40%丙硫·戊唑醇悬浮剂研制

刘勇良，杨 奎，杨征宇，杨叶楠

(浙江泰达作物科技有限公司，浙江绍兴 312000)

丙硫菌唑是由拜耳作物公司发现、开发和生产的三唑硫酮类杀菌剂，为甾醇脱甲基化(麦角甾醇生物合成)抑制剂，主要用于防治麦类、谷类和豆类作物的多种真菌病害[1]。戊唑醇是一种高效、广谱、内吸性三唑类杀菌剂农药，具有保护、治疗、铲除三大功能，其可抑制麦角甾醇的生物合成。40%丙硫·戊唑醇悬浮剂的药效试验已有报道，如张虓等[2]用于对草莓白粉病的防治，防效达80%以上；姚晓丽等[3]用于小麦赤霉病防治，病穗率防效和病情指数防效分别为74.5%和80.9%；郑翠霞[4]发现40%丙硫·戊唑醇悬浮剂对小麦叶锈病病株防效和病情指数防效分别为87.4%和97.6%。

40%丙硫·戊唑醇悬浮剂在药效方面有其独特的优势，然而该产品在生产、销售和使用过程中会遇到膏化、悬浮率下降的质量问题。为此，笔者针对这些问题，开展了相关研究，开发了质量稳定的合格配方。

1 材料与方法

1.1 原药与助剂

98%丙硫菌唑原药(山东海利尔化工有限公司)、98%戊唑醇原药(江苏七洲绿色化工股份有限公司)；分散润湿剂：Soprophor FD、Soprophor SC、Soprophor K77S、Soprophor DA1349 (索尔维化工集团)，Agrilan 788、Ethylan 324、Ultralzine NA、500LQ、Morwet-D425 (南京捷润科技有限公司)，Tersperse 2700 (Indorama)，PE6400 (巴斯夫中国有限公司)，Dispersogen LFS [科莱恩化工科技(上海)有限公司]；防冻剂：乙二醇、丙二醇、丙三醇、尿素；增稠剂：气相白炭黑、硅酸镁铝、黄原胶；防腐剂：卡松；消泡剂：SG1522 (迈图高新材料集团)。

1.2 主要仪器

立式砂磨机(江阴市卓英干燥工程技术有限公司)、激光粒度分布仪(珠海欧美克仪器有限公司)、恒温水浴锅(金坛区白塔新宝仪器厂)、DHG-9023A型电热恒温鼓风干燥箱(上海精宏实验设备有限公司)、高效液相色谱[安捷伦科技(中国)有限公司]、电子天平(常数双杰电子天平有限公司)、冰箱。

1.3 试验方法

1.3.1 制备方法

采用湿法砂磨工艺，按比例加入丙硫菌唑原药、戊唑醇原药、分散润湿剂、防冻剂、防腐剂、部分消泡剂、水，经高速剪切混合得到均匀的浆料。将配制好的浆料倒入立式砂磨机的砂磨桶中，加入适量的镐珠进行砂磨，砂磨至粒径D90小于5 μm后，按比例加入增稠剂和剩余消泡剂，搅拌20 min左右后得到配制好的试样。

1.3.2 质量指标测定

⑴ 粒径测定：采用激光粒度分布仪进行测定，粒径D90小于5 μm。

⑵ 悬浮率的测定：按照GB/T 14825—2006进行检测，悬浮率不小于90%。

⑶ 热贮稳定性：按照GB/T 19136—2003进行试验，热贮14 d后析水分层小于5%，能保持较好的流动性，底部无物料沉淀，悬浮率不小于90%，粒径D90小于5 μm，分解率小于5%。

⑷ 冷贮稳定性：按照GB/T 19137—2003进行试验，冷贮7 d后试样不凝固，外观无变化，悬浮率和粒径均能达到指标要求。

⑸ 冻融稳定性：将试样封存于安瓿瓶，置于冰箱冷冻室(温度约-18 ℃) 18 h，然后取出解冻6 h，如此循环4次。每次解冻后试样有较好的流动性，无析水分层，底部无沉淀。

⑹ 其他指标测定：包括pH、持久起泡性、倾倒性均按照国标的方法和指标要求进行检测。

2 结果与分析

2.1 分散润湿剂筛选

在复配制剂中分散润湿剂对不同的有效成分产生的吸附作用存在差异，在这种情况下需要加入不同的分散润湿剂进行复配，从而对2种有效成分同时起到较好的分散稳定的效果。本文对8种不同分散润湿剂组合进行了筛选，结果见表1。

使用分散润湿剂FLK+K77S、LFS+ACP120配制的试样在砂磨过程中物料膏化；以FD+D425、FD+D425+2700、SC+D425作为分散润湿剂配制的试样，热贮后粒径都急剧增大，比较悬浮率发现，热贮后丙硫菌唑的悬浮率下降幅度较大，而戊唑醇的悬浮率几乎无变化，由此可见在热贮后粒径增大主要是由于丙硫菌唑的粒径增大引起的。FD+DA1349分散润湿剂组合配制的试样，热贮14 d后试样完全固化，失去流动性。FD+PE6400分散润湿剂组合配制的试样，热贮14 d后粒径增大，并且丙硫菌唑和戊唑醇的悬浮率均下降，其中丙硫菌唑的悬浮率下降幅度较大，戊唑醇的悬浮率下降幅度较小。分散润湿剂为SC+788的试样，热贮14 d后粒径(D90)增大了1.56 μm，仍符合小于5 μm的控制指标要求，2种有效成分的悬浮率热贮前后几乎无变化。

由此可见，使用Soprophor SC+Agrilan 788作为分散润湿剂可以有效控制粒径增大，保证有效成分的高度润湿分散，防止物料膏化。

2.2 增稠剂筛选

合理分散润湿剂组合可以保证原药粒子在水中有效的分散悬浮，但是原药粒子始终会受重力作用下沉，从而引起悬浮剂产品在存放过程中出现析水分层，甚至出现沉淀结块的问题。配方中加入增稠剂可以有效地解决这一问题。不同种类的增稠剂对解决产品的析水分层问题的表现不同，本研究对增稠剂的筛选结果见表2。

从表2可以看出，黄原胶的添加量从0.1%增加至0.2%，可以减少析水量，但是析水量仍然较多，黄原胶添加0.2%时物料黏度已经较大，如果再增加黄原胶的量，会严重影响物料的倾倒性。黄原胶与硅酸镁铝或者气相白炭黑组合使用可以显著减少析水分层，且当黄原胶与硅酸镁铝或者气相白炭黑以 0.1%+0.8%用量加入，试样热贮14 d后几乎不析水分层。由于使用气相白炭黑的成本较高，因此选择黄原胶与硅酸镁铝组合作为增稠剂，用量分别为0.1%、0.8%。

表2 增稠剂筛选试验结果

2.3 防冻剂筛选

在我国东北、俄罗斯及北欧等地区销售及贮存悬浮剂产品期间，由于冬季的极寒气候影响会引起产品长时间凝固，而在这些地区的春季回暖期由于昼夜温差大的原因，又会出现产品在白天融化，夜间凝固的反复冻融现象。产品经过这种冻融过程后，往往会出现在高温下不能恢复流动、黏度变大、膏化等问题。为此笔者进行了低温冻融试验，对防冻剂进行筛选，同时对试样进行0 ℃冷贮，观察产品冷贮试验结果(表3)。

表3 防冻剂筛选试验结果

从表3可以看出，使用尿素作为防冻剂，产品的0 ℃冷贮的稳定性较好，但产品-18 ℃冻融稳定性差。1,2-丙二醇和丙三醇作为防冻剂对产品的冷贮稳定性和冻融稳定性的影响无差异，但1,2-丙二醇的黏度小于丙三醇，在生产过程中便于生产过程中投料操作，因此优选1,2-丙二醇，用量为6%。

2.4 最佳配方

通过对分散润湿剂、增稠剂和防冻剂进行筛选，消泡剂和防腐剂选择常规悬浮剂配方中使用的SG1522和卡松，用量分别0.3%和0.1%，得到最佳配方：丙硫菌唑20%、戊唑醇20%、Soprophor SC 4%、Agrilan 788 1.5%、1,2-丙二醇6%、黄原胶0.1%、硅酸镁铝0.8%、卡松0.1%、SG1522 0.3%、去离子水补足至100%。

对冷、热贮试样的各项质量指标进行检测，检测结果见表4。

表4 40%丙硫·戊唑醇悬浮剂冷、热贮质量指标检测结果

2.5 产品技术指标确定

通过对最佳配方的各项指标测定，最终确定该配方的各项指标要求(表5)。

表5 40%丙硫·戊唑醇悬浮剂质量指标及要求

续表5

3 结论与讨论

通过上述筛选试验确定了40%丙硫·戊唑醇SC的最佳配方：丙硫菌唑20%、戊唑醇20%、 Soprophor SC 4%、Agrilan 788 1.5%、1,2-丙二醇6%、黄原胶0.1%、硅酸镁铝0.8%、卡松0.1%、SG1522 0.2%、去离子水补足至100%。该配方有效克服了热贮膏化，粒径增大等问题，同时保证了产品的冻融稳定性，可以有效确保产品在货架期内的稳定性。

在该产品配方开发过程中，难点问题在于解决砂磨和热贮过程中膏化和热贮后丙硫菌唑悬浮率下降的问题。丙硫菌唑在热贮前后悬浮率下降幅度较大，主要是因为粒径增大引起的(表1)。这与热贮过程中丙硫菌唑的晶型发生变化有关。美国专利US5789430A[5]中公开丙硫菌唑存在2种晶型，晶型I在室温下存在热力学亚稳态，晶型Ⅱ在室温下是热力学稳定的。热力学亚稳态在储藏过程中，会部分或全部变成另一种多晶型，在这个过程中会引起粒径的增大，甚至物料的膏化[6]。而在配方中合理的分散润湿剂组合，可以在晶型I的整个变化过程中保持对丙硫菌唑粒子吸附分散，从而有效地阻止粒子间聚合引起粒径增大，甚至膏化。

本产品配方中使用的分散润湿剂Soprophor SC是一种三苯乙烯基聚氧乙烯醚磷酸酯铵盐，Agrilan 788是一种聚羧酸盐，具有梳状的亲油端和多位点羧酸根亲水端。这2种分散润湿剂组合一方面可以保证亲油端对有效成分牢固的吸附，形成强大的化学空间位阻，同时亲水端在水中电离形成静电斥力，从而可以保证有效成分在水中能够有效的分散。

黄原胶和硅酸镁铝是增稠机理不同的2种增稠剂。黄原胶增稠主要是通过聚多糖中糖单元含有3个羟基与水分子相互作用形成三维水化网络结构，从而起到增稠作用[7]。硅酸镁铝或者气相二氧化硅在水中时，金属离子从片晶向水中扩散，随着水合作用发生溶胀，片晶表面间电荷减少，片晶之间的静电斥力转变为表面负电荷和边角正电荷之间的吸引力，片晶相互垂直地交联在一起形成所谓的“纸盒式间格”结构，从而增加体系黏度。黄原胶与硅酸镁铝或者气相二氧化硅2种不用增稠机理的增稠剂在水中形成不同的凝胶体系，二者之间相互协作有效的阻止有效成分粒子受重力下沉，从而解决析水分层问题。