65%啶虫脒水分散粒剂的配方研究

马继龙，朱 惠，王文建，张晴晴，沈 悦，王利利，王 婕，马 伟，闫 攀，李宏飞，邵国泉*

（1.亳州学院 中药学院，安徽 亳州236800；2.合肥益家环保科技有限责任公司，安徽 合肥230041）

我国农药剂型发展历程较短[1-2]。水分散粒剂（water dispersible granule，WDG）是20 世纪80 年代研制成功的农药新剂型，是在可湿性粉剂和悬浮剂的基础上发展而来，它显著地解决了悬浮剂的物理化学性质不稳定和可湿性粉剂的粉尘污染所带来的问题[2]。此外，由于水分散粒剂在生产过程中极少使用有机溶剂，可以有效降低农药生产及使用过程对环境的污染[3-8]。此外，水分散粒剂粒度均匀，在使用过程中能够迅速分散形成稳定的悬浮液。水分散粒剂的优越性在农药剂型中逐渐凸显，受到广泛关注[4]。

继1991 年德国拜耳开发的吡虫啉（Imidaeloprid）和1995 年日本武田开发的烯啶虫胺（Nitenpyram）后，啶虫脒是第3 代商业化氯化烟碱类杀虫剂[4]。啶虫脒由日本曹达株式会社于1996 年开发，分子式为C10H11ClN4，英文通用名为Acetamiprid，分子结构式如图1。由于吡虫啉和烯啶虫胺抗药性日趋严重，啶虫脒独特优点及生产技术不断完善，使其逐渐凸显出广阔的应用前景[4]。

图1 啶虫脒分子结构式

水分散粒剂主要由原药、分散剂、润湿剂、崩解剂、和填料组成。在助剂的相互作用下，水分散粒剂在水中能够快速崩解、分散和悬浮。润湿剂可以提高颗粒表面对水的亲和性，崩解剂促使颗粒崩解，分散剂促使粒子进一步分散，阻止药物载体粒子的聚集和沉降。本研究的目的是开发具有良好的市场价值和环保价值的高浓度65%啶虫脒水分散粒剂配方。

1 材料与仪器

1.1 实验材料

啶虫脒原药，纯度98.60%，购于安徽丰乐农化有限公司；本实验使用的分散剂均为化学纯，如下：萘磺酸盐甲醛缩合物分散剂（D-809），萘磺酸盐分散剂系列（Morwet D-425，Morwet D-110，Morwet D-500），聚羧酸盐分散剂（Agrlian 700）和木质素分散剂（Ufoxane 3A，Borresperse CA），均由南京捷润科技有限公司提供。润湿剂均为化学纯，如下：拉开粉（BX，合肥建坤化工有限公司）；十二烷基硫酸钠（K12，国药集团化学试剂有限公司）；Berol 790A（790A）、Morwet EFW（EFW）及Morwet IP（IP）（南京捷润科技有限公司）；α-磺基脂肪酸甲酯（MES，合肥建坤化工有限公司）。崩解剂均为分析纯（国药集团），如下：硅酸镁铝，硫酸铵，无水碳酸钠，纳米二氧化硅XZ-G01（白炭黑）。使用的填料均为分析纯（国药集团），如下：纳米二氧化硅XZ-G01（白炭黑），高岭土，膨润土。

1.2 主要仪器设备

高强度粉碎仪；电子天平；自制挤压造粒仪；烘箱；恒温水浴锅，具塞量筒等。

2 方法与结果

2.1 助剂及填料的筛选

2.1.1 载体填料的筛选

适当的助剂及填料对高浓度水分散粒剂的制备至关重要。本实验采用了流点法及正交实验设计进行水分散粒剂配方的研究[8]。

表1 列出了载体填料与啶虫脒原药混合制备的65%啶虫脒粗配方，考察填料的影响。可以看出，以白炭黑作为载体，产物润湿时间最短，而膨润土的悬浮率最高且润湿性较好。由于悬浮率是WDG 最重要的指标之一，因此选择膨润土作为载体填料。

表1 载体与啶虫脒原药混合后主要性能

2.1.2 润湿剂筛选

采用流点法[8]来筛选润湿剂。流点越低，润湿剂的润湿性能越好。从表2 中看出，BX 的流点最低，这表明BX 的润湿效果较好。此外，BX 为二丁基萘磺酸钠润湿剂，可以显著降低水的表面张力，具有良好的渗透力与润湿性。因此，选用BX作为润湿剂。

表2 啶虫脒原药对应各润湿剂标准硬水溶液的流点

2.1.3 崩解剂筛选

崩解剂促使水分散粒剂颗粒在水中快速崩解，崩解时间越短，崩解性能越好。不同分子间存在着相互作用，因此不同崩解剂对水分散粒剂的悬浮率也存在影响。选择崩解时间较短且悬浮率较优的崩解剂对水分散粒剂的制备同样重要[9-14]。

在确定载体，润湿剂的基础上，选择M-425 做分散剂，采用预先拟定实验来选择合适的崩解剂。拟定实验：啶虫脒原药（65%），润湿剂BX（4%），崩解剂（10%），分散剂M-425（6%），其余填料补足，实验结果如表3 所示。从表3 可以看出，白炭黑崩解时间仅次于硅酸铝镁，但具有最大的悬浮率。因此确定白炭黑为崩解剂。

表3 崩解剂与啶虫脒原药混合后的主要性能

2.1.4 分散剂筛选

在确定载体、润湿剂和崩解剂的基础上，采用预先拟定实验来选择合适的分散剂[14]。这里加入的分散剂分别为D-500，A-700，D-809，3A，B-CA，D-110，实验结果如表4 所示。

表4 分散剂与啶虫脒原药混合后的主要性能

分散剂、崩解剂等因素都对WDG 的性能产生重要影响。由表4 可知，M-425 与A-700 分散剂得到的配方性能较好，但当A-700 和M-425 复配使用崩解性能和悬浮率均有所降低，为此，通过配方悬浮率和崩解时间综合考察确定较优的分散剂为A-700。通过以上研究确定载体为膨润土，润湿剂为BX，崩解剂为白炭黑，分散剂为A-700。

2.2 润湿剂、崩解剂、分散剂组成优化

采用正交试验设计法来优化润湿剂、崩解剂、分散剂的用量。崩解剂白炭黑的用量范围为8%～12%。由于分散剂A-700 的用量增加会导致崩解性能降低，故本实验用量范围为4%～8%。典型水分散粒剂中润湿剂的用量在4%～6%[9]。

正交实验设计3 个因素和3 个水平，因此选用L9（34）正交表进行试验，通过配方悬浮率的高低来确定配方组成。实验方案如表5 和表6。

表5 正交实验各因素及水平

表6 正交实验方案表

以膨润土为载体，以BX 为润湿剂，白炭黑为崩解剂，A-700 为分散剂，按正交设计的方案进行实验。水分散粒剂悬浮率及崩解时间的实验结果如表7。

表7 正交试验结果

从表7 可以看出，实验2 和7 具有较高的悬浮率，且崩解时间在1 min 左右，具有较好的性能。而实验9 虽然悬浮率较高但崩解时间较长。

对正交实验结果进行极差分析，结果如表8所示。从结果中可以看出，分散剂A-700 的极差最大，白炭黑次之，BX 的极差最小。因素水平值和指标悬浮率的关系如图2 所示。由因素的极差越大对结果影响越大可知A-700 是影响啶虫脒WDG 制剂悬浮率的最关键因素。

表8 正交试验的极差分析

图2 因素水平/值与指标悬浮率的关系图

从图2 可以明显看出各因素极值大的组合应是A3B2C2 作为正交实验得到优化配方，即BX用量6%，白炭黑的用量为10%，A-700 的用量为6%。通过验证，该组合配方的制剂崩解时间为75s，固体悬浮率为78.86%。

2.3 啶虫脒WDG 热储性能测定

啶虫脒WDG 热储性能测定[15]。经过上述各种筛选试验，得到65%啶虫脒WDG 性能优异的配方3 个。以正交表中性能较好的实验2 和实验7 分别为a#，b#，以正交设计得到的最优组合A3B2C2 为c#。对实验所制备的样品进行热储稳定性进行考察，结果如表9 所示。由表9 可以看出，在热处理温度54 ℃远高于室温下处理2 周，所有样品的性能几乎无改变，表明实验所得WDG具有优异的热稳定性。其中a#的悬浮率最大可以作为本实验的理想配方，即分散剂为6%聚羧酸盐（A-700），润湿剂为2%拉开分（BX），崩解剂为10%纳米二氧化硅XZ-G01（白炭黑），其余由填料补足(膨润土17%)。

表9 热储稳定性测定

对理想制剂配方性能指标进行检测[15-17]，测得65%啶虫脒WDG 的各项指标见表10。

表10 65%啶虫脒WDG 的各项指标

3 小结

本研究通过广泛的实验筛选出合适的填料、分散剂、润湿剂和崩解剂，通过正交试验对配方组成进行了优化，得到三种65%啶虫脒水分散粒剂的配方，各项指标均符合水分散粒剂的标准要求，具有很好的热储稳定性为农药工业化生产中长时间储存提供了参考。其中，分散剂为6%聚羧酸盐（A-700），润湿剂为2%拉开分（BX），崩解剂为10%纳米二氧化硅XZ-G01（白炭黑），填料为17%膨润土和原药为65%啶虫脒的组成所制备的水分散粒剂的悬浮率高达85%。本研究为探讨农药水分散粒剂的制备提供了方法参考和工业化生产提供了可行性依据。