳劑的外觀也有一定影響。但加工設(shè)備、加料順序?qū)ξ?/p>

15、乳劑的外觀穩(wěn)定性影響不大。2、化學(xué)穩(wěn)定性大多數(shù)農(nóng)藥活性成分在水中均有不同程度的水解。因此在水性制劑研究中，如何解決制劑的化學(xué)穩(wěn)定性，控制農(nóng)藥有效成分分解是技術(shù)關(guān)鍵之一，也是難點(diǎn)之一。農(nóng)藥在水乳劑、微乳劑中的化學(xué)穩(wěn)定性主要表現(xiàn)為以下幾種情況：2.1有些農(nóng)藥化學(xué)穩(wěn)定性好，在水中也很穩(wěn)定，在水乳劑、微乳劑中分解較小，和在乳油體系中差不多。如高效氯氰菊酯、氰戊菊酯、S-氰戊菊酯、毒死蜱、乙草胺等。表74.5高效氯氰菊酯微乳劑和乳油熱貯穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果樣品名稱編號(hào)原始含量（）54±2 14天熱貯分解率（）4.5%高效氯氰菊酯微乳劑7014.611.907024.621.807034.662.01

16、4.5高效氯氰菊酯乳油7044.591.887054.631.937064.582.11表88氰戊菊酯微乳劑和乳油熱貯穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果樣品名稱編號(hào)原始含量（）54±2 14天分解率（）8氰戊菊微乳劑8018.161.838028.211.578038.201.608氰戊菊酯乳油8048.121.918058.211.638068.181.71表925毒死蜱微乳劑和乳油熱貯穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果樣品名稱編號(hào)原始含量54±2 14天分解率（）25毒死蜱微乳劑90125.371.0990225.211.2190325.500.9025毒死蜱乳油90425.490.8090525.221.1

17、190625.281.03表10 5S-氰戊菊酯水乳劑和乳油熱貯穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果樣品名稱編號(hào)原始含量（）54±2 14天熱貯分解率（）5S-氰戊菊酯水乳劑10-15.091.1010-25.111.2110-35.081.405S-氰戊菊酯乳油10-45.151.3110-55.101.2510-65.051.00表11 40乙草胺水乳劑和乳油熱貯穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果樣品名稱編號(hào)原始含量（）54±214天熱貯分解率（）40乙草胺水乳劑11-0141.10.8511-0242.01.0711-0341.61.1940乙草胺乳油11-0442.21.2011-0541.51.0111-

18、0640.80.912.2有些農(nóng)藥在水中易水解。制成水性制劑后，有效成分分解很快。采取防分解措施均不能解決其化學(xué)穩(wěn)定性問題。這些原藥不宜配制成水性制劑。如甲胺鈴、久效磷、乙酰甲胺磷、氧化樂果、丙溴磷等。2.3有些農(nóng)藥配制成乳油時(shí)，化學(xué)穩(wěn)定性好，熱貯后分解率小，配制成水乳劑，微乳劑時(shí)，分解率較乳油大，但仍小于5%的標(biāo)準(zhǔn)。加入穩(wěn)定劑后，分解和乳油相當(dāng)。表12 20%三唑磷微乳劑和乳油熱貯穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果。樣品名稱編號(hào)穩(wěn)定性原始含量（）14天分解率（）品種用量（）20三唑磷微乳劑1#12-0120.213.5712-0220.114.0112-0320.303.9020三唑磷徽乳劑2#12-04AHW

19、-1120.310.8812-05AHW-1120.190.9112-06AHW-1120.201.0220三唑磷乳油12-0720.181.0512-0820.200.9912-0920.091.212.4有些農(nóng)藥在水中易分解，熱貯穩(wěn)定性較差，可以加入一些穩(wěn)定劑進(jìn)行處理，如二嗪磷、阿維菌素等。表1340二嗪磷微乳劑和乳油熱貯穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果樣 品 名 稱編號(hào)穩(wěn) 定 劑原始含量（）54±214天分解率（）品種用量（）40二嗪磷微乳劑130140.9131.111302AHW-340.774.1940二嗪磷乳油130340.552.79130440.382.08表140.3阿維菌素微乳劑

20、和乳油熱貯穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果樣 品 名 稱編號(hào)穩(wěn)定劑原始含量（）54±2 14天分解率（）品種用量（）0.3阿維菌素微乳劑14010.3121.111402AHW-50.80.333.910.3阿維菌素乳油14030.322.0114040.311.992.5有些原藥單獨(dú)配制成水乳劑或微乳劑時(shí)，穩(wěn)定性較好，與一些農(nóng)藥復(fù)配成復(fù)合制劑時(shí)，分解較大。如高效氯菊酯與滅多威復(fù)配、三唑磷與殺蟲單復(fù)配等。表15 滅多威、高效氯氰菊酯及其復(fù)配微乳劑熱貯試驗(yàn)結(jié)果。樣品名稱穩(wěn)定性原始含量（）54±2 14天熱貯分解率（）品種用量滅多威高效氯氰菊酯滅多威高效氯氰菊酯12滅多威高效氯氰菊酯微乳劑1#1

21、1.111.097.018.3112滅多威高效氯氰菊酯微乳劑2#AHW-3111.181.152.783.054.5高效氯氰菊酯微乳劑4.621.8024滅多威水劑24.202.51表16 三唑磷及三唑磷和殺蟲單復(fù)配微乳劑熱貯試驗(yàn)結(jié)果樣品名稱原始含量54±214天熱貯分解率（）三唑磷殺蟲單三唑磷殺蟲單15三唑磷殺蟲單微乳劑5.1810.7920.804.7020三唑磷微乳劑20.213.572.6有些農(nóng)藥配制成水乳劑時(shí)化學(xué)穩(wěn)定性比配制成微乳劑時(shí)要好表17 1.8阿維菌素水乳劑和微乳劑熱貯試驗(yàn)結(jié)果樣品名稱原始含量（）54±214天熱貯分解率1.8阿維菌素水乳劑1.888.51

22、1.8阿維菌素微乳劑1.9122.50表18 三唑磷、殺蟲單復(fù)合水乳劑和微乳劑熱貯穩(wěn)定性試驗(yàn)結(jié)果樣品名稱穩(wěn)定劑原始含量54±214天熱貯分解率名稱用量三唑磷殺蟲單三唑磷殺蟲單18三唑磷殺蟲單水乳劑AHW-416.2312.753.202.1515三唑磷殺蟲單微乳劑AHW-415.1810.796.503.213、制劑的功能性農(nóng)藥在使用過程中或因滲透力差或因和植物、昆蟲組織層附著力差而導(dǎo)致有3040%的農(nóng)藥活性成分流失，不能發(fā)揮作用。這不僅造成浪費(fèi)。也造成了對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染。如何使制劑功能化，改善制劑的滲透力，附著力等功能，使得農(nóng)藥在低劑量下發(fā)揮良好的藥效。水性制劑以水為稀釋劑，水與植物、昆蟲表皮蠟質(zhì)層不相容，只能靠表面活性劑的潤(rùn)濕，附著，滲透作用，或添加如滲透劑，粘著劑，潤(rùn)濕劑等助劑，使水性制劑具有良好的滲透、潤(rùn)濕作用，使農(nóng)藥活性成分達(dá)到充分發(fā)揮藥效作用。水性制劑中微乳劑，由于其粒徑微小，加上微乳劑中使用了大量表面活性劑，這就賦予它對(duì)植物和昆蟲細(xì)胞具有良好的通透性和潤(rùn)濕，粘著性，增強(qiáng)了效力。如8%、20%氰戊菊酯微乳劑。表19 8%、20%氰戊菊酯微乳劑物性結(jié)果品名粘度（厘泊）表面張力（1溶液）（達(dá)因/cm2）接觸角20氰戊菊酯微乳劑10531.528.508氰戊菊酯微乳劑533025.5020氰戊菊酯乳油37.50蒸餾水670表20 室內(nèi)對(duì)