36%春雷霉素·喹啉铜纳米悬浮剂配方研究

王爱臣，谭葵，张小敏，莫俊锐

（惠州市银农科技股份有限公司，广东惠州 516257）

悬浮剂（Suspension Concentrates，SC）是农药水基性制剂的一种重要剂型，是悬浮有微细固体粒子的水基液体，具有良好的流动性、分散性、展着性和生物活性。不添加有机溶剂，加工和使用中无粉尘，对人及环境都更为安全[1]。

随着纳米技术不断发展，将其与农药研制相结合，形成了一个新兴的纳米农药研究领域。纳米农药的出现，不仅大大降低用药量、提高药效，在使用经济性上也得到突破发展，真正体现了使用浓度低、杀虫防病广谱、不易产生抗性、低毒低残留、对环境污染小等诸多优点[2]。因此，将传统的悬浮剂加工成纳米悬浮剂，是未来农药制剂加工的一个发展方向。但目前悬浮剂制剂存在容易出现析水和膏化的现象，且在加工成纳米级时会更加容易出现颗粒聚集，导致黏度增大、粒径增大、无法长期保存等问题。

喹啉铜是一种广谱、高效、低残留的有机铜螯合物，兼具喹啉和铜盐的作用。可抑制早期细胞表示的G-蛋白质合成，又兼有多点接触活性；铜离子被萌发的孢子吸收后，可杀死孢子，从而起到杀菌作用；在作物表面形成一层严密保护膜，抑制病菌萌发和侵入，具有很好的防病治病作用。整体来看，喹啉铜防效高且使用成本低，产品应用前景较好[3]。

春雷霉素（kasugamycin）又名春日霉素、加收米、加瑞农等，是由春日链霉菌（Streptomyces kasugaensis）产生的一种氨基糖苷类抗生素，广泛应用于农业生产。春雷霉素防治效果好，且对人畜无害，无污染、无残留，符合现代环保要求，是当前农作物病虫害防治中具有广阔发展前景的绿色农药之一[4]。

本文主要研究36%春雷霉素·喹啉铜纳米悬浮剂的制备条件，通过湿法研磨的方式，将有效成分粒径D98研磨至600 nm以下，通过对分散剂、润湿剂、增稠剂、稳定剂和研磨介质的筛选，获得最优的配方组成及研磨条件，以解决悬浮剂容易发生析水、结块以及制备成纳米级粒径稳定性问题。

1 材料与方法

1.1 仪器

SHW-SM-0.5L实验室砂磨机，上海盛海威电气仪表有限公司；氧化锆珠，广州柏励司研磨介质有限公司；FM200高剪切分散乳化机，上海弗鲁克科技发展有限公司；LS-POP(9)激光粒度分析仪，珠海欧美克仪器有限公司；NDJ-8S数显粘度计，上海方瑞仪器有限公司；DHP-9162电热恒温培养箱，上海慧泰仪器制造有限公司；Turbiscan分散稳定性分析仪，法国Formulation公司；JEA5001电子天平，上海浦春计量仪器有限公司；A10表面张力仪，美国Kino公司。

1.2 试剂

（1）原药。春雷霉素（85%），山西新源华康化工股份有限公司；喹啉铜（93%），陕西诺正生物科技有限公司。（2）分散剂。Emulson AG TRSS、Emulson AG TRN 14105，意大利Lamberti公司；Atlox 4913，美国Croda公司；3016，无锡颐景丰科技有限公司；DS505P，广州方中化工有限公司；D-400，东莞市长洲化工科技有限公司；Y97，实验室自制。（3）润湿剂。Atlox G5000、Atlox 4894，美国Croda公司；4075，无锡颐景丰科技有限公司；YUS-WET108，上海杰世化工有限公司。（4）增稠剂。黄原胶，中轩生化有限公司；硅酸镁铝，苏州中材建设有限公司。（5）防冻剂。乙二醇，惠州市坤洋实业有限公司。（6）pH调节剂。柠檬酸，山东英轩实业股份有限公司；乙酸，汕头市达濠精细化学品有限公司。

1.3 实验方法

1.3.1 制备方法

采用湿法砂磨，将春雷霉素、喹啉铜原药、分散剂、润湿剂、增稠剂、防冻剂、pH值调剂和水按一定的质量比例称量后混合，用均质乳化剪切机剪切5 min后砂磨，粒径小于0.5 μm后，将增稠剂均质剪切。

（1）分散剂：固定春雷霉素、喹啉铜、润湿剂、增稠剂、防冻剂、pH调节剂和水的质量比例分别为3.00%、33.00%、2.00%、0.50%、4.00%、1.00%和水补足 100%，选择 Emulson AG TRSS、Envipol 14105、Atlox 4913、3016、DS505P、D400、Y97分散剂的一种或几种，添加量质量比例分别为8.00%和6.00%，使用0.6～0.8 mm规格的磨珠进行研磨，考察其对产品稳定性的影响。

（2）湿润剂：固定春雷霉素、喹啉铜、分散剂、增稠剂、防冻剂、pH调节剂和水的质量比例分别为3.00%、33.00%、8.00%、0.50%、4.00%、1.00% 和水补足 100%，选择Atlox G5000、Atlox4894、4075、YUS-WET108润湿剂中的一种，添加质量比例分别为2.00%和1.00%，使用0.6～0.8 mm规格的磨珠进行研磨，考察其对产品稳定性的影响。

（3）增稠剂：固定春雷霉素、喹啉铜、分散剂、润湿剂、防冻剂、pH调节剂和水的质量比例分别为 3.00%、33.00%、8.00%、1.00%、4.00%、1.00%和水补足100%，选择黄原胶、硅酸镁铝的一种或两种，添加质量比例分别为0.05%～0.20%和0.50%～1.50%，使用0.6～0.8 mm规格的磨珠进行研磨，考察其对产品析水率和倾倒性的影响。

（4）pH：固定春雷霉素、喹啉铜、分散剂、润湿剂、防冻剂、增稠剂和水的质量比例分别为3.00%、33.00%、8.00%、1.00%、4.00%、1.00%和水补足100%，pH调节剂（乙酸或柠檬酸）添加质量比例分别为0.50%、1.00%和1.50%，使用0.6～0.8 mm规格的磨珠进行研磨，考察其对产品分解率的影响。

（5）磨珠：固定春雷霉素、喹啉铜原药、分散剂、润湿剂、防冻剂、增稠剂、pH调节剂和水的质量比例分别为 3.00%、33.00%、8.00%、1.00%、4.00%、1.00%、1.00%和水补足100%，选1.0～1.2 mm、0.6～0.8 mm、0.3～0.4 mm规格的磨珠进行研磨，考察其对产品分解率的影响。

1.3.2 悬浮剂的性能指标测定

（1）热储稳定性。按《农药热储稳定性测定方法》（GB/T 19136—2021）方法要求，将试样密闭放置于（54±2）℃的恒温箱中贮存14 d后取出，冷却至室温，并于24 h内对规定项目进行测定。

（2）低温稳定性。按《农药低温稳定性测定方法》（GB/T 19137—2003）方法要求，将试样在（0±2）℃冰箱中放置1 h，观察外观有无变化，继续在（0±2）℃冰箱中贮存7 d，测试其理化指标。

（3）pH值的测定。按《农药理化性质测定试验导则 第1部分：pH值》（NY/T 1860.1—2016）进行。

（4）黏度的测定。按《农药理化性质测定试验导则 第21部分：黏度》（NY/T 1860.21—2016）进行。

（5）悬浮率的测定。按《农药悬浮率测定方法》（GB/T 14825—2006）进行。

（6）持久起泡性的测定。按《农药持久起泡性测定方法》（GB/T 28137—2011）进行。

（7）表面张力的测定。在室温下对已稀释3 000倍的样品进行表面张力测定，重复3次，取其平均值作为最终测定结果。

（8）粒度的测定。将样品稀释100倍，使用激光颗粒分布仪对其进行粒度测定，重复3次，取其平均值作为最终测定结果。

2 结果与分析

2.1 分散剂

合适的分散剂可以将原药颗粒在样品中均匀地分散开，形成一个稳定的固液分散体系[5]。传统悬浮剂的有效成分粒径在1～5 μm，分散剂可以较好地包裹有效成分，形成稳定的分散体系。然而将有效成分粒径加工至0.6 μm时，粒子的比表面积变大，表面能升高，粒子热运动变强，受范德华引力的作用，粒子发生聚沉，其聚结、絮凝、奥氏熟化等现象将会更加明显，从而导致稳定性差。因此，有效成分粒径越小对分散剂的要求越高。

分别加入不同比例的分散剂或分散剂组合，研磨至目标粒度后进行比较筛选，结果见表1。由表1数据可知，单一助剂很难控制纳米级的颗粒在热储中稳定存在，需要几种助剂搭配协同作用，且其用量对粒径的变化有较大影响。

表1 分散剂对制剂稳定性的影响

将Atlox 4913、Emulson AG TRN 14105+Y97三种分散剂复配，可以有效控制粒径增大，且黏度较低。

2.2 润湿剂

悬浮剂中润湿剂主要作用为润湿原药等固体表面，提高润湿速度和砂磨效率，使分散剂能快速与原药相结合，同时要求其不能影响整个分散体系，因此润湿剂的选择也非常重要。

不同种类润湿剂及其用量对制剂稳定性的影响结果见表2。由表2数据可知，用量为1%的4075或2%的Atlox 4984表现较好，样品研磨效率高，热储状态较好。

表2 不同种类润湿剂及其用量对制剂稳定性的影响

对含有1%的4075和2%的Atlox 4984的样品进行稳定性检测分析，结果如表3所示。多重光散射技术是经过穿透力极强的近红外脉冲光源的扫描，快速、准确分析悬浮液体系的乳化、絮凝、沉淀、破裂等现象，可定量分析上述现象所发生的速率以及粒子的平均粒径、浓度等特性[6]。该仪器能够在不破坏样品的前提下，准确测量样品沉淀层、澄清层以及粒子平均粒径随时间的变化情况。稳定性指数（TSI）可以直观判断样品的稳定性，同样的时间下，稳定性指数越小意味着样品稳定性越好。将配制好的悬浮剂样品不稀释放置于42 mm高的玻璃样品瓶中，分别在30 ℃每隔1 h扫描1次，共扫描24 h。从测试结果可以看出，两个样品的稳定性系数TSI（整体）都在0.3以下，体系较为稳定，其中4075表现更佳。

表3 2种润湿剂对体系TSI的影响

2.3 增稠剂

悬浮剂属于一种不稳定的分散体系，粒子间会相互聚集并发生沉降，其沉降速率符合Stokes定律，与悬浮液的黏度成反比[7]。增加体系的黏度，可以降低粒径的沉降速度，提高体系稳定性。但增稠剂过多，则导致体系黏度过大，流动性差，故选择合适的增稠剂及其用量也相当重要。

本实验通过改变增稠剂的种类及用量，对样品析水率和倾倒性指标进行考察，结果见表4。数据显示，添加0.05%黄原胶或1.00%硅酸镁铝增稠效果较好，在黏度较小的情况下析水少，且入水分散较好，倾倒性合格。

表4 不同种类及用量的增稠剂对析水率和倾倒性的影响

2.4 pH调节剂

春雷霉素在样品体系中很容易发生分解，热储后分解率一般会超出5%。其在pH值为4～5的条件下较为稳定，因此本实验选用了两种酸度调节剂进行比较，结果见表5。数据表明，春雷霉素分解率随着pH值降低而减少，不同种类的调节剂对其影响不同，其中当乙酸用量为1.0%时，春雷霉素的分解率为3.4%，符合要求，且此时体系pH值适中。

表5 不同种类pH值调剂在不同pH值的条件下春雷霉素分解率

2.5 磨珠规格

悬浮剂的研磨一般选用0.3～1.2 mm的磨珠，研磨粒径至1～2 μm，本实验使用3种不同直径的磨珠，考察研磨至目标粒径0.6 μm的情况下研磨效率的差异，结果见表6。实验结果表明，选用0.3～0.4 mm磨珠更为合适，研磨时间为6.5 h，效率较高。

表6 不同直径的磨珠对样品研磨效率的影响

2.6 最优配方及技术指标

综合以上实验结果获得最优配方，见表7。

表7 36%春雷霉素·喹啉铜悬浮剂最优配方

对最优配方样品指标进行分析，结果见表8。

表8 36%春雷霉素·喹啉铜悬浮剂技术指标

3 结论

通过试验确定了36%春雷霉素·喹啉铜纳米悬浮剂的最优配方（质量分数）：春雷霉素3.00%，喹啉铜33.00%，Atlox 4913 4.00%，Emulson AG TRN 14105 2.00%，Y97 2.00%，4075 1.00%，Y97 2.00%，乙二醇4.00%，硅酸镁铝1.00%，黄原胶0.05%，乙酸1.00%，1522 0.30%，BIT20 0.30%，去离子水补足100%。该配方可以制得稳定的有效成分粒径D98≤600 nm的纳米级悬浮剂，且热储稳定，无结晶及粒径增大现象，各项指标均符合标准要求。此外，研究筛选的合适粒径的研磨介质为0.3～0.4 mm磨珠，生产速率较高。