董秀蓮，胡國(guó)耀，何 煉，張振兵，任天瑞

(上海師范大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院 教育部資源化學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海 200234)

可分散油懸浮劑(Oil-based suspension concentrates，OD)是一種或者幾種在油類溶劑中不溶的固體農(nóng)藥活性成分分散在非水介質(zhì)(即油類)中，依靠表面活性劑和黏度調(diào)節(jié)劑形成高度分散且穩(wěn)定的懸浮液體制劑[1]。因其可能含被溶解的其他有效成分，所以使用前須用水稀釋[2-3]。由于分散性好，藥效能被發(fā)揮充分，性能趨于穩(wěn)定，黏著性良好，在靶標(biāo)物增效中作用顯著，是一種極具影響力的農(nóng)藥新制劑。在國(guó)家提出的戰(zhàn)略“農(nóng)藥零增長(zhǎng)”[4]中，低毒、綠色、高效的發(fā)展方向，在水分散粒劑、可分散油懸浮劑、懸浮劑、微膠囊劑等制劑中成為研究熱門(mén)[5]?？煞稚⒂蛻腋┎皇褂萌魏斡袡C(jī)溶劑，生產(chǎn)中避免了易燃易爆和中毒問(wèn)題，無(wú)粉塵產(chǎn)生，對(duì)操作者安全，此外，使用油類作為分散介質(zhì)，可降低對(duì)環(huán)境的污染。且能顯著改善有效成分其滲透性及內(nèi)吸性，進(jìn)而明顯提高藥效，為此得到迅速發(fā)展[6]。截止到目前，可分散油懸浮劑產(chǎn)品登記數(shù)量高達(dá)625個(gè)，除草劑產(chǎn)品占主要地位。因農(nóng)藥制劑在使用技術(shù)與施用方式上的創(chuàng)新，可分散油懸浮劑將會(huì)發(fā)展更為迅猛[7]。

莠去津原藥是一種三嗪類除草劑，它的特點(diǎn)是以根吸收為主，在除草劑產(chǎn)品中使用尤為頻繁，但因單位用量大易產(chǎn)生抗藥性，因此常與其它原藥復(fù)配應(yīng)用[8]。煙嘧磺隆作為除草劑中內(nèi)吸傳導(dǎo)型，在植物的葉、莖及根部迅速吸收并傳導(dǎo)。所以，通過(guò)篩選乳化劑和分散劑，將20%莠去津與4%煙嘧磺隆制成24%煙嘧·莠去津可分散油懸浮劑，該劑型在玉米田中應(yīng)用，特別是對(duì)于禾本科類雜草、莎草科類雜草及闊葉型雜草藥效顯著，且用藥量極少、消費(fèi)成本低、人與生畜安全。因二者作用機(jī)理不同，還能延緩其藥性抗性，為期待復(fù)配藥的合理使用提供科學(xué)依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 試劑與儀器 莠去津原藥(97%，中山化工集團(tuán))；煙嘧磺隆原藥(95%，中山化工集團(tuán))；24%煙嘧·莠去津可分散油懸浮劑(市售)；油酸甲酯(蘇州豐倍生物科技有限公司)；有機(jī)膨潤(rùn)土(浙江安吉天龍有機(jī)膨潤(rùn)土有限公司)；分散劑SD-206、SD-208(≥95%，上海是大高分子材料有限公司)；spsc3266(江蘇擎宇化工科技有限公司)；農(nóng)乳600#(國(guó)藥集團(tuán))；乳化劑OD-2(自制)；農(nóng)乳500#(山東金宇)；OP-10(創(chuàng)玥化工有限公司)；AEO-20(南通希旺化工有限公司)；油酸甲酯助劑(市售)；氧化鋯珠(氧化鋯珠含量≥95%，浙江湖州雙林恒星拋光器材廠)。

FA2004電子天平(上海良平儀器儀表有限公司)；MCRl02智能流變儀(奧地利Anton Paar公司)；EYELASB-1000恒溫水浴槽(東京理化器械株式會(huì)社)；傅里葉變換紅外光譜儀(美國(guó)珀金埃爾默公司)；UPR-Ⅱ型臺(tái)上式超純水機(jī)(成都優(yōu)普水處理工程有限公司)；自制立式圓底砂磨機(jī)；JL-1156型激光粒度分布測(cè)試儀(成都精新分體測(cè)試設(shè)備有限公司)；高效液相色譜儀(日本島津公司)；PHS-3C pH計(jì)(上海精制科學(xué)儀器有限公司)；250mL具塞量筒(上海禾氣玻璃儀器有限公司)。

1.2 24%煙嘧·莠去津可分散油懸浮劑的制備和性能測(cè)試 煙嘧·莠去津可分散油懸浮劑配方(含量為質(zhì)量分?jǐn)?shù))如下：莠去津20%、煙嘧磺隆4%、乳化劑15%、分散劑2%、有機(jī)膨潤(rùn)土2%，分散介質(zhì)為油酸甲酯補(bǔ)足至100%。按上述配方稱取各組分于砂磨瓶中，加入氧化鋯鋯珠100g，研磨2～3h，直至粒徑小于5μm，過(guò)濾即得不同分散劑所對(duì)應(yīng)的24%煙嘧·莠去津可分散油懸浮劑。

懸浮率測(cè)定：按照GB/T 14825—2006中4.3進(jìn)行。

粒度測(cè)定：用激光顆粒分布測(cè)量?jī)x檢測(cè)，要求平均粒徑為3～5μm。

pH值測(cè)定：按照GB/T 1601進(jìn)行。

流變性能測(cè)試：采用PP50型平板夾具，25℃為所設(shè)置溫度。

傾倒性測(cè)試按文獻(xiàn)[9,10]方法，將混勻的試樣置于已稱量的量筒中(包括塞子)，裝到量筒體積的8/10處，塞緊磨口塞，稱量，放置6h。打開(kāi)塞子，將直立的量筒旋轉(zhuǎn)135°，傾倒60s。再倒置60s，重新稱量量筒和塞子。將相當(dāng)于80%量筒體積的水(20℃)倒入量筒中，塞緊磨口塞，將量筒顛倒10次后，按上述操作傾倒內(nèi)容物，第3次稱量量筒和塞子，傾倒后的殘留率R(%)，按下式計(jì)算:

R(%)=[(m2-m0)/(m1-m0)]×100%

(1)

式中：m1為量筒、磨口塞和試樣的質(zhì)量，g;

m2為傾倒后量筒、磨口塞和殘余物的質(zhì)量，g；

m0為量筒和磨口塞恒重后的質(zhì)量，g。

2 結(jié)果與討論

2.1 乳化劑及其用量的篩選 可分散油懸浮劑使用時(shí)，需要在水中稀釋，為了使油懸劑中的液體油性分散介質(zhì)在用水稀釋后迅速乳化分散，必須選用合適的乳化劑。用吸管吸取1mL樣品，在距具塞量筒約5cm處，將樣品滴于裝有249mL水的250mL量筒中，觀察懸浮劑的分散情況。按分散情況的不同分為優(yōu)、良、差3類。優(yōu)：在水中呈云霧狀散開(kāi)，無(wú)顆粒下沉；良：在水中能自動(dòng)分散，但有顆粒下沉；差：在水中不能自動(dòng)分散，呈顆粒狀下沉，需劇烈搖晃才能散開(kāi)[11]。

常用的乳化劑有陰離子型和非離子型表面活性劑，而尤以非/陰復(fù)配最為普遍。將24%煙嘧·莠去津可分散油懸浮劑加入水中時(shí)，其中的介質(zhì)油酸甲酯在乳化劑的作用下乳化成細(xì)小的油滴而得以分散。故油酸甲酯被乳化的好壞直接影響了24%煙嘧·莠去津可分散油懸浮劑在水中的分散情況。油酸甲酯得以乳化完全，則24%煙嘧·莠去津可分散油懸浮劑在水中的分散性能越好。本實(shí)驗(yàn)分別考察了以下幾種常用乳化劑對(duì)介質(zhì)油酸甲酯的乳化性能，添加量均為12%，得出結(jié)果(表1)。

表1 添加不同乳化劑對(duì)制劑乳化性能的影響

單一乳化劑均不能制備乳化性良好的油懸浮劑，可能是由于單一乳化劑不能完全滿足體系對(duì)HLB值的要求，因此需要對(duì)其進(jìn)行復(fù)配混合(表1)。對(duì)篩選出來(lái)的幾個(gè)效果較好的乳化劑進(jìn)行復(fù)配，并對(duì)其乳化性能及物理穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)定，得出結(jié)果(表2)。

OD-2與500#復(fù)配后熱、常貯均合格(傾倒性、入水分散性)，且同一乳化劑組合不同比例對(duì)其析油率也產(chǎn)生不同的影響，最終選擇OD-2與500#復(fù)配，比例控制為1∶2(表2)。結(jié)果表明乳化體系不僅對(duì)制劑的乳化性能產(chǎn)生影響，而且還會(huì)影響制劑的貯存穩(wěn)定性，這可能跟乳化劑的類型與原藥的匹配性有一定的關(guān)系。

表2 不同配比乳化劑復(fù)配對(duì)制劑的影響

圖1為油酸甲酯及其乳化劑的紅外光譜圖。從圖可以看出，1 747cm-1處有C=O伸縮振動(dòng)峰，1 099cm-1處有羧酸酯基中的C—O—C鍵的伸縮振動(dòng)，在1 163cm-1處有甘油三酯中C—O伸縮振動(dòng)峰，2 852cm-1處有飽和碳的C—H伸縮振動(dòng)峰，復(fù)配乳化劑的親油基團(tuán)和油酸甲酯的化學(xué)結(jié)構(gòu)相似，所得乳化劑為目標(biāo)產(chǎn)物。

圖1 油酸甲酯及其乳化劑的紅外光譜圖a油酸甲酯;b油酸甲酯乳化劑

2.2 黏度分析 黏度對(duì)可分散油懸浮劑的傾倒性、穩(wěn)定性和分散性有較大影響[12]。圖2為市售產(chǎn)品及系列不同分散劑制備的24%煙嘧·莠去津可分散油懸浮劑剪切速率從0.1～1 000/s的流變曲線。4種分散劑對(duì)煙嘧·莠去津可分散油懸浮劑的流變特性都呈現(xiàn)出剪切變稀特性[13,14]，在低剪切區(qū)域內(nèi)，農(nóng)藥顆粒之間的相互吸引力比油動(dòng)力更明顯，絮凝存在，黏度大；隨著剪切力的增大，油動(dòng)力變大，絮凝被分解成較小的絮凝單元，液體對(duì)其截留作用變小，黏度變小。剪切速率為0.1～10/s時(shí)，5個(gè)樣品的黏度有明顯差異，市售產(chǎn)品黏度最大，剪切速率為103/s時(shí)市售產(chǎn)品黏度最低。

圖2 不同分散劑所制備可分散油懸浮劑其流變曲線(25℃)A 市售產(chǎn)品；B spsc3266； C SD-208； D SD-206； E 600#

圖3 不同分散劑對(duì)可分散油懸浮劑流變性能的影響(25℃)A 市售產(chǎn)品； B spsc3266； C SD-208； D SD-206； E 600#

恒定剪切速率下分散劑對(duì)懸浮體系黏度影響更明顯[15]。圖3為剪切速率在10/s的條件下5個(gè)可分散油懸浮劑樣品的黏度。可以觀察到：4種分散劑中分散劑為spsc3266樣品的黏度最大，并且隨著時(shí)間的增加，黏度呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)。分散劑為206樣品的黏度最低，這與圖2流動(dòng)曲線所得的趨勢(shì)一樣。絮凝程度與黏度有很大關(guān)系[16]，絮凝程度越大，黏度越大。市售產(chǎn)品與分散劑為208、206樣品的黏度隨時(shí)間呈穩(wěn)定趨勢(shì)。分散劑為spsc3266樣品在10/s時(shí)黏度高達(dá)1 100mPa·s，結(jié)合煙嘧·莠去津原藥顆粒的團(tuán)聚情況和傾倒殘留率≥20%，可推測(cè)可分散油懸浮劑已絮凝。加入分散劑spsc3266的煙嘧·莠去津原藥粒子經(jīng)過(guò)研磨以后比表面積變大，具有很高的表面能，容易發(fā)生不可逆絮凝[17]。

2.3 觸變性分析 觸變現(xiàn)象是流變體內(nèi)部某些觸變性材料在機(jī)械作用下所呈現(xiàn)的一種內(nèi)部結(jié)構(gòu)的變化過(guò)程，改善農(nóng)藥可分散油懸浮劑的觸變性

對(duì)其穩(wěn)定性、傾倒性及運(yùn)輸有積極的作用[18,19]。穩(wěn)定性好的農(nóng)藥可分散油懸浮劑均具有一定的觸變結(jié)構(gòu)[20]。三段式觸變性測(cè)試能很好地反映體系的觸變性[21]。通過(guò)25s的初始恒定低速剪切(0.25/s)，再進(jìn)行1s的高速剪切(1 000/s)，然后在恒定低速剪切(0.25/s)回復(fù)，結(jié)果(圖4)。表3為市售產(chǎn)品及不同分散劑體系的三段式剪切結(jié)構(gòu)回復(fù)速率的流變數(shù)據(jù)和理化性質(zhì)。

圖4 熱儲(chǔ)后可分散油懸浮劑的三段式A 市售產(chǎn)品；B spsc3266；C SD-208；D SD-206；E 600#

表3 三段式剪切結(jié)構(gòu)回復(fù)速率的流變數(shù)據(jù)和理化性質(zhì)

分散劑為spsc3266樣品經(jīng)過(guò)高剪切以后體系內(nèi)部發(fā)生重新排列，樣品的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度隨著恒定剪切力而增強(qiáng)，經(jīng)過(guò)15s后結(jié)構(gòu)回復(fù)率超過(guò)100%，在隨后的靜置過(guò)程中，強(qiáng)度下降，顯示出反觸變性(圖4)。對(duì)比不同的分散劑樣品可以發(fā)現(xiàn)，市售產(chǎn)品的回復(fù)率最低，經(jīng)過(guò)10s后結(jié)構(gòu)回復(fù)率過(guò)50%。15s后，樣品的結(jié)構(gòu)回復(fù)率均已超過(guò)50%，顯示出良好的觸變性。三段式觸變測(cè)試中，分散劑對(duì)流體觸變性能的影響可以用雙電層和空間位阻機(jī)理解釋[22](表2)。與上述4種不同分散劑相比，市售產(chǎn)品形成的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定，不易被破壞，黏度較大，破壞后回復(fù)時(shí)間長(zhǎng)。當(dāng)可分散油懸浮劑黏度變小，顆粒間的空間位阻和靜電排斥力變大，空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變?nèi)酰|變性變小，破壞后回復(fù)時(shí)間減少[23]。驗(yàn)證了圖3所述趨勢(shì)?？焖俚慕Y(jié)構(gòu)回復(fù)率能有效防止可分散油懸浮劑樣品的分層、析油等物理穩(wěn)定性問(wèn)題，減少灌裝過(guò)程中樣品在灌裝口滴落造成的環(huán)境污染。分子運(yùn)動(dòng)困難，因而結(jié)構(gòu)回復(fù)較慢。在灌裝過(guò)程中，快速的結(jié)構(gòu)回復(fù)可以保證樣品在灌裝口處不滴落，減少對(duì)環(huán)境的污染，并且可分散油懸浮劑結(jié)構(gòu)回復(fù)快可以防止分層。但若回復(fù)太快，不利于傾倒，傾倒殘留率不容易達(dá)標(biāo)，從表3可以看出，回復(fù)越快的樣品，傾倒殘留率越大。SD-208體系傾倒殘留率和結(jié)構(gòu)回復(fù)率最優(yōu)。

4 結(jié)論

農(nóng)乳500#、OD-2混合制備的24%煙嘧·莠去津可分散油懸浮劑具有良好的使用效果，復(fù)配表面活性劑的協(xié)同增效作用有利于提高農(nóng)藥懸浮劑的穩(wěn)定性。乳化劑OD-2與農(nóng)乳500#以1:2的比例復(fù)配，分散劑SD-208添加量為2.0%，增稠劑有機(jī)膨潤(rùn)土添加量為2.0%時(shí)，所制備的油懸浮劑各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到最優(yōu)。因此，將復(fù)配表面活性劑協(xié)同增效理論與農(nóng)藥制劑的研制相結(jié)合，并研究其表面性能及流變行為的影響，對(duì)于可分散油懸浮劑配方研發(fā)中乳化分散劑的合理選擇和配方篩選工作具有借鑒意義．