25%丁苯草酮水分散粒剂的配方研发

李娟，殷毓，范文昱，祝丹

(江苏省农用激素工程技术研究中心有限公司，江苏 常州 213022)

水分散粒剂(WG)是20 世纪80 年代初在可湿性粉剂(WP)和悬浮剂(SC)的基础上发展起来的农药新制剂，国际农药工业协会联合会(GJFAR)将其定义为在水中崩解和分散后使用的颗粒剂。该剂型具有含量高、粉尘少、悬浮率高、使用方便、稳定性强等优点，深受各农药公司的关注[1]。

丁苯草酮(butroxydim)是捷利康公司开发的环己烯酮类除草剂，属于ACCase 抑制剂。该药剂茎叶处理后经叶迅速吸收，传导到分生组织，在敏感植物中抑制支链脂肪酸和黄酮类化合物的生物合成，使植物细胞分裂遭到破坏，抑制植物分生细胞的活性，造成植株生长延缓[2]。

本研究利用江苏省农用激素工程技术研究中心有限公司开发的丁苯草酮原药，通过对润湿剂、分散剂等的筛选，成功开发了25%丁苯草酮水分散粒剂，各项技术指标均符合水分散粒剂的制剂标准。

1 材料与方法

1.1 实验材料

丁苯草酮原药(质量分数≥95%，江苏省农用激素工程技术研究中心有限公司)；润湿剂：十二烷基硫酸钠(国产，市售)，十二烷基苯磺酸钠(苏州飞鹏)，烯基磺酸盐Terwet 1004(美国HUNTSMAN 公司)，脂肪醇硫酸盐Geropon L-WET-P(SOLVAY 公司)，烷基萘磺酸盐和阴离子复合物Morwet EFW(AKZO NOBEL 公司)，烯基磺酸钠和醇醚硫酸盐复合物SP-2845(江苏擎宇化工)；分散剂：烷基萘磺酸盐Tersperse 2020、聚羧酸盐Tersperse 2700 (美国HUNTSMAN 公司)，烷基萘磺酸盐甲醛缩合物的钠盐Morwet D-425(AKZO NOBEL 公司)，羧酸钠盐共聚物Geropon T/36(SOLVAY 公司)，聚羧酸钠盐SP-2836 (江苏擎宇化工)，改性木质素磺酸钠Borresperse 3A(Borregaard 公司)；填料：高岭土、玉米淀粉、滑石粉、轻钙、白炭黑、珍珠岩，均为市售。

1.2 仪器

实验室50 型圆盘式气流粉碎机(昆山优纳克机械有限公司)；沸腾干燥机、ZLB-80 试验用旋转挤压造粒机(张家港荣华机械制造有限公司)；安捷伦1100 型高效液相色谱分析仪(美国安捷伦科技有限公司)；瑶新LQ-30002A 电子天平、S220 型pH 计(梅特勒托利多科技有限公司)；GP-9050 隔水式培养箱(常州普天仪器制造有限公司)。

1.3 实验方法

1.3.1 水分散粒剂加工工艺

采用挤压造粒将原药、助剂、载体等物料混合均匀后经过气流粉碎、加水捏合、造粒、干燥、筛分等工序，形成具备圆柱状、崩解快、悬浮率高等特征的均匀颗粒。

1.3.2 产品性能指标的测定

制剂悬浮率、润湿时间、分散性、pH、热储稳定性等指标的测定均采用国标进行检测。丁苯草酮的质量分数测定采用HPLC 进行检测。

2 结果与分析

2.1 润湿剂及其用量的筛选

称取分散剂Tersperse 2020(用量6%)和高岭土，加入丁苯草酮原药；分别加入待选的润湿剂(用量4%)：十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、Terwet 1004、Geropon L-WET-P、Morwet EFW、SP-2845。将混合物气流粉碎，挤压造粒，烘干温度50 ℃。因润湿剂对制剂的持久起泡性存在一定的影响，故同时检测润湿时间和持久起泡性，结果见表1。

表1 25%丁苯草酮水分散粒剂润湿剂种类筛选

由表1 可知：采用Geropon L-WET-P 为润湿剂，润湿时间短，持久起泡性适中，造粒过程流畅，整体性能良好。在此基础上，改变润湿剂的用量，分别制备了多个试样，结果见表2。

表2 25%丁苯草酮水分散粒剂润湿剂用量的筛选

由表2 可知：随着Geropon L-WET-P 用量的增加，颗粒的润湿时间逐渐降低，当用量为6%时，润湿时间基本在20 s 左右；同时，随着润湿剂用量的增加，颗粒的持久起泡性有上升的趋势，造粒过程的流畅度有所下降。综合考虑，选择Geropon L-WET-P 作为润湿剂，用量6%。

2.2 分散剂及其用量的筛选

分散剂是一种在分子内同时具有亲油性和亲水性2 种相反性质的界面活性剂，可分散固体和液体颗粒，防止颗粒的沉降和凝聚，形成稳定的悬浮液[5]。以Tersperse 2020、Tersperse 2700、Morwet D-425、Geropon T/36、SP-2836、Borresperse 3A 为筛选对象，用量均为6%；以Geropon L-WET-P 为润湿剂，用量为6%；以高岭土为填料，分别制备小样进行崩解性、悬浮率的测试，烘干温度为50 ℃，结果见表3。

表3 25%丁苯草酮水分散粒剂分散剂的筛选

由表3 可知：采用Morwet D-425 作为分散剂，崩解时间较快，悬浮率较高，造粒流畅。在此基础上，改变分散剂用量，分别制备了试样，结果见表4。

表4 25%丁苯草酮水分散粒剂分散剂用量的筛选

由表4 可知：分散剂用量≥6%时，崩解时间均稳定在40 s，但当用量为10%时，悬浮率可达93.6%，随后出现了悬浮率下降、造粒过程不流畅的缺点。综合考虑，选择分散剂Morwet D-425，用量为10%。

2.3 填料的筛选

上述润湿剂和分散剂的筛选，均采用高岭土作为填料，实际上优良的填料组合，对水分散粒剂的崩解时间、悬浮率、造粒过程及后期的热储结果都有影响[6-7]。为此，对常用填料高岭土、玉米淀粉、滑石粉、轻钙、白炭黑、珍珠岩进行了筛选，配方中分散剂为Morwet D-425，用量10%，润湿剂为Geropon L-WET-P，用量6%，结果见表5。

由表5 可知：高岭土在常温状态下，崩解次数少，悬浮率达到78.6%，但是热储后会存在不崩解颗粒；玉米淀粉崩解时间和悬浮率，以及热储试验均有良好的表现；其他填料制备的试样均有缺陷。为进一步优化，选择效果较好的高岭土和玉米淀粉以不同比例混合制备试样，结果见表6。

表6 25%丁苯草酮水分散粒剂填料优化筛选

由表6 可以看出：当高岭土和玉米淀粉的添加比例为3∶7 和4∶6 时，挤压造粒的过程流畅，加水量适中，崩解次数少，悬浮率高，且热储后的产品性能表现良好，综合考虑产品的成本和指标，最终选择高岭土和淀粉的配比为4∶6。

2.4 烘干时间和烘干温度的筛选

丁苯草酮纯品的熔点只有79～81 ℃，属于低熔点产品；挤压造粒工艺属于产热的生产工艺，湿颗粒的烘干温度及时间对成品的品质有较大的影响[8]。因此，在确认配方的基础上，对制剂的烘干时间和烘干温度进行优化筛选，结果见表7。

表7 25%丁苯草酮水分散粒剂烘干温度和烘干时间的筛选

由表7 可知：在相同温度下，随着烘干时间延长，试样的悬浮率呈下降的趋势；烘干时间相同时，随着烘干温度的升高，试样的悬浮率呈下降趋势。考虑到实际生产效率，最终选择的烘干温度为55 ℃，烘干持续时间为1 h。

2.5 优化配方的性能检测

根据上述筛选，确定了25%丁苯草酮水分散粒剂的优化配方：丁苯草酮原药25%、分散剂Morwet D-425 10%、润湿剂Geropon L-WET-P 6%、高岭土25.2%，剩余填料用玉米淀粉补足；烘干条件为55 ℃、1 h。按照此配方制备的颗粒外观为类白色、圆柱状固体，经过多批次的试验重复，检测结果见表8。

表8 25%丁苯草酮水分散粒剂配方重复试验及指标检测

3 小结与讨论

丁苯草酮属于低熔点原药，试验过程中如何提高产品加工时的耐高温性能一直是困扰试验人员的主要问题[9]。本实验室经过不断尝试，发现分散剂Morwet D-425 对原药的包裹性较强，尤其是入水后能阻碍粒子间的相互吸引、碰撞产生的絮凝和沉降；润湿剂Geropon L-WET-P 的使用量较常规产品多，可以快速降低固-液间的表面张力，减缓造粒前期的捏合时间，使原药、助剂、水分充分融合，有效降低捏合阶段产生的热量；高岭土和玉米淀粉组合而成的填料，能有效提高造粒过程中物料的出料速度，减少空转现象；再加上对最终的物料烘干温度和烘干时间进行进一步优化，确保了在55 ℃、1 h 的烘干条件下，所得制剂产品符合水分散粒剂的质量技术指标。