省时、省工的农药新剂型
——漂浮粒剂
2017-01-12林雨佳华乃震
林雨佳,华乃震
省时、省工的农药新剂型
——漂浮粒剂
林雨佳,华乃震
论述了颗粒剂、漂浮泡腾粒剂和漂浮粒剂的进展、特点和加工。指出漂浮粒剂比漂浮泡腾粒剂更有优势:不使用固体酸和固体碱成分,节约了原料成本;抛撒使用后,对水稻安全性高;一劳永逸地解决了漂浮泡腾粒剂产品在贮存期间,容易发生鼓气和涨包的老大难问题。
漂浮粒剂;颗粒剂;漂浮泡腾粒剂
农药漂浮粒剂是一种能够在水中自动分散,并漂浮在水面上的新剂型。主要应用在水稻田中起到杀虫、除草和杀菌作用。
对于颗粒剂(GR)而言,它可使高毒农药低毒化,延长持效期,减少漂移,避免杀伤天敌,具有使用安全和方便的优点,在20世纪60年代后成为农药品种中使用较多,吨位较大,应用较广的一种剂型。
1 颗粒剂的进展
颗粒剂(GR)与粉剂(DP)在粒径上有很大差别,GR至少90%的颗粒粒径为250~1 000 μm,因而在使用时可真正消除漂移现象,具有比DP更小的损失。颗粒剂是一种不结块,无尘,自由流动的,能在土壤中释放出农药有效成分的产品[1]。
在日本,颗粒剂产品自1960年起就开始普及和应用,这是由于施用颗粒剂产品无须使用特殊的器械,只需用手撒施;并且也不会像粉剂在喷洒时四处飞散,因而对周围环境影响较小;同时其具有药效高,持效长等优点,得以迅速推广应用。尤其是在日本和亚洲的东南亚国家,在水稻田应用杀虫剂和除草剂颗粒剂比较普遍,这些产品十分有效而且应用方法十分简便。颗粒剂的杀虫机制为药剂被撒抛落入水稻田后,下沉到水下,缓慢地崩解释放出农药有效成分,由水稻的根部吸收并向茎叶移行;溶于水的药剂随着毛细管现象向上渗透入叶鞘,或有效成分从水面蒸散气化附于水稻叶上,直接或间接地发挥作用[1]。
随着颗粒剂产品的商品化,在20世纪70年代后日本还开发了包括大粒剂、1 kg装颗粒剂和水面展开粒剂等产品。
1.1 大粒剂(Jumbo Formulation)
大粒剂是加工成重约50 g的圆柱形、球形或其他块状形的粒剂,在日本较为流行。这种制剂产品投入水田中即很易扩散和展开,主要用于水田除草,每0.1 hm2约用10~20个大粒剂。该剂型具有无粉尘飞扬、无漂移、对操作人员及临近作物十分安全、运输和贮运成本低、施用时无需喷洒机械、省工和省力、而且可节约1/6~1/3施药量的优点。
1.2 1 kg装颗粒剂
1 kg装颗粒剂也是日本开发和使用的水田除草剂产品,主要为了解决广泛应用的每0.1 hm2用3 kg含量的颗粒剂问题。1 kg颗粒剂的有效成分含量比3 kg颗粒剂的提高约3倍,其粒径为原有颗粒剂的2倍,大多为1.2 mm,从而达到生产、包装、运输、贮运和喷晒的省力化。
1.3 防治水稻叶蝉的水面展开(漂浮)粒剂
日本还开发了防除水稻叶蝉的水面展开(漂浮)粒剂产品。这类剂型产品是先用易溶于水的盐类(如氯化钠)细粉和黏结剂加工成粒,然后再浸渍于用溶剂稀释的原药液中制成颗粒剂。该制剂在水田施用后立即下沉,水溶的盐类溶解后再浮上水面,这时农药有效成分在水面上展开(漂浮)而起作用。如用水溶性聚乙烯醇包装袋,使用时则可不接触农药,所以十分方便和安全。
大粒剂、1 kg装颗粒剂和水面展开(漂浮)粒剂等产品所含的原药含量提高了,具有生产、包装、运输、贮运和喷洒省力化;以及用水溶性包装袋包装,施用时使用者可不接触农药,应用十分方便、安全,因而一直受到市场青睐和用户的喜爱[1]。
但颗粒剂产品缺点也很多,生产效率低(一般低于25%),载体用量大,有效成分含量低,药效低,使用时不安全。目前,许多颗粒剂产品正被更环保和更有效的悬浮剂和水分散粒剂所替代。
2 农药漂浮性剂型
最早开发的农药漂浮性剂型主要有:水面展开油剂、水面漂浮粉剂和水面漂浮颗粒剂,都是日本公司开发的。1977年日本专利JP 52038095报道,日本的Kawasaki,Masashi,Watanabe,Fujinori等首先开发了除草醚漂浮粉剂。该制剂由有机农药、无机载体、疏水物质和膜材料所组成。由于漂浮粉剂存在着易漂移、易污染的缺点,后来转而开发水面漂浮颗粒剂,如日本20世纪70年代开发用于防治水稻害虫的乙氰菌酯和醚菌酯的漂浮颗粒剂。
最早,为了防治水中害虫,在水面撒施杀虫颗粒剂。这种药剂产品有水溶性高,内吸性强的巴丹、残杀威等颗粒剂产品,易挥发、具有较高熏蒸效果的二嗪磷、乙拌磷等颗粒剂产品。而水溶性低、挥发性差的药剂,则难于加工成这种颗粒剂产品。
为了避免药剂与土壤接触,日本很早就进行了漂浮性颗粒剂的研究和开发,并申请了不少专利[2]。当时以石蜡和亲油性树脂为载体能使制剂漂浮,可是这样会使药剂颗粒积聚在下风处,不能使药剂的有效成分在大范围内释放出来,药效达不到所期望的效果,成本又高,故这类制剂未被推广应用。
1976年,以水为活动范围之一的害虫稻水象甲,侵入日本,且危害不断扩大,成为日本重要害虫,急需开发水面用颗粒剂防治药剂。由此,开发了能使更多有效成分在水面展开的颗粒剂,如乙氰菊酯(9%)等产品。该产品系用水溶性材料经加水混匀造粒、干燥后,以其作为母粒吸附含有效成分的油状物质加工而成。该颗粒制剂是以混入粒子内的空气作为上浮作用的水面漂浮型颗粒剂,该制剂被喷洒后沉到土表,比重大的水溶性载体随之溶解,这时颗粒与油状物一起浮上水面在水面裂开,油状物随之在水面扩散。同时比较了乙氰菊酯水面漂浮型颗粒剂和沉降型颗粒剂对稻水象甲的药效,结果发现前者即使使用量为后者的一半,亦可获得很高的防治效果。
上述的乙氰菊酯颗粒剂被投入水稻田中后上浮到水面随后有效成分在水面扩展起到杀虫效果。即使施用不匀,对总体效果影响也不大。同时开发了用水溶性包装袋包装的乙氰菊酯颗粒剂产品,其用量为100包/hm2。从稻体附着的浓度看,这种抛掷处理与均匀喷洒效果相当,已推广使用。抛掷处理无需喷洒器械,又可节省劳力、时间,手不必接触药剂,具有安全和清洁的特点。但当时抛掷式处理的药剂仅有乙氰菊酯颗粒剂和乙氰菊酯/甲萘威颗粒剂2种商品化产品。
从1990年起,日本公司的研究主要包括以下方面工作:⑴ 发泡型片剂:其在水面漂浮或浸入水中能发泡,从而使有效成分在水中扩散,⑵ 将发泡型颗粒或粉体等用水溶性包装袋包装,⑶ 将水面展开剂、水中分散性颗粒剂和粉剂等用水溶性包装袋包装,⑷ 将水面展开剂或乳化性液剂和凝胶剂用水溶性包装袋包装。
1994年日本专利JP 06279204为Shimono、Sciichi、Hirase、Kangestsu等人申请用于水稻田的农药漂浮制剂专利。该制剂为将除草剂、杀虫剂、杀菌剂成分与二烃基磺酸和载体一起混合,再经过水溶性聚合物包衣得到的产品。该产品的包衣材料在水稻田中溶解,农药活性物质在水表面漂浮和扩散。
2.1 农药水面漂浮泡腾粒剂
日本在20世纪90年代在水面漂浮性剂型基础上,继而开发出水面漂浮泡腾粒剂。它是一种能够在水中泡腾自发分散,并漂浮于水面的农药新剂型。其外形为颗粒状。使用时直接将颗粒投入水田中,颗粒中的酸与碱成分在水中迅速反应产生二氧化碳气体,使泡腾崩解,通过崩解剂和扩散剂作用,向周围均匀扩散,使有效成分接触靶标,发挥药效[3]。
水面漂浮泡腾粒剂主要应用于水田中起到杀虫和除草的作用。其特点是:无需喷雾或伴土,直接投入水田即可,使用极方便,劳动强度低,节省时间,提高工效;计量准确易于掌握;无粉尘飞扬,对环境污染小,对周边作物安全;分散性能优越,效果好[4]。
此外,日本也有关于水面漂浮泡腾片剂的文献报道,如日本专利JP 05058804为将农药如酚硫杀(激素型选择性苗后茎叶处理剂,用于冬、春小麦,水稻等禾本科作物田防除杂草)、水溶性聚合物、粉碎的玻璃颗粒(≤250 μm)制成片剂,然后以水溶性材料包装。日本专利JP 06293603报道了将农药如溴丁酰草胺与碳酸盐(如Na2CO3)、固体酸(马来酸)混合后制成漂浮泡腾片剂,能够在水稻田中自动分散。
目前市场上主要的产品是农药水面漂浮泡腾分散粒剂。这种粒剂产品用水溶性包装袋包装,直接投入水体中使用,省工、省力、效果好。
在我国20世纪80年代也有水面漂浮粒剂的研究和报道,如沈德隆等将甲基1605原油均匀地吸附到多孔性泡沫状的颗粒载体中,然后加入适量的分散剂,包上无毒的包衣材料,制成甲基1605水面漂浮粒剂。该制剂防治水稻二化螟药效显著,效果稳定,使用安全,省工省力,并实现工业化生产。
1997年湖南化工研究院王跃龙研制出巴马漂浮粒剂。此制剂为将有效成分巴沙(即氨基甲酸酯类杀虫剂扑杀威)与马拉松原油按1∶5以及和一定量的表面活性剂混合均匀,在40~50 ℃用喷雾器喷到滚动的膨化珍珠岩上,喷完后保持滚动0.5 h,让膨化珍珠岩均匀吸附原油,然后加入包衣材料,继续滚动0.5 h,停机,出料,风干至恒重,即得巴马漂浮粒剂。该粒剂产品防治蚊虫幼虫效果很好。
在文献中报道的包衣材料有聚乙烯醇、石蜡、白明胶、阿拉伯胶、聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸、羧甲基纤维素、聚乙烯类、聚酯类等。
2.1.1 农药水面漂浮泡腾粒剂的组成和加工
农药水面漂浮泡腾粒剂主要由农药有效成分、漂浮性载体、分散剂、黏结剂、泡腾剂(固体酸和碳酸盐)等组成。
2.1.1.1 农药有效成分
主要有用来防治水稻害虫(如水稻二化螟、纵卷叶螟、稻象甲等)的杀虫剂(如氟虫腈、三唑磷、丁烯氟虫腈、杀螟单等)以及防除水稻田中杂草的除草剂和防除水稻病害的各种常用杀菌剂。
2.1.1.2 漂浮性载体
常用的漂浮性载体有:鹏化珍珠岩、浮石、硅藻土、硼酸、滑石粉、木炭粉、锯木粉、漂浮性玻璃珠、发泡塑料等多孔材料。
2.1.1.3 分散剂
主要为用于制备可湿粉剂和悬浮剂的常用分散剂,通常为阴离子型和非离子型分散剂。阴离子型分散剂有烷基硫酸盐、烷基萘磺酸盐、烷基苯磺酸盐、萘磺酸甲醛缩合物钠盐等;非离子型分散剂有烷基酚聚氧乙烯醚、甘油脂肪酸酯聚氧乙烯醚、EO/PO嵌段共聚物等。
2.1.1.4 黏结剂
主要选用的有聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸钠、糊精、黄原胶、明胶、水溶性淀粉、膨润土、聚乙烯吡咯烷酮等黏结剂。
2.1.1.5 泡腾剂
泡腾剂利用酸与碱发生反应,产生二氧化碳气体使得药剂上浮和扩散至水面。其中使用的固体酸主要为琥珀酸、酒石酸、己二酸、苹果酸、富马酸、柠檬酸等,也可以是强碱弱酸盐如硫酸铝;而使用的固体碱大多为碳酸盐,包括碳酸氢钠、碳酸钠、碳酸钙、碳酸胺等。
2.1.1.6 加工方法
按配方组成将农药有效成分、助剂和载体混合,粉碎,加入黏结剂,通过造粒、干燥、筛分等工序,最终得到水面漂浮泡腾粒剂产品。
2.1.1.7 农药水面漂浮泡腾粒剂加工示例
⑴ 胡冬松等[5]对5%氟腈·杀螟丹水面漂浮泡腾分散颗粒剂进行了研制。氟虫腈是一种苯基吡唑类杀虫剂,杀虫谱广,以胃毒作用为主,兼有触杀和一定的内吸作用,对鳞翅目幼虫有很高的杀虫活性。杀螟丹是一种高效低毒的沙蚕素类杀虫剂,作用迅速,具有强烈的触杀和胃毒作用。二者复配具有很好增效作用。
在该制剂的配置过程中,填料(或载体)的选择很重要,其必须具有在水上漂浮的能力。可选择的漂浮性填料有滑石粉、白炭黑、高岭土和多孔性载体填料ZJP,经过筛选对比,选用滑石粉与ZJP混合填料最好。
选用的分散剂为ZJ01#,取少量加入水中,若能快速在水面分散,而且能使水液形成乳状液,即为合格。
泡腾剂分别选用柠檬酸与碳酸氢钠、酒石酸与碳酸氢钠、硫酸铝与碳酸氢钠,按5%+5%、10%+10%、15%+15%、20%+20%、25%+25%配比分别加入到组成中,并进行崩解分散性测定。颗粒剂崩解分散时间随崩解剂用量增加而减少,其中以柠檬酸+碳酸氢钠作为崩解剂最好,用相同的量所需崩解时间最少。当柠檬酸+碳酸氢钠的用量为15%+15%时,制剂所需的崩解时间为5 s,当其用量增加时,崩解时间并不发生明显的变化。
黏结剂使用的目的是为了使颗粒剂具有一定的机械强度,不易松散成粉。通过对黏结剂的筛选,发现膨润土的效果较好,既能使颗粒剂具有一定的强度,又能便于(挤压)造粒。
最终得到5%氟腈·杀螟丹水面漂浮泡腾分散颗粒剂的配方为:氟腈原药(98%)1%(折百)、杀螟丹原药(98%)4%(折百)、分散剂ZJ01#2%、柠檬酸15%、碳酸氢钠15%、黏结剂膨润土5%、混合填料补足至100%。
⑵ 高长义等[6]研制了14%苄嘧磺隆·乙草胺泡腾分散颗粒剂配方。可选择的漂浮性填料有珍珠岩、白炭黑、硅藻土、高岭土、滑石粉。经过试验对比,选用白炭黑+珍珠岩混合载体作为填料,制剂的漂浮性能好。轩辕的润湿分散剂有拉开粉BX、NNO、DNO23、木质素磺酸钠、平平加,试验发现DNO23有最好的悬浮性,NNO次之,最终选用DNO23(自制)为润湿分散剂。
通过对几个黏结剂品种的筛选,发现膨润土的效果较好,既能使颗粒剂具有一定的强度,又能便于(挤压)造粒,而且原料易得,对环境安全,价格低。
泡腾剂分别选用柠檬酸与碳酸氢钠、酒石酸与碳酸氢钠,分别按10%+12%、15%+18%、20%+23%配比加入配方中,经混合机混合均匀后,再经流化床气流粉碎机粉碎,物料细度达到大于320目(粒度小于45 μm),然后在螺带混合机中用无水乙醇混合润湿,制成可塑性湿材,再经过挤压造粒机挤压造粒,干燥后进行筛分,最终得到14%苄嘧磺隆·乙草胺泡腾分散颗粒剂产品。
得到的14%苄嘧磺隆·乙草胺泡腾分散颗粒剂配方为:苄嘧磺隆原药(98%)2%、乙草胺原药(95%)12%、润湿分散剂DNO23 5%、柠檬酸15%、碳酸氢钠18%、黏结剂膨润土5%、混合填料补足至100%。
2.2 水面漂浮粒剂
上述所说的常规水面漂浮泡腾粒剂,是利用酸碱反应产生二氧化碳,使药剂漂浮到水面,但这种剂型产品极易吸潮,不易保存,目前逐渐被淘汰。
近年来已经开发出新型水面漂浮粒剂,其特点是通过手抛散布在稻田(不釆用酸碱反应产生二氧化碳的泡腾作用),散布后可以自行在水面上扩散,均匀分布于稻田发挥效果。
目前在日本使用的这种水面漂浮粒剂产品有2种类型。一种是直接漂浮于水面的漂浮粒剂:当产品撒入水稻田水中后,能够在水面上自动跳动,均匀地分散到田间。另一种是先沉后升型水面漂浮粒剂:当产品撒入水稻田水中,先沉入水中,5~10 min后自动浮起,然后像第一种那样开始自动跳动并均匀地分散到田间。这种新型水面漂浮粒剂产品施用方法简单,只需施用者步行在稻田抛撒即可,用量约4 500 g/hm2(6~10个)。该施用方法简便、省工、省力,在国际市场上深受用户欢迎。
2.2.1 水面漂浮粒剂的制法
配制该制剂时,主要考虑产品的性能要求:一是水面扩展性,二是崩解性。
将农药原药、表面活性剂、填料混合均匀后粉碎,加入水和漂浮助剂进行捏合,经造粒、干燥、整粒筛分得到捏合型漂浮粒剂产品。
2.2.2 水面漂浮粒剂的配方
以下示出2种不同农药品种的漂浮粒剂配方。
表1 苯噻草胺漂浮粒剂配方
⑴ 苯噻草胺(mefenacet)漂浮粒剂配方(捏合型)
经造粒得到20%苯噻草胺漂浮粒剂产品,对产品性能评价见表2所示。
⑵ 精氟吡甲禾灵(haloxyfop-R-methyl)漂浮粒剂配方(吸附型)
原药溶液和表面活性剂组成混合液与基粒经造粒得到吸附型漂浮粒剂产品。
经造粒得到20%苯噻草胺漂浮粒剂产品,对产品性能评价见表4所示。
表2 20%苯噻草胺漂浮粒剂评价结果
表3 精氟吡甲禾灵漂浮粒剂配方
表4 2%精氟吡甲禾灵漂浮粒剂评价结果
2.2.3 “MAMETSUBU”新剂型
在日本,Shigeki Fujita等在剂型研发过程中发现5 mm的颗粒在使用方便性、施药距离和药械适用性等方面的综合效果较好,可以克服1994年开发的在田埂上抛施的100袋/hm2的大包装袋制剂的缺点。尽管这种大包装袋制剂具有省力,避免与人体直接接触的优点,但是这种制剂在稻田中随水流扩散,在有藻类植物生长的水面其均匀性会受到影响。为了降低制剂的重量,Shigeki Fujita等开发出一种用量为2 500 g/hm2的新型水稻田漂浮粒剂“MAMETSUBU”。
2.2.3.1 “MAMETSUBU”制剂的制备
“MAMETSUBU”制剂是一种水稻田使用的农药漂浮粒剂。该制剂基本组成为:农药有效成分、表面活性剂、黏合剂、漂浮载体和固体载体,采用挤压造粒法制得[7]。制剂中的漂浮载体是粒径为数十至数百微米的丙烯腈单体共聚物颗粒,这种颗粒浮力大,重量轻,少量的颗粒聚集在一起就能获得足够的浮力,从而保证该制剂能够混合足够数量的其他成分。表5列出“MAMETSUBU”新剂型的物理性能。
表5 “MAMETSUBU”新剂型的物理性能
2.2.3.2 “MAMETSUBU”制剂的分散性
在田间小区试验中,以1.8%嘧草醚、36.0%溴丁酰草胺、12.0%苄嘧磺隆和8.0%戊基噁唑酮“MAMETSUBU”制剂为试验药剂。施药点为2 m ×20 m稻田小区的短边田垄上,施药30 d后检查药剂的除草活性和对作物的药害。结果表明,这些制剂除草活性高,对水稻药害小,具有优良的分散性能。
表6 “MAMETSUBU”制剂防效试验
稻田试验中,在18 m×56 m稻田的四条边垄上,抛施上述几种药剂。结果发现,施药后13 d和38 d药剂的除草活性高,药害小,表明这些制剂在水稻田间仍有很好的分散性。
2.2.3.3 “MAMETSUBU”制剂的施药方式
对“MAMETSUBU”制剂的施药方式进行了如下试验:
⑴ 手掷施药:这种方法最简单,不使用任何施药器械。施药者在田垄上手掷抛撒施药,抛撒距离约为3~10 m。
⑵ 长勺施药:用长柄勺进行施药,抛撒距离约15 m。
⑶ 包装带施药:施药者在田垄上摇动包装袋施药。
⑷ 喷粉机施药:施药者在田垄上用喷粉机施药,施药距离约为25 m。
⑸ 无人直升机施药:通过无线电控制直升机施药。
⑹ 进口水施药:在稻田的灌水口施药,使药剂颗粒随水流扩散。
⑺ 抛掷大包装袋施药:通过手掷方式,将装有农药的水溶性包装袋抛撒出去进行施药。
以2.7%吡丙醚“MAMETSUBU”制剂为试验药剂,通过分析稻田水中药剂的有效成分含量,比较了各种施药方式下,“MAMETSUBU”制剂分散性能的差异,结果表明制剂中有效成分的扩散性能满足田间应用的需要(表7)。
表7 施药方式及其变异系数
从上可见,研制的“MAMETSUBU”新制剂是一种分散在稻田水面3~8 mm的颗粒。通过不同施药方式,只需在田垄上抛撒,而不必进入稻田,因而其是一种施用非常省力的剂型。通过小区试验和田间试验来评估该剂型中有效成分的分散性能,所有的试验结果均表明,制剂中有效成分的扩散性能满足田间实际应用的需要。至2013年,已有20个“MAMETSUBU”产品在日本注册,在日本的应用面积达到136 000 hm2,在韩国,5种“MAMETSUBU”产品的应用面积达到17 000 hm2。
2.2.4 国内漂浮粒剂产品
2016年2月25日中国第一个漂浮粒剂产品在南京召开的“江苏省第十九届农药与药械信息技术交流会”上正式亮相。这是由南京高正农用化工公司研制的16.5%丙草胺·吡嘧磺隆(15%+1.5%)漂浮大粒剂产品,商品名“埂上抛®”。该剂为形状不规则的大颗粒,颗粒直径5 mm。该产品为低毒除草剂,主要用于移栽水稻田,防除稗草等一年生杂草和多年生杂草,用药量为3 000~3 750 g/hm2。
“埂上抛®”漂浮大粒剂产品最大优势是施药人员只需沿田埂将装有药粒的水溶袋直接抛至水面,无需下田施药。抛施后的水溶袋需2~3 min即可溶解,药粒随即游离出来,呈放射状迅速崩解,随机向各个方向漂浮、扩展、分散。随着药粒由大到小持续不断崩解,有效成分快速、均匀地分散至整个水面,在水面形成一层药膜,继而使整个水层形成药剂的悬浮液,从而使药效得到充分发挥。这种施药方式大大解放了劳动力,使得繁重的稻田作业变得简单和轻松,从而达到节约施药成本、省工、省力、省时的目的。
“埂上抛®”漂浮大粒剂产品是由农药有效成分丙草胺、吡嘧磺隆、水面扩展剂、崩解剂、高分子分散剂、润湿剂、吸附剂和比重小于水的载体等组成。
选用的水面扩展剂能使颗粒在崩解中在水面上扩展5~6 m,即使在5级风力的作用下,颗粒仍可逆风移动。
选用比重小于水的载体,粒径在40~120 μm,可使药剂在水面上漂浮。该载体既具有憎水性(不亲水),又能润湿,在稻田落水之后,可分散落入泥土表层。
选用的崩解剂可使大粒剂由外向内层层崩解剥离,同时颗粒又可呈块状解体,大粒剂崩解为小颗粒,小颗粒又继续崩解为更小颗粒,直至均匀分散。
选用的高分子分散剂,既具有亲油性,又具有亲水性,能使油性丙草胺及活性极高的吡嘧磺隆得以均匀地分散。
此外,“埂上抛®”漂浮大粒剂产品具有缓释性。该产品有效成分丙草胺是原油,制备时采用比表面积大的吸附剂(在电镜下可以看到密致的微孔)与载体十分相配,丙草胺被吸附后制成颗粒,在抛入水面后又不断地被释放出来。该缓释性也是其优越防效的一个重要原因。
“埂上抛®”漂浮大粒剂产品也应用了电荷排斥作用。当颗粒在水面漂浮、扩展、崩解时,大小颗粒相互排斥,各自向没有分散到的水面运动,需10~15 min药剂即能分散到整个水面。
安徽、江苏、四川、浙江、黑龙江等5省试验单位完成的田间试验表明,“埂上抛®”漂浮大粒剂产品对稗草的防治效果均在95%以上,对异型莎草防治效果为95%~100%,对矮慈姑、萤蔺有特效。
2.2.5 水面漂浮粒剂的优势
与传统的土壤封闭除草剂WP产品相比,水面漂浮粒剂无需伴土、伴肥、下田施药;施药时无粉尘、无漂移,对施药者和周围作物安全;可有效解决插秧和施药期的矛盾,保证适时施药的药效。
泡腾片剂或泡腾粒剂也具有在水中崩解扩散的特点,但它们的使用与漂浮粒剂有很大不同。泡腾片剂或泡腾粒剂施用时要求稻田水清澈,这些粒剂被抛入水面后立即沉入水底,原地崩解和扩散,速度缓慢,而药剂接触泥土层,对崩解容易产生影响,也易发生药害。
水面漂浮粒剂与常规水面漂浮泡腾粒剂相比具有以下优势:⑴ 可不使用固体酸和固体碱成分,施用方法更为简单,也节约了原料成本;⑵ 水面漂浮粒剂抛撒使用后,颗粒漂浮在水面上,向四周扩展运动,对水稻安全性高;⑶ 同时也一劳永逸地解决了常规水面漂浮泡腾粒剂产品(或者泡腾片剂或泡腾粒剂产品)在贮存期间,容易发生鼓气和涨包的老大难问题。
2.2.6 制备水面漂浮粒剂的几点注意事项
⑴ 载体的选择
该制剂中的载体是必不可少的成分,应该选择粉末状载体,其水溶性高,能在水中迅速溶解,在加工过程中,便于造粒,不易受空气中水分影响,成本低。一般常选用水溶性盐类作物载体,其性能见表8所示。
从表8可见,氯化钾作为漂浮粒剂载体最适合。
此外,经过对水面漂浮性颗粒剂开发研究,发现硼酸钠颗粒进入水中,下沉后会马上上浮,尽管会受到风向的影响,仍可像木桩子一样漂于水面,直到全部溶解。
表8 漂浮粒剂载体性质
日本研制的“MAMETSUBU”产品采用的漂浮载体,即为粒径为数十至数百微米的丙烯腈单体共聚物颗粒。这种颗粒浮力大,重量轻,少量的颗粒聚集在一起就能获得足够的浮力,从而保证该制剂能够含有足够数量的其他成分,这也是值得我们借鉴的漂浮载体。
⑵ 黏结剂的选择
用于水面漂浮粒剂的黏结剂,必须具有能使载体粉末粒子之间很好结合,并能使存在于颗粒内的空气在水中不外逸这两个功能;而且在加水混伴时,溶于水中的混合物能具有可塑性,以便造粒。当颗粒成形干燥后,黏结剂必须充分发挥其黏结作用,防止产品在贮存运输和施用时粉化。颗粒必须具备的特性即在水中沉降后具有上浮性,也即颗粒在水中保持黏稠状,而不是立即溶解。聚丙酸钠(高聚合物)与黄原胶组合完全能满足这种需求,最适宜用作水面漂浮粒剂黏结剂。此外,在上述例子中膨润土与黄原胶的组合也能起到相似的作用,可以在水面漂浮粒剂中应用。
⑶ 水面展开性
为了使农药粒剂中的有效成分在水面展开,通常有效成分为油状液体。当有效成分为固体或高黏性液体时,则常需要加入适当的溶剂进行混合,以使其黏度下降。此外,可通过加入表面活性剂以使制剂有良好的水面展开性。作为溶剂的油状物,除了能够溶解有效成分外,其相对密度必须小于1;而且应该为不易燃的低挥发性物,这一点也是十分重要的;同时对作物有否产生药害,也必须进行调查和考虑。表面活性剂通常以EO-PO共聚物的乳化分散剂为好。例如例子中使用的YUS-FS3000(乳化分散剂,磷酸盐类)、Ethylan 非离子型羟基聚环氧乙烷嵌段共聚物NS-500LQ、高EO含量的非离子脂肪醇EO/PO嵌段共聚物Ethylan 992等。
竹本油脂表面活性剂公司的水面扩散剂产品有:⑴ YUS-CH8000,透明液体,HLB 6,pH4~7,非离子,水面扩散剂;⑵ YUS-CH8100,透明液体,HLB 10.5,pH 5.8,非离子水面扩散剂;⑶ YUS-EP60P,透明液体,HLB 10.5,pH 5.8,非离子水面扩散剂。
⑷ 水分控制
配制水面漂浮粒剂应选用吸湿性小的载体(无机盐),尤其是氯化钾。否则,制剂会因含水量高,在贮存时增加负重,加压时间一长就会结块。生产时对水分管理也十分重要,颗粒产品中水分控制在0.5%以下,必须注意包装材料应不透水。
3 结 语
在现代农业的发展中,人们已经意识到从事农业操作整体效益的重要性。在水稻种植中,农业机械的使用,减少了人工工作量;高活性杀虫剂的使用,明显减少了防治害虫时间。然而在水稻田防除杂草,为了使药剂分布均匀,农民不得不背负很重的药剂颗粒进入稻田施用,耗时较长,给农民的身体和心理造成沉重的负担。
水面漂浮粒剂的开发和应用,减少了农民施药时间和节约了劳动力,是稻田除草使用方式的创新。相信不久之后,水面漂浮粒剂将完全取代常规水面漂浮泡腾粒剂产品或者泡腾片剂或泡腾粒剂产品,让国内许多种植水稻的农民受益非浅。
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New Pesticide Formulation: Floating Granules
LIN Yu-jia, HUA Nai-zhen
The progress, characteristics and processing of granules, floating effervescent granule and floating granule were reviewed in this paper. It was pointed out that floating granule have more advantages than floating effervescent granule, lower coste without solid acid and solid base used; safer to rice and no blown package during storage.
floating granules; granular formulation; floating effervescent granules
10.16201/j.cnki.cn31-1827/tq.2016.06.03
TQ450
:A
1009-6485(2016)06-0017-08
林雨佳(1939—),上海市人,高级工程师,长期从事农药新剂型研发和农药情报资料工作。E-mail: nzhua88@163.com。
2016-11-30。