聚醚消泡剂在水性制剂体系中的应用

钟 玲，陆 威

[陶氏化学(中国)投资有限公司 亚太区研发中心，上海 201203]

农药在生产和应用过程中常要进行高速分散或搅拌，故高起泡性是其生产和应用过程中的一个常见问题，可导致农药生产效率降低以及使用过程中难以混合和喷洒，甚至无法达到所需的农药稀释度等问题。因此低泡性已成为农药的普遍需求，各种消泡剂在农药制剂生产中的应用也越来越广泛。传统的有机硅乳液具有很高的消泡和抑泡效率，是目前应用最为广泛的化学消泡物质。但其对外界条件敏感，如pH、温度等，在贮存和使用过程中可能会因降解而失去消泡效果。此外，有机硅消泡剂在水和有机溶剂中的溶解度相对较低，用于一些外观透明的配方体系，如乳油(EC)、微乳(ME)、水剂(AS)和可溶液剂(SL)等，可能会导致这些制剂产品外观混浊的问题。在本研究中，尝试把聚醚类消泡剂用于透明制剂体系中控制产品的泡沫。以微乳和水剂配方为例，研究了聚醚消泡剂对制剂产品透明性和产生的泡沫体积的影响，并将制剂产品在热贮过程中的透明性和泡沫体积的变化作为考察消泡剂性能的重要指标。

1 材料与方法

1.1 试验材料

草甘膦原药(95%)由浙江新安化工提供，在使用前用异丙醇胺中和成盐。噻唑膦原药(96%)由河北三农农用化工有限公司提供。Butyl CARBITOL™ 溶剂 、 TRITON™ CG-110、DOWFAX™ 2A1、ECOSURF™ EH-14乳化剂由陶氏化学公司提供。DOWFAX™ DF-550、DF-103聚醚消泡剂由陶氏化学公司提供，产品信息见表1。有机硅消泡剂、环己酮、黄原胶增稠剂为市售产品。试验中使用的硬水按照GB/T 28137-2011中标准硬水D的制备方法配置，含量为以碳酸钙计342 mg/L。

表1 聚醚消泡剂的化学组成

1.2 试验方法

1.2.1 配方的制备

水剂是真溶液体系，微乳是热力学平衡体系[1]，两个配方的制备都相对简单，将原药、溶剂和助剂按配方比例添加，充分混匀即成。

1.2.2 泡沫测试

持久起泡性的测试根据标准 GB/T 28137-2011执行：⑴ 在室温下向250 mL具赛量筒内加入标准硬水(342 mg/L)至180 mL刻度线处；⑵ 置量筒于天平上，加入 1.0 g样品，加硬水至距量筒塞底部(9±0.1) cm的刻度线处；⑶ 盖上塞子，以量筒中部为中心，上下180° 颠倒30次，每次2 s；⑷ 记录1 min时泡沫体积。在测试配方产品贮存稳定性后，重复测定持久起泡性。

2 结果与讨论

2.1 草甘膦水剂配方

41%草甘膦异丙胺盐水剂配方为表2配方1，配方中除草甘膦异丙胺盐外，还含有10% CG-110烷基糖苷助剂，产品外观透明。按照上述国标方法测定持久起泡性，1 min的泡沫体积为55 mL。配方2含有0.2%的DF-550消泡剂，如表3中数据显示，产品仍保持透明外观，1 min的泡沫体积为10 mL。如进一步提高DF-550的用量到0.3%，泡沫体积可减少到5 mL。从以上结果可见，DF-550在较低添加量时可有效地控制草甘膦异丙胺盐水剂产生泡沫，不影响产品透明性。配方4含有另一个聚醚消泡剂DF-103，在添加量为0.2%时，产品的外观透明，1 min时的泡沫体积为25 mL。

表2 草甘膦异丙铵盐SL配方组成

除外观和泡沫体积外，配方产品的贮存稳定性，尤其是高温稳定性对消泡剂是很大的考验。市场上很多常见的消泡剂在贮存过程中都会出现析出、破乳、降解等问题，从而引起产品不稳定以及消泡效率下降。上述配方1和配方2产品分别在54 ℃热贮14 d，观察配方的外观，测定持久起泡性数据，如表3所示。从表3可以看出，在热贮过程中，产品保持透明的外观，没有出现分层和破乳等现象。另一方面，泡沫体积基本保持贮存测试前的水平，没有发现明显增大的趋势。由此可见，聚醚消泡剂在热贮过程中仍可保持较高的消泡效率，且不影响体系的外观。

表3 贮存稳定性(54 ℃)

表4 5%噻唑膦配方

2.2 微乳配方

另一类常见的透明水体系的制剂是微乳体系[2]。虽然ME配方中可能会含有部分溶剂，可减少泡沫的形成，但由于要把乳液乳化成更小尺寸的液滴以达到外观透明的目的，通常乳化剂含量较高(15%～30%)，从而导致产生较多泡沫。以 5%噻唑膦 ME为例，配方5中除原药外，需添加20%乳化剂以制备稳定的ME配方，1 min后的泡沫体积为65 mL。在配方中加入2%的DF-550，1 min后的泡沫体积减少到10 mL。如果用DF-103消泡剂，泡沫体积减少到 45 mL。与草甘膦异丙铵盐类似，配方 5、6、7在54 ℃贮存14 d后，泡沫体积与贮存前的水平相当，并且体系的透明性没有受到影响。

3 结 论

从以上数据可以发现，聚醚消泡剂可以有效地控制水剂和微乳中泡沫的产生，并且不影响制剂的透明性。在贮存过程中，制剂的透明度和聚醚消泡剂的消泡效果没有变化。另外，对水剂和微乳配方的对比中可以发现，在微乳配方中消泡剂的添加量稍高，这是由于微乳剂含有溶剂，会降低消泡剂在溶液中的含量。对DF-550和DF-103的对比中可以发现，DF-550具有更高的泡沫控制效率，这可能是因为DF-550含有PO/BO的聚醚，比EO和PO具有更高的疏水性，在同等的添加量下，具有更高的泡沫控制效率。试验研究还表明，此研究中的聚醚消泡剂还可应用于乳油和可溶液剂等透明配方体系，以及其他非透明的配方体系中；也可以吸附在载体上，加入固体制剂中控制泡沫的产生。