農(nóng)藥水分散粒劑專利技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢綜述

史愛民

(國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇蘇州 215000)

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農(nóng)藥水分散粒劑專利技術(shù)現(xiàn)狀及其發(fā)展趨勢綜述

史愛民

(國家知識產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作江蘇中心，江蘇蘇州 215000)

以農(nóng)藥水分散粒劑為主題，從水分散粒劑的開發(fā)、制備工藝、技術(shù)改進(jìn)尤其是助劑的優(yōu)化等方面，通過在專利數(shù)據(jù)庫中進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)檢索系統(tǒng)分析了國內(nèi)外近30年在該領(lǐng)域的的專利申請情況，并比較了國內(nèi)外的差異。

水分散粒劑；農(nóng)藥劑型；專利

農(nóng)藥劑型是指農(nóng)藥制劑的形態(tài)，它是根據(jù)藥劑的特點和防治對象的需要，使其在特定的條件下能發(fā)揮最佳使用效果加工而成的。通過農(nóng)藥劑型的加工可改變農(nóng)藥的物理性狀、優(yōu)化農(nóng)藥生物活性、使高毒農(nóng)藥低毒化、控制原藥釋放速度、擴(kuò)大使用方式和用途、提高對施用者的安全性、延緩對靶標(biāo)生物抗藥性、減少環(huán)境污染等[1]。傳統(tǒng)的農(nóng)藥劑型對我國乃至世界農(nóng)業(yè)的發(fā)展作出了巨大貢獻(xiàn)，但是粉劑、顆粒劑、乳油和可濕性粉劑等傳統(tǒng)農(nóng)藥劑型都存在不可忽視的缺陷，例如粉劑使用時粉粒會產(chǎn)生漂移現(xiàn)象，導(dǎo)致藥劑有較大的損失，并且對環(huán)境也不利；顆粒劑使用范圍狹窄，多為根部施藥防治地下害蟲；乳油含有相當(dāng)量的有毒的揮發(fā)性有機(jī)溶劑(如甲苯、二甲苯等)，存在易燃、易爆和中毒的危險，易產(chǎn)生藥害、污染環(huán)境和貯運(yùn)不安全等問題；可濕性粉劑由于其粒度很細(xì)，生產(chǎn)和使用中往往出現(xiàn)粉塵飛揚(yáng)現(xiàn)象，不僅危害人體健康，還會造成環(huán)境污染[2]。

鑒于上述傳統(tǒng)劑型所存在的缺陷，加上人們對環(huán)境安全愈加重視，開發(fā)水性化、低毒化、無粉塵、緩釋化的環(huán)境友好型農(nóng)藥新劑型顯得尤為重要。水分散粒劑、水乳劑、懸浮劑、懸乳劑、微膠囊被 FAO 認(rèn)定為環(huán)保型制劑，水分散粒劑是水性化、低毒化、無粉塵的體現(xiàn)，具有很好的發(fā)展前景。筆者綜述了農(nóng)藥水分散粒劑專利技術(shù)及其發(fā)展趨勢，旨在為進(jìn)一步改進(jìn)農(nóng)藥水分散粒劑提供借鑒。

1 農(nóng)藥水分散粒劑的提出及發(fā)展

世界上第1個農(nóng)藥工業(yè)化水分散粒劑產(chǎn)品分別是在20世紀(jì)80年代初由瑞士汽巴-嘉基公司生產(chǎn)的阿特拉津除草劑(商品名Atrex Nine-O，90% WDG)和美國杜邦公司生產(chǎn)的嗪草酮除草劑(商品名LEXONE DF，75% DF)[3]。

自20世紀(jì)80年代的農(nóng)藥學(xué)術(shù)會議和論文中，就正式明確了WG的定義和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。美國在20世紀(jì)80年代中后期雖用DF之名，實際上已選取WG之內(nèi)涵。1996年，全球農(nóng)作物聯(lián)合會訂出了主要農(nóng)藥劑型類型和代碼，也確定水分散粒劑代碼為WG。我國農(nóng)藥登記部門也正式作出規(guī)定，統(tǒng)一用WG名稱，不再用DF名稱登記?，F(xiàn)在的WG是指一種干的、有一定強(qiáng)度和細(xì)度、粉塵少、能自由流動、均勻粒子組成的粒劑；當(dāng)加入到水中稀釋，很少攪拌迅速崩解，在水中再分散得到粒徑分布接近于起始粉或懸浮液制造時粒徑(1～10 μm，最好低于5 μm)。

自20世紀(jì)80年代以來，美國、英國、法國、瑞士等國家相繼開發(fā)出75%苯磺隆、50%酰嘧磺隆、20%醚磺隆、90%敵草隆、20%撲滅津、70%代森聯(lián)、80%滅菌丹水分散粒劑等產(chǎn)品。我國也有印楝素、甲氨基阿維菌素苯甲酸鹽、抗蚜威、高滲吡蟲啉水分散粒劑等產(chǎn)品研制成功的報道。特別是20世紀(jì)90年代以來，國內(nèi)外水分散粒劑的專利數(shù)量迅速增長。由圖1可知，20世紀(jì)80年代之前，水分散粒劑的專利申請量很少，80～90年代申請量開始增加，且基本都是國外申請，到21世紀(jì)初，水分散粒劑的申請量呈現(xiàn)井噴式增長，尤其是國內(nèi)申請量的增加在短短十幾年的時間內(nèi)趕超過國外。

圖1 水分散粒劑全球?qū)＠暾埖哪甏植?/p>

由圖2可知，國內(nèi)涉及水分散粒劑的專利申請最早出現(xiàn)于1997年，2007年以前每年的申請量較小，從2007年開始，涉及水分散粒劑的專利申請量迅猛增加，基本呈現(xiàn)出遞增的趨勢，其中2012年的申請量達(dá)到歷史最高的98件，2012年以后的數(shù)據(jù)由于部分申請尚未公開的原因，并不準(zhǔn)確，暫未統(tǒng)計，但從整體上可以判斷，依然呈現(xiàn)逐年增長的趨勢。

2 農(nóng)藥水分散粒劑的配方組成

水分散粒劑通常由以下幾部分組成：活性成分、潤濕劑、分散劑和粘結(jié)劑、崩解劑、其他添加劑，以及填料。

圖2 國內(nèi)水分散粒劑專利申請的年代分布

2.1 活性成分——農(nóng)藥原藥水分散粒劑的配制對農(nóng)藥原藥的要求不高，液體、固體、水溶性、非水溶性的原藥都能制備成水分散粒劑。21世紀(jì)初，國內(nèi)專利申請中出現(xiàn)了生物農(nóng)藥、植物生長調(diào)節(jié)劑的水分散粒劑，同時還出現(xiàn)了傳統(tǒng)農(nóng)藥與生物農(nóng)藥、傳統(tǒng)農(nóng)藥與植物生長調(diào)節(jié)劑復(fù)配的水分散粒劑。由圖3可知，國內(nèi)水分散粒劑專利中的農(nóng)藥活性成分主要是傳統(tǒng)農(nóng)藥，生物農(nóng)藥、植物生長調(diào)節(jié)劑所占比例很少，該種農(nóng)藥活性成分比例的不均衡原因主要有3個方面：傳統(tǒng)農(nóng)藥的防治效果一般優(yōu)于生物農(nóng)藥；生物農(nóng)藥、植物生長調(diào)節(jié)劑的品種較少；生物農(nóng)藥、植物生長調(diào)節(jié)劑的助劑篩選難度較大。

圖3 國內(nèi)水分散粒劑專利中農(nóng)藥活性成分分布

2.2 分散劑的選擇與要求分散劑是水分散粒劑中最重要的助劑，既要幫助水分散粒劑進(jìn)入水中分散，又要防止它們重新聚集，保證懸浮狀態(tài)，分散劑對顆粒的崩解有時也有幫助。常用的分散劑有木質(zhì)素磺酸鹽、萘磺酸鈉甲醛縮合物、烷基酚乙氧基化合物、多芳基酚乙氧基化磷酸酯、EO-PO嵌段共聚物和聚羧酸鹽等。市場上成熟的WG專用助劑有Akzonobel公司開發(fā)的morewet系列助劑，包括萘磺酸鹽單劑和萘磺酸鹽混合劑，具有良好的潤濕分散作用；Huntsman公司開發(fā)的烷基磺酸鹽類復(fù)合型表面活性劑WLNO系列、羧酸鹽類陰離子表面活性劑Tersperse?系列；Diamond shamrock公司開發(fā)的Sellogen系列助劑。

關(guān)于水分散粒劑中分散劑的選擇，現(xiàn)階段還需要針對不同農(nóng)藥活性成分通過試驗篩選，沒有成熟完整的理論模式來測算指導(dǎo)。

另外，潤濕劑、崩解劑、粘結(jié)劑、填料等農(nóng)藥助劑的選擇也會影響水分散粒劑的配制及其懸浮時的穩(wěn)定性。

3 農(nóng)藥水分散粒劑助劑的應(yīng)用和發(fā)展

多年來，水分散粒劑助劑的發(fā)展主要集中在復(fù)配助劑、開發(fā)適合生物農(nóng)藥的助劑以及合成新的分散劑。

3.1 復(fù)配助劑北興化學(xué)工業(yè)株式會社[4]公開了使用陰離子表面活性劑和非離子表面活性劑能夠明顯提高水分散粒劑的崩解性、分散性。

赫斯特化學(xué)公司[5]公開了在使用除草劑和植物生長調(diào)節(jié)劑水分散粒劑時，將固體表面活性劑(例如十二烷基硫酸鈉)和銨鹽(例如硫酸銨)混合作為潤濕劑，分散效果得到提高。

巴斯夫公司[6]公開了使用可溶性膜(PVA、硅酸鈉、烷基纖維素等材料組成)噴霧包衣水分散粒劑，可降低或消除農(nóng)藥在包裝袋中的殘留，且不影響藥效；江蘇省農(nóng)藥研究所股份有限公司[7]公開了一種分散組合物，由萘磺酸鹽和聚羧酸鹽組成，萘磺酸鹽的結(jié)構(gòu)式見圖4。該分散組合物具有快速崩解和助懸浮性，并具有較好的通用性。

注：R為H、CH3、C4H9、ArCH3烷基或芳烷基基團(tuán)。圖4 萘磺酸鹽的結(jié)構(gòu)式

科寧公司[8]公開了一種分散劑組合物，包含一種烷基糖苷和一種木質(zhì)素磺酸鹽，烷基糖苷與木質(zhì)素磺酸鹽的重量比為1∶9～9∶11，該分散劑組合物用于水分散粒劑；該分散劑能夠提高水分散粒劑的穩(wěn)定性、分散性。

3.2 生物農(nóng)藥助劑的開發(fā)赫斯特公司[9]公開了將昆蟲病原菌、礦物油、甘油、氧化鋅、硅酸鎂鋁、二氧化鈦等制成水分散粒劑，克服了微生物制劑室溫下貯存易失活、產(chǎn)品不均勻的缺陷。

湖北省生物農(nóng)藥工程研究中心[10]公開了蘇云金桿菌水分散顆粒劑，其特征在于由蘇云金桿菌原粉、濕潤劑、崩解劑及載體配制而成，各組分重量的百分比為：蘇云金桿菌原粉10%～50%，濕潤劑3%～35%，崩解劑8%～20%，載體30%～77%；所述的濕潤劑是烷基硫酸鹽或烷基苯磺酸鹽類，所述載體是硅藻土、高嶺土、陶土、CaCO3、凹凸棒土，所述的崩解劑是EP-70G、超細(xì)CaCl2。該水分散粒劑克服了蘇云金桿菌制成顆粒劑后不易崩解分散的缺陷。

華南理工大學(xué)[11]公開了一種漏蘆水分散粒劑殺蟲劑，其特征包括漏蘆根提取物5%～54%、分散劑1%～13%、潤濕劑1%～15%、崩解劑7%～26%、粘結(jié)劑2%～19%、穩(wěn)定劑1%～7%、載體20%～74%，其中所述分散劑選自磷酸鹽、二辛基磺基琥珀酸鈉、丙烯酸均聚物鈉鹽的1種或多種，潤濕劑選自木質(zhì)素磺酸鈉、月桂醇硫酸鈉、拉開粉中的1種或多種，崩解劑選自膨潤土、羧甲基纖維素、氯化鋁中的1種或多種。該水分散粒劑崩解速度快，貯存穩(wěn)定性良好。

美國農(nóng)業(yè)部[12]公開了一種水分散顆粒生物防治制劑，包括：①有效量的非產(chǎn)毒或非產(chǎn)黃曲霉毒素的曲霉屬菌株的分生孢子制劑；②羧甲基纖維素鈉；③具有滲透保護(hù)性和粘合性的試劑——海藻糖；④載體試劑——具有與所述分生孢子的尺寸相當(dāng)?shù)某叽缫约熬哂凶銐蛐∫圆粚?dǎo)致噴灑器系統(tǒng)堵塞的尺寸的粘土；⑤營養(yǎng)源——海藻糖。該水分散粒劑使得菌株的生存力無損失，在貯存和野外條件下具有高度穩(wěn)定性。

河南省濟(jì)源白云實業(yè)有限公司、中國科學(xué)院動物研究所、中國農(nóng)業(yè)大學(xué)[13]公開了一種水分散粒劑劑型昆蟲桿狀病毒殺蟲劑，包含核型多角體病毒或/和顆粒體病毒原粉1.0～50.0重量份、載體1.0～70.0重量份、分散劑1.0～20.0重量份、潤濕劑0～20.0重量份、崩解劑1.0～20.0重量份、光保護(hù)劑0.5～20.0重量份、粘結(jié)劑1.0～20.0重量份，其中分散劑、潤濕劑選自十二烷基月桂酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、十二烷基硫酸鈉、木質(zhì)素鈉、木質(zhì)素鈣或茶皂素。該水分散粒劑的病毒生物活性保持時間長，田間抗紫外線能力強(qiáng)，同時通過控制加工過程的環(huán)境溫度最大限度地保持了病毒的殺蟲活性。

3.3 分散劑的合成亨斯邁表面活性技術(shù)公司[14]合成了由馬來酸酐低聚物和α-甲基苯乙烷低聚物組成的交替共聚物，該共聚物用于瑪津WG配方中的分散劑，表現(xiàn)了優(yōu)良的分散效果。

帝國化學(xué)工業(yè)公司[15]開發(fā)了一種苯丙烯共聚物，用于擠壓造粒中WG的分散劑，能夠顯著提高WG顆粒的崩解性和懸浮性，還能延長制劑在高溫的貯存期。

北京廣源益農(nóng)化學(xué)有限責(zé)任公司、中化化工科學(xué)技術(shù)研究總院[16]公開了一種農(nóng)藥環(huán)保劑型專用分散劑，其特征在于通過丁烯二酸酐或其衍生物與丙烯酸或其衍生物聚合而成，分子量為1 000～50 000，丁烯二酸酐或其衍生物與丙烯酸或其衍生物摩爾比為0.1～20.0∶0.1～20.0。該分散劑通過高價鈰鹽對直鏈分子進(jìn)行改性，形成梳狀高分子結(jié)構(gòu)，該分散劑能夠提高水分散粒劑的分散性、懸浮性。

阿克佐諾貝爾化學(xué)國際公司[17]公開了用于農(nóng)業(yè)應(yīng)用的分散劑，該分散劑的結(jié)構(gòu)見圖5。

該分散劑能夠使得水分散粒劑在硬水條件下獲得穩(wěn)定的懸浮液。

華南理工大學(xué)[18]公開了一種高分子量中磺化度木質(zhì)素基農(nóng)藥分散劑的制備方法，其采用氯化芐為醚化劑在木質(zhì)素粉料(包括堿法制漿黑液粉、酸析堿木質(zhì)素和酶解木質(zhì)素、高沸醇木質(zhì)素等)中引入芐基，增加木質(zhì)素分子中的苯環(huán)結(jié)構(gòu)，然后加入木質(zhì)素磺酸鹽、甲醛進(jìn)行共聚反應(yīng)。該方法提高了木質(zhì)素磺酸鹽的分子量，使產(chǎn)物的親水基和親油基更趨于兩端分布，獲得的產(chǎn)物在疏水性農(nóng)藥顆粒上具有較強(qiáng)吸附能力和吸附穩(wěn)定性，同時具有良好的分散性、穩(wěn)定性、潤濕性和熱貯性能。

4 水分散粒劑的造粒方法

水分散粒劑的造粒工藝是劑型生產(chǎn)中的核心技術(shù)之一，決定產(chǎn)品質(zhì)量(尤其是崩解和分散速度)、生產(chǎn)成本和生產(chǎn)效率。通常有干法造粒和濕法造粒兩大類，干法造粒包括轉(zhuǎn)盤造粒法、擠壓造粒法、高速混合造粒法等，一般是將農(nóng)藥原藥與其他輔助成分混合均勻后，通過氣流粉碎，造粒成型。濕法造粒有流化床造粒法、流化噴霧干燥造粒、噴霧干燥造粒，一般是將農(nóng)藥有效成分和各種助劑在水中研磨粉碎，調(diào)配成漿料后造粒干燥得到產(chǎn)品[19]。

圖5 分散劑結(jié)構(gòu)

加工農(nóng)藥WG主要有上述6種造粒方法，目前國外最流行和最常用的造粒方法是擠壓造粒法和噴霧干燥法，國內(nèi)多采用擠壓造粒法和流化床沸騰造粒為主。雖然通過不同工藝都可以得到滿意的WG，但是在決定采用何種造粒工藝時，活性成分和添加物的物理化學(xué)性質(zhì)等因素必須先加以考慮，這些因素和不同的加工工藝決定了WG粒子形狀、大小以及粒子的性質(zhì)(例如粉塵性、在水中再分散性)。不同造粒方法在制造條件、產(chǎn)品形狀方面明顯相同，不同造粒工藝的比較見表1。

表1 主要造粒方法

5 結(jié)語

總體而言，水分散粒劑作為一種環(huán)保型的水基劑型，正逐步成為代替DP、WP、EC和SC的主要劑型，尤其在美國和英國，國內(nèi)也正在逐步普及該環(huán)保型劑型。國內(nèi)外對WG的改進(jìn)主要側(cè)重于助劑的復(fù)配、分散劑合成開發(fā)以及開發(fā)適合生物農(nóng)藥的助劑。我國對水分散粒劑的研究起步較晚，市場上WG的助劑主要都是國外專利產(chǎn)品，國內(nèi)專利主要側(cè)重于篩選不同活性成分(包括傳統(tǒng)農(nóng)藥、生物農(nóng)藥、植物生長調(diào)節(jié)劑)的助劑、助劑的復(fù)配，在分散劑合成方面，技術(shù)力量仍然落后于發(fā)達(dá)國家。

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Review of Patent Technology Related to Water Dispersible Granules and Development Trend

SHI Ai-min

(Patent Examination Cooperation Jiangsu Center of the Patent Office, SIPO, Suzhou, Jiangsu 215000)

With pesticide water dispersible granules as theme, from aspects of development, preparation technique, technique improvement, through standard searches in the patent database, the patent application status in the field in recent 30 years at home and abroad was analyzed, the differences were compared.

Water dispersible granules; Pesticide formulation; Patent

史愛民(1986- )，男，江蘇丹陽人，研究實習(xí)員，碩士，從事農(nóng)藥劑型加工研究。

2015-02-03

S 482

A

0517-6611(2015)08-079-04