农药水悬浮剂的研究开发

８优秀论文

农药水悬浮剂的研究开发

路福绥

（山东农业大学农业化学制品研究所）

水悬浮剂（ＳｕｓｐｅｎｓｉｏｎＣｏｎｃｅｎｔｒａｔｅ，ＳＣ）（水乳剂，Ｅｍｕｌｓｉｏｎ

（液态原药或原药溶液）通过一定机械手段（砂磨或球磨）

成的多相分散体系。ｉｎＷａｔｅｒ，ＥＷ）是指不溶于水的固体原药（高速剪切乳化或高速搅拌等）分散在水中形

水悬浮剂外观为不透明悬浮体，其分散相粒径一般为Ｏ．５－５ｊ．ｔｍ，平均粒径２－３１１ｍ，水悬浮剂属于热力学不稳定多相分散体系。

凡是能在在水中长期稳定不分解，不溶于水或微溶于水（在水中溶解度小于１．５％）的农药均可制成水悬浮剂。液体农药或熔点小于６０℃的固体农药可制成水乳剂。熔点大于６０＊（３的固体农药可制成水悬浮剂ａ１农药水悬浮剂的特点

农药水悬浮剂具有以下特点：

１．以水为基质，与环境相容性好，是２１世纪农药新剂型发展方向之一；

２．颗粒小，悬浮率高，活性比表面大，药效好；

３．成本低：以水为基质，基本不用二甲苯类有机溶剂，溶剂成本远低于乳油；湿法加工，加工设备、能耗成本远低于可湿性粉剂；助剂成本比乳油、可湿性粉剂略低或相当；水悬浮剂密度大，包装成本低于乳油、可湿性粉剂；总体加工成本远低于乳油、可湿性粉剂等；

４．加工安全：农药水悬浮剂以水为基质，且采用湿法加工，生产过程中无可湿性粉剂生产的粉尘飞扬，亦无乳油生产的有毒溶剂挥发之气味、易燃之危险，既可减少材料的流失，亦有利于生产工人的健康安全；

５．使用安全、方便：农药水悬浮剂使用时可对水直接喷雾，也可用于地面或飞机的低容量喷雾，使用时无粉尘飞扬，无有毒溶剂挥发之气味，有利于使用人员的健康安全。

农药水悬浮剂有如此多的优点，为什么近二十年来农药水悬浮剂的生产开发并不尽人意呢？目前，农药水悬浮剂的品种、数量远低于可湿性耢和乳油。为什么？

２农药水悬浮剂生产开发中存在的问题

农药水悬浮剂在生产开发中存在的主要问题：

１．农药水悬浮剂在贮存过程中颗粒间聚结合并变大，从而导致有效成分结块失效——抗聚结稳定性。２．农药水悬浮剂的有效成分在贮存过程中下沉，轻者导致产品分层，介质与有效成分相分离，重者有效成分沉至容器底部，难以倒出——悬浮稳定性。

悬浮稳定性是农药水悬浮剂在贮存过程中稳定的外观体现；抗聚结稳定性是农药水悬浮剂稳定的基础。３农药水悬浮剂的抗聚结稳定性

农药水悬浮剂为高度分散的多相体系。由于水悬浮剂中分散的药物颗粒很小，其分散的药物颗粒与分散介质间存在巨大的相界面；若分散的药物颗粒界面是裸露的，药物颗粒界面与分散介质水间不亲和，裸露的药物颗粒界面问亲和力很强，药物颗粒界面间吸引能很高，从而导致药物颗粒间聚结合并变大、结块，最终导致水悬浮体系被破坏，这是农药水悬浮剂研究开发中的主要困难之一。

第六届全国农药交流套论文染９

提高农药水悬浮剂抗聚结稳定性的主要措施便是加入润湿分散助剂——润湿分散剂，所使用的分散剂多数为表面活性剂，表面活性剂在提高农药水悬浮剂的聚结稳定性上所起的主要作用可归结为以下几个方面。

３．１润湿分散剂在农药水悬浮剂中的作用

（１）降低药物颗粒界面问的吸引能

表面活性剂具有特殊的分子结构，即由亲水和疏水两部分组成。在水悬浮剂中加入表面活性剂，表面活性剂分子的疏水部分在原药颗粒界面吸附，亲水部分朝向分散介质水，如图１所示。从而使分散的原药颗粒界面的吸引能减少，农药颗粒问合并的趋势减弱，从而保持农药水悬浮剂的抗聚结稳定性。

琉水基亲水基

围ｌ表面活性剂在农药颗粒上的吸附

（２）静电排斥作用

当离子型表面活性剂在分散相粒子界面吸附时，可使分散相粒子界面上带有电荷，并在分散相粒子周围形成扩散双电层，产生电动电势。当两个带有相同电荷的分散相粒子相互靠近时，扩散双电层重叠而产生的静电排斥迫使带电的分散相粒子相互分开，从而阻止了分散相粒子间的合并，使农药水悬浮剂保持其分散稳定性。如图２所示。

囊囊

图２带电颗粒的静电排斥示意图

（３）空间稳定作用

在农药水悬浮剂的研究开发中。人们发现某些大分子表面活性剂能显著提高农药水悬浮剂的分散稳定性。其稳定机理一般认为是大分子表面活性剂在分散相粒子界面上吸附并形成一个致密的吸附层。这种分散相粒子界面的致密吸附层会对粒子问的进一步靠近产生空间位阻作用，从而保持水悬浮剂的分散稳定性，如图３所示。这种稳定作用又称空间稳定作用。具有空间稳定作用的大分子表面活性剂需具备一定分子量（一般为５０００－－２００００），以保证其吸附层具有一定的厚度。另外其大分子链上需具有两类基团，一类是能在分散的农药颗粒上强烈吸附的基团，以保证大分子表面活性剂能在农药颗粒上形成稳定的吸附，另一类是具有良好水化作用的基团，以保证伸入介质水中的大分子部分具有良好的柔性，只有如此，才能产生有效的“位阻”，保持农药水悬浮剂良好的分散稳定性。

２０优秀心文

粼ｔＪ，，黼

围３空间稳定作用示意囤

上面介绍的表面活性剂提高农药水悬浮剂分散稳定性的三种途径在实际的农药水悬浮剂体系中可能会两种或三种稳定作用兼而有之。了解表面活性剂提高农药水悬浮剂分散稳定性的机理，可使我们在农药水悬浮剂的研究开发中，更加有效地选择使用表面活性剂。

３．２农药水悬浮剂研究开发中常用的润湿分散剂

用于农药水悬浮剂研究开发中的润湿分散剂一般需满足以下条件：

吸附，并能显著提高农药水悬浮剂的分散稳定性；

（１）阴离子表面活性剂（１）能在分散的农药粒子上稳定（３）环境相容（２）不降低农药有效成分的生物活性；性好。Ｉ：Ｉ前，在农药水悬浮剂的研究开发中常用的润湿分散剂主要有以下几种类型。

在农药水悬浮剂的研究开发中常用的阴离子表面活性剂通常有烷基苯磺酸盐、芳基酚硫酸酯钠、萘磺酸钠甲醛缩合物，脂肪酰胺Ｎ一甲基牛磺酸盐，烷基丁二酸酯磺酸盐等。

（２）非离子表面活性剂

在农药水悬浮剂的研究开发中常用的非离子表面活性剂的品种有：烷基酚、芳基酚聚氧乙烯醚；脂肪醇聚氧乙烯醚，聚氧丙烯基环氧乙烷加成物等。

（３）大分子表面话性剂

某些大分子表面活性剂如木质素磺酸盐及其改性物，烷基聚糖或糖醚能显著提高农药水悬浮剂的分散稳定性，而且其在环境中易于被生物降解，正愈来愈多地应用在农药水悬浮剂的应用开发中。

（４）“梳子”型聚合物表面活性剂

、一类结构新颖的聚合物表面活性剂表现出与原药间较强的吸附力和良好的水稳定性。这类新型的聚合物表面活性剂一般具有“梳子”型结构，在很长的疏水主链上连着许多聚环氧乙烷支链，其结构如下图所示：

图４“梳子”型聚台物表面活性剂结构示意图

这类聚合物表面活性剂的分子量一般大于２００００，因其具有很长的疏水主链和很多亲水支链，所以其在原药界面的吸附很牢固并且有良好的水稳定性，这类聚合物表面活性剂在水基化新剂型农药产品中表现出良好的性能，并能提供长期稳定性。

３．３农药水悬浮剂研究开发中润湿分散剂的选择

要得到性能良好的农药水悬浮剂，选择适当的表面活性剂配方至关重要。由于农药原药品种繁多，其分子结构、理化性能千差万别。在农药水悬浮剂的研究开发中，表面活性剂的选择亦十分复杂，下面几点仅供参考。

（Ｉ）在农药水悬浮剂中起分散稳定作用的表面活性剂必须能在原药粒子界面吸附，其吸附稳定性愈好。其农药水悬浮剂的分散稳定性便越好。表面活性剂在农药原药表面上的吸附状况主要取决于其疏水基上的吸附活性基团的数目，同一表面活性剂分子上含多个吸附活性基团，便可在同一个农药原药粒子上形成多点吸附，吸附稳定性好，可为农药水悬浮剂提供长期的分散稳定性。（２）离子型表面括性剂与非离子表面活性剂复配可提高其分散稳定性

第六届奎国农药交流套论文幕２１

离子型表面活性剂在原药粒子上吸附，可使粒子表面带电，从而在原药粒子间产生静电排斥，有利于其分散稳定性，然而单用离子型表面活性剂时，吸附在同一原药粒子上的表面活性分子由于静电斥力而难以形成致密吸附层，不能产生有效的“空间位阻’’，若配以适当的非离子表面活性剂插入已吸附的离子表面括性分子之间，离子和非离子表面活性剂共同在原药粒子界面上形成致密吸附层，为分散的原药粒子间同时提供静电排斥和空间位阻，从而使农药水悬浮剂具有良好的分散稳定性。

（３）对润湿分散剂配方的评价

一个好的润湿分散剂配方应保证农药水悬浮剂的药物颗粒粒径大小及其分布在贮藏过程中基本保持不变。

４农药水悬浮剂的悬浮稳定性

４．１农药水悬浮剂在重力作用下的沉降

农药水悬浮剂中分散的药物颗粒粒径一般为０．５～５ｖｍ。平均粒径２—３ｖｍ，属于粗分散体系。粗分散体系在重力作用下易沉降，为悬浮不稳定体系。

忽略分散的药物颗粒间的相互作用，农药水悬浮剂中分散的药物颗粒在介质中的沉降可用Ｓｔｏｋｅｓ公式估算：

“＝三！生∑』生曼３ｔ．鞋。ｋ雕公式

＊一祝降速率；，－药物颗粒半径；瑚度；ｐ—介质黏度；ｇ一重力加速度。ｇ殳，ｏ－，００＝５００

ｍＰａ・Ｓ

表ｌ不同粒径，的农药颗粒在介质中沉降ＩＯ厘米所需时间ｔｋｇ・ｎｌ－３，口＝１００

上述计算结果表明，农药颗粒在介质中沉降与农药颗粒的粒径密切相关，所以，在农药水悬浮剂的加工中，保持农药颗粒在适当大小的范围内，并保证贮藏过程中粒径不变至关重要。

即使将农药颗粒粒径控制在１微米，农药颗粒沉至容器底部只需１０６天（三个半月）。

如何才能使农药水悬浮剂在贮藏过程中不沉降（不分层）呢？

４．２农药水悬浮剂的触变结构和流变特性

我们在研究中发现，要使农药水悬浮剂在贮藏过程中不沉降（不分层），必须使农药水悬浮剂形成一定结构。在静止时，这种结构能承托药物颗粒阻碍其沉降，使农药水悬浮剂在贮藏过程中不沉降，不分层，保持其悬浮稳定性；在一定外力（如摇动）作用下，其结构被破坏，可恢复其流动性而易于倒出。

农药水悬浮剂的这种结构强度必须适当，结构太弱不能达到承托药物颗粒阻碍其沉降的目的；结构太强，经摇动不能破坏时，则难以从包装物中倒出。农药水悬浮剂的这种结构强度可通过其流变特性的测定来研究。

４＿３农药水悬浮剂的结构调节剂

为了使农药水悬浮剂能形成一定的触变结构，需加入一定的结构调节剂。常用的结构调节剂有水合性强的无机物，如膨润土、硅酸铝镁等；某些亲水性好的高分子聚合物如聚乙烯醇、羧甲基纤维素钠、黄原酸胶、聚炳烯酸钠、可溶性淀粉等在介质水中形成一定结构，可有效地阻碍药物颗粒的沉降，使其保持较好的悬浮稳定性。

近年来，我们根据农药水悬浮剂悬浮稳定性的研究结果调制出一种结构调节剂，使悬浮剂产品可形成一定的触变性结构，较好地解决了某些农药水悬浮剂悬浮稳定性差的问题。

优秀论文

５展望

农药水悬浮剂由于其环境相容性好、药效高、成本低、加工使用安全，若能解决其稳定性问题，该剂型必将有很大的发展潜力。参考文献（略）