20%吡唑·噻呋酰胺悬浮剂的研制

崔郭勤，唐 卫，赵 薇，卢 瑞*

(1.广西田园生化股份有限公司，广西 南宁 530007；2.广西速竟科技有限公司，广西 南宁 530007)

关键字：吡唑醚菌酯；噻呋酰胺；悬浮剂；制剂开发；小麦纹枯病

小麦纹枯病是全世界温带地区的小麦常发生病害，发病率最高可达60%～80%，一般的地块发病率也有10%～30%，严重引起小麦的产量降低，中国的长江流域和黄淮平原每年都有纹枯病的发生，其中华北冬小麦发生最为严重[2]。

噻呋酰胺是一种新型苯酰胺类广谱杀菌剂，低毒，不但有很好的内吸传导性能，而且杀菌能力高，有很长的持效期，其杀菌原理是通过抑制病菌三羧酸循环中的酸去氢酶引起菌体死亡。吡唑醚菌酯是甲氧基丙烯酸酯类物质，以天然甲氧基丙烯酸酯类抗生素为先导化合物开发的一类新型杀菌剂，几乎对所有真菌类病害都显示出很好的活性，二者对小麦纹枯病都有很好的防治效果。

吡唑醚菌酯熔点较低，热储转常温容易出现结晶，因此吡唑醚菌酯单剂及复配悬浮剂的开发成为业界难题。本次研发主要从优选高熔点助剂及助剂配伍角度出发，以小麦纹枯病为防治目标，开发20%吡唑·噻呋酰胺悬浮剂配方。

1 实验部分

1.1 材料与仪器 供试原药：98%噻呋酰胺原药、97%吡唑醚菌酯原药。

润湿分散剂：超支化聚羧酸盐(4090悬浮种衣剂)、磺酸盐分散剂(悬浮剂3275)、多芳基酚聚醚改性物(悬浮剂29)、梳状聚羧酸盐(2590N)、硫酸盐类分散剂(5300)、三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚磷酸酯盐(可溶性粉剂3060)、木质素CA、烷基萘磺酸盐甲醛缩合物(D-425)、WELL313、EO/PO嵌段共聚物(NS-500LQ)、脂肪醇聚氧乙烯醚(1008)。

增稠剂：黄原胶、硅酸镁铝。

抗冻剂：乙二醇、丙三醇。

消泡剂：有机硅消泡剂1860。

防腐剂：卡松。

仪器：气流粉碎机、砂磨机悬浮种衣剂F04 、高剪切乳化机、强力电动搅拌器、实验室专用超纯水机、百特激光粒度分析仪、实验用台式PH计、旋转黏度计DV-S、WRR熔点仪、生物显微镜XSP-GX9C。

1.2 操作步骤 采取湿法研磨工艺。①原药预处理：将吡唑醚菌酯和噻呋酰胺预先用气流粉碎机粉化，防止结块影响砂磨效率。②称取预处理的吡唑醚菌酯原药和噻呋酰胺原药各10 g(精确至0.01 g)，备用。③按比例先将不同类型的润湿分散剂、增稠剂、抗冻剂、消泡剂、防腐剂及水(补足至100 g)放入200 g烧杯，用高剪切机剪切，使助剂水溶液预分散。④往预分散好的助剂水溶液中，加入称量好的吡唑嘧菌酯及噻呋酰胺原药，再次使用高剪切机高速分散乳化。⑤物料湿法研磨：按药剂和锆珠体积比1∶1，加入粒径1.4～1.6 mm的锆珠到体积为300 mL的不锈钢物料杯(中空，可通冷凝水)，并将步骤④中均匀分散的物料倒入物料杯，打开冷循环水，开始湿法研磨并计时。每30 min取样1次用粒径仪测定物料粒径，当物料粒径 D90≤5 μm，即得到20%吡唑·噻呋酰胺悬浮剂。

2 结果与讨论

2.1 润湿分散剂的筛选

2.1.1 润湿分散剂的组合设计方案 农药悬浮剂容易出现絮凝聚集、气泡多难砂磨、粒径增大导致奥氏熟化等问题，因此需要选择合适的润湿分散剂[3.4]。而吡唑醚菌酯因其熔点低，在高温时容易出现热熔，即固体吡唑醚菌酯颗粒热熔后变成液态的吡唑醚菌酯微粒，热储转常温时，热熔的粒子出现重结晶，而在有晶核的情况下，结晶情况会一直持续下去，最终导致出现严重结晶的情况影响使用。因此吡唑醚菌酯单剂悬浮剂及与其他农药复配的悬浮剂开发非常困难，成为业界难题[5]。

本次研发通过对抗结晶及高熔点助剂的筛选，从降低原药分子之间的界面能，并通过助剂之间的协同作用的角度出发，改变热储转常温析晶的情况。设计10个润湿分散剂组合(表1)。

表1 润湿分散剂组合设计方案

2.1.2 各组合检测结果汇总 初步设计配方[6-8]：10%吡唑醚菌酯、10%噻呋酰胺、3%～8%润湿分散剂、0.15%黄原胶、1%硅酸镁铝、3%乙二醇、0.3%卡松、消泡剂1860适量、水补足100%。按照1.2中工艺进行湿法研磨，根据2.1.1设计的试验方案，各制备样品300 g，得到10个样品。分别做常温、冷储(0°C)、热储试验(54°C)，测定样品析水率、黏度、观察样品是否出现膏化、结底和析晶等情况，因表面张力数据会影响药液在叶面的附着和持留，从而影响产品的药效，因此测定表面张力数据。测定结果(表2)。

表2 润湿分散剂筛选结果

润湿分散剂筛选结果来看(表2)：热储后，9#和10#出现膏化，3#、7#、8#、9#出现结晶，8#、9#和10#热储析水率超过10%，冷热黏度没有大的变化，没有出现膏化现象，说明1#、2#、4#和6#热储结果外观合格；小麦的表面张力临界值为36.9 mN/m，在1#、2#、4#和6#四个样品中，4#和6#最接近小麦的临界表面张力值，因此选择4#和6#做进一步探讨。

2.1.3 润湿分散剂筛选结果 4#和6#样品做控制项目全分析检测，测定结果表(表3)。

表3 4#和6#控制项目全分析

表3可以看出，6#样品热储前后悬浮率均比4#样品高，因此选择6#样品为润湿分散剂筛选最优组合。

2.2 增稠剂的筛选 悬浮剂是一种热力学不稳定的分散体系，由于悬浮液中的悬浮质受自身重力作用始终有向下沉降的趋势，使上下层密度发生变化。为了阻止粒子沉降，一般通过添加黏度调节剂来提高分散介质的黏度，缩小原药与介质的密度差，达到阻碍农药颗粒的沉降，提高产品稳定性的目的。但是黏度过大，会导致液体流动性越差，制备起来困难，而且入水分散性差，给使用者带来困难。

本试验在上述6#配方基础上针对黄原胶、硅酸镁铝二种常用的结构调节剂进行配伍，来增加产品黏度，通过测定制剂的黏度、热储析水率和分散性效果来综合评价和选择增稠剂，实验结果(表4)。

表4 增稠剂的筛选

表4可见，0.12%黄原胶和1%硅酸镁铝共同使用时，流动性、分散性均较好，热储析水率1%，小于标准要求的<10%，适合做本产品的黏度调节剂。

2.3 抗冻剂、防腐剂和消泡剂的确定 悬浮剂是以水为分散体系，因此在北方的冬天容易发生冰冻的现象，为了防止冰冻导致用户无法使用，本配方选用乙二醇(添加量为4%)作为防冻剂；为了减少砂磨中产生气泡，加入0.3%有机硅消泡剂1860 ，同时因为黄原胶的使用，容易发生腐败变质，加入0.3%防腐剂卡松。

2.4 最佳研磨时间的确定 按照6# 设计方案配制样品，按1.2中步骤进行湿法研磨，在30、60 、90、120、150 min等每间隔30 min取样，测定粒径和研磨时间的关系。实验发现，在90 min时，D90就可以达到微米以下，因此设定研磨时间为90 min时，样品粒径分布(图1)。

图1 20%吡唑·噻呋酰胺悬浮剂90 min粒径分布图

2.5 不同厂家吡唑醚菌酯原药对产品性能的影响初探 吡唑醚菌酯是巴斯夫的专利原药，合成路线受专利保护到2026年。国内生产吡唑醚菌酯的企业大多数采用邻硝基甲苯的合成方法，虽然合成工艺近年来不断进步，还是普遍存在收率低、纯度低、溴化产物分离困难等问题，而且不同的原药厂家生产出的原药有很大区别。吡唑醚菌酯系列的悬浮剂开发难点是原药的低熔点引起制剂热储转常温原药重结晶问题。本文从不同厂家原药的晶型、熔点出发，制备不同制剂，做冷热储试验，试图找出重结晶的原因。(表5)是不同厂家吡唑醚菌酯熔点；(图2～7)分别是显微镜40倍状态下，国内6个不同厂家原药晶型影像。

图2 吡唑醚菌酯原药显微镜40倍放大影像(厂家1)

图3 吡唑醚菌酯原药显微镜40倍放大影像(厂家2)

图4 吡唑醚菌酯原药显微镜40倍放大影像(厂家3)

图5 吡唑醚菌酯原药显微镜40倍放大影像(厂家4)

图6 吡唑醚菌酯原药显微镜40倍放大影像(厂家5)

图7 吡唑醚菌酯原药显微镜40倍放大影像(厂家6)

表5 不同厂家原药熔点及热储转常温观察

从图2～7的吡唑醚菌酯显微镜40倍镜像图可以看出，不同厂家的原药，吡唑醚菌酯颗粒大小和晶型均不相同，这个可能是和各自厂家的生产工艺有关；表5中用不同厂家原药按照6#配方得到的样品做热储转常温试验，观察均未出现结晶，说明6#配方稳定，适应不同厂家的原药；同时(表5)显示，各厂家的熔点区别不是很大，但是都明显低于吡唑醚菌酯的熔点范围63.7～65.2°C，具体原因需要相关的研究人员做进一步的对比数据分析。而熔点和晶型对吡唑醚菌酯单剂及复配制剂的热储转常温析晶问题有没有影响，目前数据不足以支撑，也期待同行的相关研发人员做更深层次的探索。

2.6 20%吡唑·噻呋酰胺悬浮剂配方确定 通过对润湿分散剂、防冻剂、增稠剂、防腐剂、消泡剂等的筛选，得出20%吡唑·噻呋酰胺悬浮剂最优配方。配方中各组分如下：10%吡唑醚菌酯、10%噻呋酰胺、2% 多芳基酚聚醚改性物、3%三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚磷酸酯盐、1%木质素CA 、1.5%的梳状聚羧酸盐、0.15%黄原胶、1%硅酸镁铝、3%乙二醇、0.3%卡松、0.3%消泡剂1 860、水补足100%。为确定配方稳定性，制备5个平行样品，对制剂性能指标进行全项目检测，(表6)按筛选出的配方配制的制剂性能技术指标全部合格。

表6 20%吡唑·噻呋酰胺悬浮剂各技术指标

2.7 大田生测试验 按照筛选出的配方配制成20%吡唑·噻呋酰胺悬浮剂样品，对小麦纹枯病做大田生测试验[9-10]，对照药剂为25%吡唑醚菌酯悬浮剂和20%噻呋酰胺悬浮剂，按照有效成分8 g/667 m2用量3 000倍稀释喷雾。试验地点在河南尉迟，该地块前茬作物是小麦。于2023年4月15日第1次喷雾施药、2023年4月22日进行第2次喷雾施药。并在药前、第1次药后7 d及第2次药后14 d进行3次病情调查，并计算防效。20%吡唑·噻呋酰胺悬浮剂的药效试验数据(表7)。

表7 20%吡唑·噻呋酰胺悬浮剂对小麦纹枯病大田生测试验

表7对比试验可以看出，第2次药后14 d调查显示，同等有效成分用量下，20%吡唑·噻呋酰胺悬浮剂的防效是84.03%，>20%噻呋酰胺悬浮剂的防效73.05%和25%吡唑醚菌酯悬浮剂的防效67.81%。

3 结论

通过对润湿分散剂的筛选，确定了润湿分散剂的助剂体系，解决了20%吡唑·噻呋酰胺悬浮剂热储转常温析晶问题，确定了最佳配方组成及生产工艺。20%吡唑·噻呋酰胺悬浮剂为：10%吡唑醚菌酯、10%噻呋酰胺、2%多芳基酚聚醚改性物、3%三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚磷酸酯盐、1%木质素CA 、1.5%的聚羧酸盐、0.15%黄原胶、1%硅酸镁铝、3%乙二醇、0.3%卡松、0.3%消泡剂1 860、水补足100%。按登记用量对小麦纹枯病做大田试验药效表明，同等有效成分用量下，20%吡唑·噻呋酰胺悬浮剂的防效是84.03%，高于20%噻呋酰胺悬浮剂的防效73.05%和25%吡唑醚菌酯悬浮剂防效67.81%。说明20%吡唑·噻呋酰胺悬浮剂产品具有广阔的开发前景。