李彥飛，馮澤騰，張小軍

(中農(nóng)立華生物科技股份有限公司，北京 100052)

雙唑草腈(pyraclonil)，化學(xué)名稱：1-(3-氯-4,5,6,7-四氫吡唑并[1,5-a]吡啶-2-基)-5-[甲基(丙-2-炔基)氨基]吡唑-4-腈，其為德國先令公司(現(xiàn)為拜耳公司)發(fā)現(xiàn)的具有吡唑并吡啶環(huán)的新穎結(jié)構(gòu)的水稻田除草劑[1-5]。雙唑草腈屬于原卟啉原氧化酶(PPO)抑制劑，作用迅速，使用3～7 d，雜草即可出現(xiàn)干枯死亡的癥狀。它對稗草及同時發(fā)生的一年生具芒碎米莎草科螢藺、牛毛氈、闊葉雜草車前狀雨久花、陌上菜以及多年的野慈菇、荸薺等廣范圍雜草有很高的活性。

目前在我國登記的雙唑草腈制劑產(chǎn)品主要是2%雙唑草腈顆粒劑[6]，此產(chǎn)品的商品名為稻田盛夫，登記企業(yè)為湖北相和精密化學(xué)有限公司。水乳劑由于基質(zhì)大部分為水，乳化劑用量較少，霧化粒徑大，藥液漂移較少，生產(chǎn)成本低，對環(huán)境污染小，因此備受關(guān)注[7-10]。本文以6%雙唑草腈水乳劑為研究對象，進行了大量的配方篩選試驗，以期研制出性能合格的水乳劑，從而為未來產(chǎn)業(yè)化開發(fā)提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

雙唑草腈原藥(英文通用名：pyraclonil；97%，湖北相和精密化學(xué)有限公司)、溶劑油S-200(江蘇華倫化工有限公司)、DMF(分析純，國藥集團)、正丁醇(分析純，國藥集團)、Genagen NBP [科萊恩化工(中國)有限公司]、環(huán)己酮(分析純，北京化工廠)、Armid DM10 (阿克蘇諾貝爾公司)、NMP(分析純，國藥集團)、γ-丁內(nèi)酯(分析純，國藥集團)、DMSO (分析純，國藥集團)、吐溫-80 (分析純，國藥集團)、EL-20(邢臺市燕誠化學(xué)助劑有限公司)、EL-40 (邢臺市燕誠化學(xué)助劑有限公司)、EL-80 (邢臺市燕誠化學(xué)助劑有限公司)、AEO-3 (邢臺市燕誠化學(xué)助劑有限公司)、Emulsogen 3510 (科萊恩化工(中國)有限公司)、Soprophor SC (索爾維集團)、乙二醇(A.R.，國藥集團)、1,2-丙二醇(分析純，國藥集團)、丙三醇(分析純，國藥集團)、尿素(分析純，國藥集團)、氯化鈉(分析純，國藥集團)、消泡劑SAG 1522 (邁圖高新材料集團)、黃原膠(河北創(chuàng)之源生物科技有限公司)、卡松(北京廣源益農(nóng)化學(xué)有限責(zé)任公司)、去離子水及標(biāo)準(zhǔn)硬水。

1.2 主要儀器設(shè)備

GHP-9080隔水式恒溫培養(yǎng)箱(上海一恒科學(xué)儀器有限公司)、SYP智能玻璃恒溫水浴槽(鞏義英峪予華儀器廠)、IKA RW 20 D S25數(shù)顯型頂式攪拌器(廣州儀科實驗室技術(shù)有限公司)、AL204/01分析天平(梅特勒-托利多儀器(上海)有限公司，精度為0.000 1 g)、HI2221 pH計(意大利哈納公司)、FYL-YS-100LL福意聯(lián)冷藏箱(上海一恒科學(xué)儀器有限公司)、安捷倫HPLC1220 (安捷倫科技有限公司)、BT-9300ST激光粒度分布儀(丹東百特科技有限公司)、IKA/T25數(shù)顯型高速分散機(廣州儀科實驗室技術(shù)有限公司)、DSA-100光學(xué)接觸角測量儀(德國KRUSS公司)、具塞量筒(250 mL和500 mL，北京化玻站)。

1.3 試驗方法

先將雙唑草腈原藥用溶劑溶解(適當(dāng)加熱到50 ℃)至透明均一，后將油相乳化劑加入到溶解好的原藥溶液中，攪拌均勻，作為油相備用。將水相乳化劑、防凍劑加入水中充分?jǐn)嚢璺稚ⅲ鳛樗鄠溆?。將油相分批緩慢地加入到高速剪?8 000～10 000 r/min)的水相中形成均勻的白色乳狀液，剪切完畢(約10 min)后加入適量的消泡劑和增稠劑攪拌均勻即可得穩(wěn)定的水乳劑。

1.4 水乳劑的測定

用液相色譜法進行測定有效成分雙唑草腈的含量；參照《GB/T 1601-1993農(nóng)藥pH值的測定方法》測定pH；參照《GB/T 28137-2011農(nóng)藥持久起泡性測定方法》測定持久起泡性；參照《GB/T 1603-2001農(nóng)藥乳液穩(wěn)定性測定方法》測定乳液穩(wěn)定性(稀釋200倍)；參照《GB∕T 31737-2015農(nóng)藥傾倒性測定方法》測定傾倒性；參照《GB/T 19136-2003農(nóng)藥熱貯穩(wěn)定性測定方法》測定熱儲穩(wěn)定性(54 ℃，14 d)；參照《GB/T 19137-2003農(nóng)藥低溫穩(wěn)定性測定方法》測定冷儲穩(wěn)定性(0 ℃，7 d)。

2 配方篩選

2.1 溶劑的選擇

選擇水乳劑的溶劑時應(yīng)考慮其對有效成分溶解度高、閃點高、毒性小及價格適中等因素，本研究選用常規(guī)溶劑油S-200作為主溶劑，然后搭配適當(dāng)極性溶劑作為助溶劑，最大程度的提升溶劑體系對原藥的溶解度。本試驗將雙唑草腈原藥分別溶解于DMF、NMP、Genagen NBP、γ-丁內(nèi)酯、正丁醇、環(huán)己酮、Armid DM10及DMSO等助溶劑與溶劑油S-200組成的溶劑體系中，充分?jǐn)嚢柚敝寥芤壕煌该?，制備?6%雙唑草腈水乳劑，并置于-20 ℃的冷藏箱中放置72 h，取出后置于室溫下，觀察水乳劑外觀是否有變化。若外觀無變化，則將溶劑使用量降低，重復(fù)上述試驗，找出溶劑的最適用量。篩選結(jié)果見表1。

表1 溶劑的篩選結(jié)果

由表1可知，雙唑草腈在環(huán)己酮與溶劑油S-200搭配體系中的溶解度隨溫度變化相對較小，所制水乳劑相對穩(wěn)定。因此，最終選定環(huán)己酮與溶劑油S-200搭配作為最佳溶劑，添加量定為10%+25 %。

2.2 乳化劑的選擇

水乳劑中的乳化劑能有效降低油水兩相的界面張力，通過空間位阻或靜電斥力保持油相均勻分散在水相中形成熱力學(xué)相對穩(wěn)定的體系。對于已選定的乳化劑，其用量在一定濃度范圍內(nèi)雖對水乳劑常溫穩(wěn)定性及冷儲穩(wěn)定性影響不大，但對熱儲穩(wěn)定性影響較大[11-12]，只有乳化劑用量足夠時才能制備出合格、穩(wěn)定的水乳劑，乳化劑用量一般為2%～10%。本試驗以2.1篩選的溶劑為基礎(chǔ)，試驗考察了EL-20、EL-40、EL-80、T-80、AEO-3、Emulsogen 3510 和Soprophor SC等乳化劑單用及復(fù)配后對水乳體系流動性、乳液穩(wěn)定性及熱儲穩(wěn)定性影響，結(jié)果見表2。

表2 乳化劑的篩選結(jié)果

由表2可知，當(dāng)乳化劑EL-40與Soprophor SC以質(zhì)量比3∶2復(fù)配時，可獲得乳液穩(wěn)定性及冷儲穩(wěn)定性優(yōu)良的水乳劑體系。因此最終選定 EL-40(3% )+ Soprophor SC (2%)作為最佳乳化劑。

2.3 防凍劑的選擇

水乳劑在貯存、運輸過程中易出現(xiàn)結(jié)冰現(xiàn)象，從而影響其使用和穩(wěn)定性，為了避免這種情況發(fā)生通常會在配方中加入適量的防凍劑。在前述確定的溶劑和乳化劑的基礎(chǔ)上進行防凍劑篩選，本試驗分別選用乙二醇、1,2-丙二醇、丙三醇、尿素和氯化鈉作為防凍劑，加工成水乳劑后觀察制劑的冷儲穩(wěn)定性、熱儲穩(wěn)定性及(-20±2) ℃時的凍融恢復(fù)后的情況，以確定最佳防凍劑，結(jié)果見表3。

表3 防凍劑的篩選結(jié)果

由表3可知，選用尿素作為防凍劑時，該水乳劑在冷儲和熱儲時的穩(wěn)定性及(-20±2) ℃時的凍融恢復(fù)情況均表現(xiàn)最佳，因此，最終選定尿素作為最佳防凍劑，添加量為5%。

2.4 增稠防腐劑的選擇

水乳劑是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，增稠防腐劑的篩選對保證水乳劑有較好的貯存穩(wěn)定性至關(guān)重要。按照Stockes公式，即沉降速度與體系的黏度成反比，體系黏度越高，沉降速度越慢，但超過某一閾值，就會增加生產(chǎn)和包裝難度。本試驗選用常規(guī)的黃原膠(卡松)作為增稠防腐劑，通過進行一系列梯度試驗，最終確定最佳增稠防腐劑用量為黃原膠0.16%、卡松0.16%。

2.5 配方的確定及指標(biāo)檢測

通過大量配方篩選試驗，最終確定6%雙唑草腈水乳劑最佳配方：雙唑草腈 6.0%、EL-40 3.0%、Soprophor SC 2.0%、環(huán)己酮 10%、溶劑油 S-200 25%、尿素5.0%、SAG 1522 0.2%、黃原膠0.16%、卡松0.16%、去離子水補足至100.0%。對6%雙唑草腈水乳劑配方樣品進行指標(biāo)檢測，結(jié)果見表4。

表4 6%雙唑草腈水乳劑控制指標(biāo)檢測

由表4可知，該6%雙唑草腈水乳劑配方的各項指標(biāo)均滿足水乳劑的標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.6 靜態(tài)表面張力與動態(tài)接觸角

2.6.1 靜態(tài)表面張力(EST)的測定

通常用懸滴法測定農(nóng)藥制劑稀釋藥液的表面張力。分別將6%雙唑草腈水乳劑(上述配方制樣)、100 g/L雙草醚 SC (浙江中山化工集團股份有限公司)和10%噁唑酰草胺EC (江蘇瑞邦農(nóng)化股份有限公司)按照設(shè)定的田間施藥濃度進行稀釋，利用德國KRUSS光學(xué)接觸角測量儀DSA-100測定稀釋藥液的靜態(tài)表面張力，重復(fù)測量 3次，取平均值。試驗溫度為(20±1) ℃，試驗誤差范圍為±1.0 mN/m。結(jié)果見表5。

表5 3種制劑樣品在規(guī)定稀釋濃度下的靜態(tài)表面張力(20 ℃)

由表5可知，各制劑稀釋藥液的表面張力均低于純水的表面張力72.3 mN/m，且相同制劑稀釋倍數(shù)越低，表面張力越??；在規(guī)定的稀釋濃度下，6%雙唑草腈EW的靜態(tài)表面張力明顯低于另外兩種制劑，因此其藥液的鋪展?jié)櫇裥Ч麜谩?/p>

2.6.2 動態(tài)接觸角(DCA)的測定

農(nóng)藥藥液是通過噴霧裝置噴施于靶標(biāo)上，其到達(dá)靶標(biāo)的時間只有幾秒鐘，這是一個動態(tài)過程，所以研究藥液在靶標(biāo)表面的動態(tài)接觸角就十分有意義。用德國KRUSS光學(xué)接觸角測量儀DSA-100分別測量2.6.1中的各制劑稀釋液，以內(nèi)徑φ=0.8 mm的針頭取一滴液滴于水稻葉片表面上，每0.5 s測一次接觸角，測10～30 s，重復(fù)3～4次，拍攝0、5、10、15、20、25、30 s液滴形狀(圖1)。試驗溫度為(20±1) ℃，試驗誤差范圍為 1°。

圖1 3種制劑樣品稀釋液的液滴在水稻葉片表面的潤濕鋪展情況

由圖1可見，6%雙唑草腈水乳劑高濃度稀釋液的接觸角小于低濃度的；隨著時間的進一步推移，液滴的形狀也在發(fā)生著明顯的改變，接觸角越來越小。以各藥液液滴潤濕鋪展時間對動態(tài)接觸角作圖，即可得到相應(yīng)制劑稀釋液的動態(tài)接觸角變化趨勢(圖2)。

圖2 3種制劑樣品在規(guī)定稀釋濃度下在水稻葉片上的動態(tài)接觸角變化趨勢圖

由圖2可知，在所測的時間范圍內(nèi)，不同藥液的接觸角均隨時間的推移而比較平緩地下降，其中6%雙唑草腈水乳劑在所設(shè)定的稀釋濃度下，潤濕鋪展性能明顯優(yōu)于另外兩種制劑稀釋藥液的，且高濃度水溶液的潤濕鋪展性能明顯優(yōu)于低濃度的。

3 藥效試驗

為了進一步驗證藥效，本試驗選取上述6%雙唑草腈水乳劑配方制備樣品作為試驗藥劑，對照藥劑選用100 g/L雙草醚懸浮劑(浙江中山化工集團股份有限公司)和 10%噁唑酰草胺乳油(江蘇瑞邦農(nóng)化股份有限公司) ，以清水作為空白對照。試驗地點設(shè)在湖北省監(jiān)利縣植保站試驗田，試驗地地勢平坦，水分充足，灌溉方便。水稻品種為五優(yōu) 308。水稻田雜草以稗子、鱧腸、螢藺和水莎草為主，且雜草處于1～2葉期。

試驗方法：按照試驗小區(qū)面積和藥劑用量，將各藥劑稱好，兌水(450 L/hm2)稀釋，選用除草劑專用的扇形噴頭對試驗田中的雜草進行莖葉噴霧。每處理重復(fù)4次，分別在藥后15 d和30 d調(diào)查試驗區(qū)雜草死亡情況，并計算防效，此外，藥后不定期觀察水稻的生長情況。試驗結(jié)果見表6。

表6 6%雙唑草腈水乳劑對水稻田雜草的防效

由表5可見：當(dāng)6%雙唑草腈EW制劑用量在150～225 mL/hm2時，藥后15 d和30 d，對稗子、鱧腸和螢藺的防效均能達(dá)到90%以上，對水莎草的防效也達(dá)到了85%以上。與對照藥劑相比，該制劑用量較低，但防效突出。此外，安全性調(diào)查發(fā)現(xiàn)不同處理對水稻均較安全，水稻葉色無明顯發(fā)黃，各處理對株高和分蘗均無影響，安全性較好。

4 結(jié) 論

本試驗所確定的 6%雙唑草腈水乳劑具有原料易得、環(huán)保安全、加工成本低等優(yōu)點。按照配方制得的制劑樣品各理化性能指標(biāo)均合格。該產(chǎn)品屬水基化制劑，制備過程安全性高，貯存穩(wěn)定，成本低，儲運過程中不易燃不易爆炸，符合國家對綠色環(huán)保劑型的發(fā)展要求。此外，該配方藥劑對水稻田雜草防治效果顯著，使用成本低，具有較好的推廣和研究價值。