浅谈如何提高悬浮种衣剂质量

2010-02-09刘振华徐永旺尚逸军

种子科技 2010年8期

刘振华，徐永旺，尚逸军

（天津科润北方种衣剂有限公司，天津 300380）

悬浮种衣剂作为水基化制剂，具有高效、安全、环保等特点，与传统的浸种剂、拌种剂相比，具有用药准确、药膜不易脱落、省药、缓慢释放等优点。悬浮种衣剂产品在我国从无到有经历了20多年的历史，种衣剂在农作物保护中所起的作用逐渐得到人们的普遍认可。因此，怎样生产出效果更好、质量更高的种衣剂产品是产品开发与生产中面对的问题。作为国内最早生产种衣剂的厂家，天津科润北方种衣剂有限公司（以下简称公司）一直致力于产品的研究与开发。特别是近几年公司下大力量更新了设备，改造了工艺，开发了一批新产品，使公司产品质量和核心竞争力得到了极大的提升。下面是笔者在产品开发与生产中的一点体会。

1 提高产品的稳定性

1.1 悬浮种衣剂的特性

悬浮种衣剂是一种或几种固体或液体农药，以水为介质通过一定的机械手段使其以微粒形式均匀地分散在水中，并能较好地保持稳定的悬浮体系。其特点是借助成膜剂的作用使药剂均匀地包覆在种子表面，形成透气性的膜，通过药剂的缓慢释放起到杀虫和杀菌的效果。在悬浮种衣剂配方中，除有效成分及表面活性剂外，还有较多的助剂、微肥和植物调节剂等，由于它始终以浓缩悬浮液的形态存在，在贮存期间，尤其是长期贮存，农药的固体微粒与分散介质、助剂之间会产生相互作用，作用的结果会对制剂的稳定性产生影响，经常发生的是物理稳定性问题，主要表现为三个方面：（1）粒子间因存在相互作用而引起的絮凝和聚结现象；（2）粒子在制剂中出现的晶体长大现象；（3）因重力作用而导致的分层和粒子沉积现象。因此，要保持种衣剂贮存期间的稳定性，可以通过选择适宜的助剂和合理的加工工艺来解决。影响制剂稳定性的因素很多，其中最主要的是粒径、表面活性剂和增稠剂。

1.2 合理选择农药有效成分

悬浮种衣剂中的农药有效成分应具备：（1）对种子安全。（2）在水中稳定，不易降解。在水中的溶解度不大于100mg/L，最好不溶于水，且农药的熔点应大于60℃。

1.3 合理选择表面活性剂

当原药经多级粉碎后，粒子逐渐变小，表面积迅速增大，同时表面自由能也迅速增大，这些微细粒子在范德华引力的作用下互相碰撞，吸引产生凝集，粒子变大，沉降速度加快。因此，在制备悬浮剂过程中，需要添加适当的表面活性剂。其作用主要表现为：（1）降低固体与水的界面张力，降低水的表面张力。（2）增加分散介质的黏度，降低分散体系的相对密度。表面活性剂可以吸附于原药颗粒的表面，形成较为密集的吸附层，由于这些表面活性剂大多含有极性基团而使微粒带电，阻止了微粒聚集，从而形成一种高悬浮、可流动、比较稳定的固液相体系。另外，使用表面活性剂还可以避免物料在研磨过程中变得过于黏稠，改善制剂的流变性，提高加工效率，且还能阻止农药粒子在贮存期间的再度聚集，保持良好的悬浮性、分散性和热贮稳定性。因此，选择适当的表面活性剂对于剂型的加工至关重要。常用于悬浮种衣剂的润湿分散剂主要有：

1.3.1 聚萘磺酸盐类表面活性剂。该表面活性剂需要与非离子表面活性剂复配使用，有科研人员在对聚萘磺酸盐体系在悬浮种衣剂研究报告中指出，高温条件下，聚萘磺酸盐对固体粒子表面吸附作用减弱，导致悬浮稳定性下降；如与适量非离子表面活性剂复配，将改善聚萘磺酸盐体系的高温悬浮稳定性，并减少其黏度变化。

1.3.2 烷基酚聚氧乙烯醚。用途广泛，不仅具有良好的乳化性，而且有较好的润湿性和渗透性，多作为混合乳化剂中的重要单体。

1.3.3 聚氧乙烯聚氧丙烯基醚嵌段共聚物。此类化合物是具有润湿和分散双重作用的助剂，低毒、低刺激性，对大多数作物低药害。这类化合物除了具有较好的分散性和可调节性外，还具有起泡性能低的特性。

1.3.4 磷酸酯类。此类分散剂是近几年来开发的新产品，具有低毒性、低刺激性、生物降解性好，和其他产品有较好的配伍性和良好的稳定性，且具有较低的表面张力。

1.3.5 水溶性高分子分散剂。这类物质常作为胶体保护剂使用，水溶性高分子物质和其他润湿分散剂一起复配使用效果更好。

1.4 增稠剂对种衣剂的作用

要想使制剂在贮存过程中不沉降，必须使悬浮种衣剂形成一个稳定的结构。在静止时这种结构能够阻止制剂中颗粒的沉降，从而达到制剂不沉降、不分层，保持其悬浮稳定性。为了阻止农药粒子的沉降，一般通过加入增稠剂来调节种衣剂的黏度，从而减小原药与分散相的密度差，达到阻碍农药粒子下沉的作用。常用的增稠剂有亲水性较好的无机物类，如膨润土、硅酸镁铝等；高分子聚合物类，如聚乙烯醇、黄原胶、羧甲基纤维素钠等。同时，制剂的黏度并非越大越好，过高的黏度流动性差，给加工、计量、倾倒带来困难，且不利于种子包衣。过低的黏度又难以保持制剂稳定的状态，合理的黏度应控制在200～600mPa·S之间。选用增稠剂应注意必须与有效成分有良好的相容性，且其黏度随着温度变化要小。根据笔者实际经验，制剂中使用单一的增稠剂效果往往不尽如人意，使用两种以上增稠剂可以互补，且协同效应增强，使剂型更加稳定。

1.5 粒径对种衣剂的影响

种衣剂中分散的农药颗粒在介质中沉降与农药颗粒的粒径密切相关，粒径越小沉降速度越慢，但粒径太小，设备要求高，能耗也增加，同时粒径越小就意味着界面积越大，这种情况本身就是一个不稳定因素。因此，在实际操作中，应综合考虑黏度、表面活性剂等因素。在常规悬浮种衣剂生产中，粒径2~4μm，要求2μm粒子占95%以上，4μm占97%以上，这样可保证其粘附性能和较好的成膜效果。此外，粒径的分布也是一个重要的因素，经研磨后的固体农药粒子，其粒径分布应越窄越好。粒径的加工质量与加工设备及加工工艺条件密切相关，在研磨过程中，研磨介质的粒径、机械强度以及装填系数、物料的流量、研磨次数以及研磨过程中物料温度的变化等都会对制剂加工效率以及质量指标产生影响。

1.6 成膜剂对种衣剂的影响

成膜剂是悬浮种衣剂中最关键的元素，成膜的效果如何也是衡量种衣剂质量的重要标志之一。好的成膜剂，即使在较低的温度下也能牢固地附着在种子表面，不脱落、不粘连。常用的成膜剂有聚乙二醇、聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、甲基羟丙基纤维素、羟乙基纤维素、羧甲基纤维素钠等，选择时应充分考虑其在配方中与其他助剂的协调性，最好的效果是能与配方中增稠剂有协同作用，提高制剂稳定性，又能很好的成膜。

2 提高悬浮种衣剂加工水平

2.1 种衣剂的生产工艺

国内外悬浮种衣剂的生产工艺均采用湿法粉碎，生产流程有间歇式和连续式两种，采用哪一种方式，在实际生产中应根据生产场地、原药的性质特点而定。本公司目前的产品生产工艺，充分借鉴了国内先进的生产工艺并结合自身的特点，在原有的基础上进一步完善而成，具有以下特点：

（1）根据实际生产需要，采用一段循环式和多段循环式工艺相结合，使生产操作更加方便、灵活。

（2）充分利用现有的场地，调整了设备布局，使之紧凑合理，占地面积比原来减少了1/3，缩短了流通的中间环节，便于维修和操作，使生产更加快捷。

（3）物料预混合釜中，采用循环式湿法粉碎机和均质混合器相结合，高浓度浆料混合分散工艺，缩短了生产时间，节约了能耗，并使进入砂磨机前的物料达到一定的细度。

（4）生产废水通过自然沉降和高分子吸附的方法循环再用，节约了能源，减少了污染。

（5）预混合釜和调制釜均安装喷淋装置，大大降低了粉尘污染。

2.2 种衣剂的加工设备

悬浮种衣剂加工设备的性能直接影响到产品的质量。一般来说，原药粉碎得愈细，比表面积愈大，愈有利于接触靶标，充分发挥药效。微细化可以提高药物在种子表面的附着度，从而提高生物活性，延长持效期。但是，在实际生产中应考虑到产品的具体情况，过分的微细化可能导致原药和制剂的不稳定性。因此，在生产中应根据实际情况来确定原药粉碎的适宜细度，选择相应的粉碎设备和加工工艺，以节省能耗。

砂磨机是悬浮种衣剂加工的关键设备，是保证产品细度指标的关键所在。砂磨机有卧式和立式两种，立式砂磨机的缺点是因介质的偏析造成研磨不均，现在农药加工生产基本上都使用卧式砂磨机，卧式砂磨机研磨物料细而均匀。砂磨机可以是多台串联或是单台使用，影响粉碎细度的因素主要是研磨介质的粒径、装填系数和砂磨机的线速度，一般砂磨机填充的研磨介质的粒径在1~2mm，装填系数在75%~80%，砂磨机的线速度一般在4~20m/s。理想线速度应在10~20m/s，线速度太低，即使增加研磨时间也不能达到较低的细度。线速度是砂磨机的不变参数，不同厂家不同型号的产品存在一定的差异，因此选择设备一定要结合实际需要。

3 悬浮种衣剂产品质量控制

3.1 产品质量指标

悬浮种衣剂主要控制指标：①有效成分；②细度；③粘度；④pH值；⑤冷热储稳定性；⑥离心稳定性；⑦包衣均匀度；⑧包衣脱落率。

公司经过工艺改进后，产品各项指标均达到国家或行业标准。其中离心稳定性试验，在离心机（LXJ-64-01）中以3000m/s离心30min后，析水小于1%，包衣脱落率＜5%，包衣均匀度＞95%。

3.2 室内产品安全性测定

产品的安全性主要表现在包衣后对种子芽率的影响。应该说，经过国家登记认证的产品都是安全可靠的。种子包衣后发芽率的测定可按照《农作物种子检验规程》进行，且最好采用砂培法。但是，这种在实验室内特定温度下所做的试验必定有一定的局限性，实际生产中可能要遇到诸多的不利因素，如种子的活力、播种后低温等情况。这就要求在做发芽率测定时，温度尽可能的降低，特别是新开发的种衣剂产品或者新品种种子。公司一直在做好产品的安全使用工作，经过大量的试验证明，如黑败、棒丰、佳施等产品，在较长时间低温状态下（7~10℃，10天）也能达到较高的发芽率。

3.3 用户在使用种衣剂产品时应注意的问题

3.3.1 种衣剂的专用性。种衣剂只适合在登记作物上使用。对于登记以外的作物，除非特殊情况需要，否则不能使用。因同一种药剂对于不同作物的种子、防治不同的病害，用量差别很大，使用不当极易引起药害。所以，使用前应充分了解作物的生理特点，并做好发芽率测试。

3.3.2 种衣剂二次包衣问题。很多农民在播种时担心作物受病虫的侵袭，为突出防病、防虫效果，在已包衣的种子上再进行包衣。如有特殊需要，二次包衣前应对两次包衣所用药剂是否合理，是否有冲突有较清楚的了解，否则两次包衣势必加大用药量，在遇到土壤墒情不好、气温低等情况时极易引起种子发芽率低、田间出苗不好的情况发生。

3.3.3 不要和肥料混用。在使用种衣剂时严禁和一些肥料混用，有些农民在播种前为了省时或提高作物出苗效果，将一些液态肥、植物调节剂掺到种衣剂中包衣，实际上这样做的结果往往适得其反，因为每一种产品都有其自身的特点，且每一种制剂都有很多的辅助成分，几种产品混合在一起使用很容易引起药物间的冲突，再加上调配时计量不准确，很容易引起药效降低、种子受害、不发芽的情况。

3.3.4 严格控制药种比。在使用种衣剂包衣时，不能随意扩大或缩小包衣的药种比例。任何一个产品相对于它登记的作物，都是经过大量的试验得到的最佳用药量。有的用户为了提高防效或降低成本，随意改变药种比，这样可导致用药少，防效降低，或用药量过大、种子受害等情况。

3.3.5 提高包衣的均匀度。种子包衣是否均匀可直接影响到种子发芽率的高低。目前，国内大多数厂家使用的种子包衣机都比较简单，计量不是很准确。往往是发现一定数量的种子包完衣后，看到药剂和种子量不相符才重新调试机器，再加上人为操作上的失误，包衣时药量忽高忽低是常有的事。这样对于同一批种子，有的药量大有的药量小，对种子的影响是很大的。采用手工包衣时，应将瓶内的药剂充分摇动后再进行包衣，并搅拌均匀。因为悬浮种衣剂即使不分层，上下层药剂的浓度也有一定的差别，这也是悬浮种衣剂的一个特点。

3.3.6 尽量缩短种子包衣后的储存时间。包衣后的种子尽量不要储存太长的时间，一般储存半年以内，最好二三个月较为理想。包衣储存一年以上发芽率降低的幅度较大，因为包衣比例、包衣的均匀度、储存方式以及药物对种子的影响，都有可能造成发芽率的降低。另外一些含有高毒农药的包衣种子，如储存不当或经反复的周转运输，势必造成药剂的挥发和药膜的脱落，再处理很可能引起操作人员的中毒情况发生。