農(nóng)藥懸浮劑的加工技術(shù)與質(zhì)量評價

農(nóng)藥懸浮劑的加工技術(shù)與質(zhì)量評價近年來，隨著人們安全意識和環(huán)保意識的不斷增強，農(nóng)藥水基性制劑受到高度重視。其研制技術(shù)和質(zhì)量評價也成為當(dāng)前的熱點。農(nóng)藥水基性制劑是以水作為介質(zhì)或稀釋劑的農(nóng)藥劑型，這類制劑具有節(jié)約有機溶劑、保護環(huán)境、相對安全、成本較低的特點。這類制劑主要包括懸浮劑、懸乳劑、水乳劑、微膠囊懸浮劑和水劑等，本文主要討論懸浮劑的加工技術(shù)和質(zhì)量評價問題。一、懸浮劑概述農(nóng)藥懸浮劑是20世紀(jì)70年代發(fā)展的劑型，現(xiàn)已成為基本加工劑型之一。懸浮劑（Suspensionconcentrates，簡稱SC）又稱水懸浮劑、膠懸劑、濃縮懸浮劑，是在表面活性劑和其他助劑作用下，將不溶于或難溶于水的原藥分散到水中，形成均勻穩(wěn)定的粗懸浮體系。由于其分散介質(zhì)是水，所以懸浮劑具有成本低，生產(chǎn)、貯運和使用安全等特點，而且容易與水混合，使用方便。與以有機溶劑為介質(zhì)的農(nóng)藥劑型相比，具有對環(huán)境影響小和藥害輕等優(yōu)點。根據(jù)物理性狀，懸浮劑可以分為兩類：一是濃縮懸浮劑（SC），由不溶于水的固體原藥分散在水中制成，是最常見的懸浮劑品種；二是懸乳劑（SE），分散相由兩類原藥組成，一類為先以有機溶劑溶解并乳化了的原油或不溶于水的固體原藥，另一類為可直接懸?。ú恍栌袡C溶劑溶解）的固體原藥，共同分散在水中，制成具有油相、固相和連續(xù)水相的多懸浮體系。此外，近年來發(fā)展起來的微膠囊懸浮劑和水基懸浮種衣劑等，雖然名稱不同，但從其分散原理看，也屬于懸浮劑的范疇，只是前者分散相為微膠囊，后者是在懸浮劑的基礎(chǔ)上因引入了成膜劑而具有在種子表面成膜的功能。上個世紀(jì)六十年代，英國ICI公司首先開發(fā)出農(nóng)藥懸浮劑這一新劑型，以后的幾十年間，懸浮劑得到迅速發(fā)展。至上世紀(jì)末，在英國懸浮劑農(nóng)藥產(chǎn)品已經(jīng)占到農(nóng)藥制劑市場的20%以上，而在美國也占到10%以上。我國自上世紀(jì)八十年代開始研究生產(chǎn)農(nóng)藥懸浮劑產(chǎn)品，二十多年來，這一劑型的產(chǎn)品增長速度也很快，至2007年6月份，我國登記的農(nóng)藥懸浮劑產(chǎn)品占登記的農(nóng)藥產(chǎn)品總數(shù)的5.07%，比2006年6月的4.92%略有上升。但是，與歐美國家相比，我們在這一劑型的生產(chǎn)技術(shù)上還是落后的，其品種、數(shù)量、品質(zhì)上都還有一定差距。懸浮劑的制劑技術(shù)涉及到農(nóng)藥化學(xué)、農(nóng)藥制劑學(xué)、物理化學(xué)、化工機械等多個學(xué)科，研究和制造技術(shù)比較復(fù)雜。盡管早在20世紀(jì)70年代，懸浮劑就已經(jīng)出現(xiàn)，但由于受到研磨機械、表面活性劑等技術(shù)發(fā)展的影響，其推廣規(guī)模仍難與乳油、可濕性粉劑等大宗劑型相比。目前開發(fā)的品種，尤其是國內(nèi)生產(chǎn)的多數(shù)懸浮劑產(chǎn)品物理穩(wěn)定性較差，貯存中易發(fā)生分層、沉淀，農(nóng)藥有效成份難以均勻分散，甚至結(jié)塊不能從包裝物中倒出，嚴(yán)重影響了懸浮劑這一農(nóng)藥新劑型在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的推廣和使用。因此，進一步研究農(nóng)藥懸浮劑的加工技術(shù)，建立完善的農(nóng)藥懸浮劑質(zhì)量評價體系是十分重要的。二、懸浮劑的組成和配方篩選懸浮劑（SC）主要由農(nóng)藥原藥、潤濕劑、分散劑、增稠劑、防凍劑、pH調(diào)整劑、消泡劑和水等組成。但不同品種、不同規(guī)格的制劑配方各有不同，篩選合理的制劑配方是懸浮劑開發(fā)的重要工作。水懸浮劑的基本配方組成如下：有效成分：40%—50%（也有更低一些的）防凍劑：5%左右（最低氣溫高于0°C的地區(qū)可不加）潤濕分散劑：3%—7%增稠劑：0.1%—0.5%水加至100%pH調(diào)整劑和消泡劑一般不加。配方的最后確定，主要是憑經(jīng)驗完成的。經(jīng)驗積累得越多，越豐富，就能從中總結(jié)出規(guī)律，形成一定的模式。因而，也就少失誤，少走彎路，事半功倍。在這里筆者也難以給出懸浮劑配方篩選的公式，只能就選擇各成分的原則加以敘述。確定有效成分固體有效成分的確定需滿足以下三個條件：（1）在水中的溶解度一般不得大于70mg/L，最好不溶，否則在制劑貯存時易產(chǎn)生結(jié)晶。但也有在液相中的溶解度超過100mg/L的原藥制得穩(wěn)定性好的膠懸劑的例子，如谷硫磷、毗蟲啉、滅害威等。通過調(diào)整潤濕分散劑和增稠劑使之達到穩(wěn)定化，其制劑的質(zhì)量保證期甚至達到3年。（2）在水中的化學(xué)穩(wěn)定性好，對某些穩(wěn)定性不太好的有效成分通常使用緩沖劑、抗氧化劑來改善其化學(xué)穩(wěn)定性。（3）熔點一般在60C以上，以免在研磨時熔化，引起粒子凝聚，影響制劑的穩(wěn)定性。（4）對于復(fù)配制劑來說，還要考慮以兩原藥增效不增毒、兼容穩(wěn)定性好為原則確定其的最佳配比和最佳濃度。選擇潤濕分散劑農(nóng)藥懸浮劑的潤濕分散劑，具有潤濕和分散雙重作用，多選用陰離子表面活性劑。潤濕分散劑的用量一般不超過10%，但要保證其能溶在所選用的分散介質(zhì)中或與分散介質(zhì)穩(wěn)定的結(jié)合。選擇防凍劑農(nóng)藥懸浮劑在低溫環(huán)境中能穩(wěn)定貯存，就需要加入一定量的防凍劑。如用乙二醇做防凍劑，一般加入5%左右，最多不超過10%。選用的防凍劑一般要求防凍性能好、揮發(fā)性低、對有效成分不溶解。如果加工的農(nóng)藥懸浮劑在氣溫高于0C的地區(qū)貯存和使用，則在配方中可不加防凍劑；否則就必須加入防凍劑以保持制劑的穩(wěn)定。選擇增稠劑增稠劑是農(nóng)藥懸浮劑不可缺少的主要成分之一。選擇增稠劑一般選擇用量少、增稠作用強又不影響制劑稀釋穩(wěn)定性的材料。一般用量為0.1%—0.5%,最多不超過3%。選擇消泡劑農(nóng)藥懸浮劑在加工過程中容易產(chǎn)生大量氣泡，影響制劑的加工、計量、包裝和使用。如果配方中的其他助劑不控制氣泡量時，就要考慮加入消泡劑。一般選用酯類物質(zhì)，用量也很少。在生產(chǎn)過程中也可用超聲波、真空脫泡等消泡方法。選擇pH調(diào)整劑這是保證制劑中有效成分化學(xué)穩(wěn)定性的重要手段。絕大多數(shù)原藥在中性介質(zhì)條件下穩(wěn)定，而少數(shù)原藥則需要酸性或堿性介質(zhì)條件，因此，必須通過加ApH調(diào)整劑調(diào)節(jié)介質(zhì)，以適合原藥對介質(zhì)pH值的需要。一般用硫酸或有機酸調(diào)節(jié)酸性；而用有機胺調(diào)整介質(zhì)的堿性。用量都很少。三、懸浮劑加工設(shè)備和工藝農(nóng)藥懸浮劑加工的設(shè)備和工藝非常重要，常常影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。懸浮劑加工工藝研究的主要內(nèi)容就是：l根據(jù)選好的農(nóng)藥有效成分的性質(zhì)確定一種加工方法，即確定工藝路線；l選定合適的加工設(shè)備；l確定各組分的加料順序。農(nóng)藥懸浮劑加工方法主要有兩種。一種是超微粉碎法（亦稱濕磨法），另一種是凝聚法（亦稱熱熔一分散法）。而農(nóng)藥水懸浮劑的加工基本都采用超微粉碎法。懸浮劑加工設(shè)備超微粉碎法的主要加工設(shè)備有三種：一是預(yù)粉碎設(shè)備：球磨機或膠體磨；二是超微粉碎設(shè)備：砂磨機，以立式開放式砂磨機最常用；三是高速混合機（1000~15000r/min）和均質(zhì)器（＞8000r/min），主要起均勻均化作用。⑴砂磨機砂磨機是農(nóng)藥懸浮劑加工的關(guān)鍵設(shè)備。多級串聯(lián)連續(xù)化生產(chǎn)工藝流程中，每臺的研磨介質(zhì)粒徑不相同。通常采用四臺砂磨機串聯(lián)，使用細(xì)砂和粗砂兩種玻璃砂。第一臺砂磨機全部裝粗砂，第二臺砂磨機2/3裝粗砂，1/3裝細(xì)砂，第三臺砂磨機與第二臺砂磨機相反，第四臺砂磨機全部裝細(xì)砂。因為砂磨的初級階段（第一臺砂磨機）粉碎效率高，而均勻度差。砂磨的中級階段(第三、二臺砂磨機)粉碎，細(xì)度達到要求，只是均勻度還不夠。終級階段(第四臺砂磨機)粉碎，使懸浮劑中粒子更加均勻化。這將大大有助于提高懸浮劑的懸浮率和貯存穩(wěn)定性。目前我國砂磨機有兩種材質(zhì)的機型三種，即立式開放式、立式密閉式和臥式；材質(zhì)分別有碳鋼和不銹鋼。⑵膠體磨我國生產(chǎn)膠體磨的廠家較多，其規(guī)格型號各異，選擇的余地很大。膠體磨體積小、生產(chǎn)能力大、產(chǎn)品粒度細(xì)。膠體磨主要起預(yù)粉碎作用，為砂磨機制備細(xì)粉料漿。⑶球磨機我國生產(chǎn)球磨機的廠家也很多，一般為碳鋼或不銹鋼，襯里為花崗巖石。球磨機作為農(nóng)藥懸浮劑加工的第一道工序一配料、混合、預(yù)粉碎使用。⑷均質(zhì)混合器均質(zhì)混合器是通過高速沖擊、剪切、摩擦等作用來達到對介質(zhì)破碎和勻化的設(shè)備。在農(nóng)藥懸浮劑加工中，對該設(shè)備的使用可能會逐漸增多。連續(xù)法生產(chǎn)流程簡述在我國，農(nóng)藥懸浮劑的生產(chǎn)工藝經(jīng)過20多年的研究，已經(jīng)形成了一套基本模式，即：配料——預(yù)粉料一一砂磨粉碎一一調(diào)配混合一一包裝。這一工藝的主要特點是：采用四機(砂磨機)串聯(lián)、空氣壓縮管道送料連續(xù)化生產(chǎn)工藝流程；比間歇式操作縮短了三分之一操作時間；采用濕法工藝，污染小或沒有污染；減少了操作工序，減輕了工人勞動強度，大大地改善了操作條件。以50%硫磺懸浮劑生產(chǎn)工藝為例，其工藝流程圖如下：50%硫黃懸浮劑工藝流程圖l一制漿機；2膠體磨；3一漿料受槽；4一打料漿泵；5一砂磨壓力罐受罐；6一砂磨機；7一成品罐；ys一壓縮空氣農(nóng)藥懸浮劑生產(chǎn)工藝基本模式有年多優(yōu)點，采用連續(xù)式超微粉碎，生產(chǎn)效率高、粒子均勻度好、產(chǎn)品質(zhì)量好。但是該工藝并不是對所有的原藥都適用，因此應(yīng)該從實際出發(fā)，根據(jù)原藥的性質(zhì)特點具體選用其制劑的加工工藝流程。四、質(zhì)量評價體系1.懸浮劑的性能要求一個好的農(nóng)藥懸浮劑（SC）應(yīng)當(dāng)具備以下性能：⑴粒度范圍。目前一般認(rèn)為最佳粒度范圍為0.3-5umo⑵好的傾倒性。⑶室溫貯存兩年以上穩(wěn)定。允許靜置后有少量（＜5%體積）滲析層（水層或清液層），其余絕大部分經(jīng)搖動很易形成良好的懸浮液。⑷反復(fù)冷凍-融化穩(wěn)定性和熱貯穩(wěn)定性合格。⑸良好的自動分散性和高的懸浮率。⑹良好的桶混相容性。⑺不產(chǎn)生藥害。⑻低泡性。2.懸浮劑的工控指標(biāo)為了保證農(nóng)藥懸浮劑產(chǎn)品的性能，我國化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)藥懸浮劑產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)范》（HG/T2467.5—2003）中規(guī)定，一般農(nóng)藥懸浮劑產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)控制有效成分含量、相關(guān)雜質(zhì)限量、酸堿度或pH值范圍、懸浮率、傾倒性、濕篩試驗、持久起泡性、低溫和熱貯穩(wěn)定性等9項指標(biāo)。這些指標(biāo)可以保證農(nóng)藥懸浮劑產(chǎn)品的有效成分含量和一些性能。但從保證其使用性能角度考慮，農(nóng)藥懸浮劑還應(yīng)控制一些必要項目。這些項目包括：離心穩(wěn)定性、黏度和對水質(zhì)適應(yīng)性的試驗。其試驗方法簡述如下：⑴離心穩(wěn)定性的測定取5ml懸浮劑試樣3000r/min離心30min后取出，觀察記錄析水和沉淀情況。按析水體積和總體積的比計算析水率。析水率大于5%不合格。⑵黏度的測定黏度是影響農(nóng)藥懸浮劑穩(wěn)定性的重要因素之一，因而是農(nóng)藥懸浮劑的重要技術(shù)指標(biāo)。在能控制制劑穩(wěn)定性的前提下，可以使用旋轉(zhuǎn)黏度計，控制指標(biāo)視制劑品種而定。⑶對水質(zhì)適應(yīng)性的試驗于250mL量筒中，分別裝入249mL蒸餾水和342mg/L,500mg/L兩個濃度的標(biāo)準(zhǔn)硬水，用注射器取1mL懸浮劑試樣，從距量筒水面5cm處滴入水中。觀察其分散狀