高電解質(zhì)體系農(nóng)藥制劑配方的開發(fā)

鐘 玲，陸 威

（陶氏化學(xué)（中國）投資有限公司亞太區(qū)研發(fā)中心，上海 201203）

草銨膦（glufosinate-ammonium）為廣譜滅生性苗后除草劑，具有內(nèi)吸傳導(dǎo)活性，它可用于果園、葡萄園、非耕地、馬鈴薯田等防除一年生和多年生雙子葉雜草、禾本科雜草和莎草等，對一些多年生惡性雜草有優(yōu)異的防除效果[1-2]。目前，國內(nèi)草銨膦產(chǎn)品劑型以水劑為主，如10%、18%、20%、50%和200 g/L等。近年來，為提高防治效果，草銨膦常與其他選擇性除草劑如精喹禾靈、烯草酮混用。為方便農(nóng)民使用并達(dá)到最優(yōu)的防治效果，草銨膦與其他除草劑按一定優(yōu)選比例復(fù)配的農(nóng)藥配方研究引起了行業(yè)的廣泛關(guān)注。眾所周知，草銨膦以有機(jī)鹽的形式存在，在水相中有很高的溶解度，而與其復(fù)配使用的其他除草劑大多在水中的溶解度較低。因此，根據(jù)復(fù)配制劑中其他除草劑的理化性質(zhì)，先制備成懸浮劑（SC）、水乳劑（EW）、微乳劑（ME）等，再與草銨膦水劑復(fù)配得到最終成品。但當(dāng)草銨膦含量較高時(shí)，其高含量的電解質(zhì)溶液很容易引起配方的不兼容，導(dǎo)致制劑出現(xiàn)分層、破乳、析晶等配方不穩(wěn)定問題。本試驗(yàn)以22%精喹·草銨膦SC（2%精喹禾靈＋20%草銨膦）配方開發(fā)為例，開發(fā)出適用于高電解質(zhì)配方體系的助劑解決方案。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

草銨膦原藥（94.4%）、精喹禾靈原藥（97.5%），河北威遠(yuǎn)生物化工股份有限公司；乙羧氟草醚原藥（92.8%），青島清原農(nóng)冠抗性雜草防治有限公司。烷基醇烷氧基非離子型潤濕劑TERGITOLTMW-600，EO/PO聚醚分散劑DOWFAXTMD-800，聚羧酸鹽分散劑POWERBLOXTMD-305、D-205，磷酸酯類增溶劑TRITONTMH-66，有機(jī)硅類消泡劑XIAMETERTMAFE-1520，均由陶氏化學(xué)公司提供。增稠劑黃原膠為市售產(chǎn)品。

1.2 試驗(yàn)方法

本試驗(yàn)采用濕法研磨，按配方稱量各物料，在立式砂磨機(jī)中將物料粉碎至D50值小于5 μm，檢測分析其他指標(biāo)，并包裝。具體步驟如下：1）將原藥、潤濕劑、分散劑和消泡劑按配比稱量，連同水加入到砂磨釜中進(jìn)行磨研。2）研磨約2 h后，將增稠劑、防凍劑及剩余水加入進(jìn)行調(diào)制，得到白色均相懸浮劑。3）取樣分析，過濾并包裝。

將懸浮劑在（54±2）℃烘箱中貯存14d，（0±2）℃貯存7 d后，恢復(fù)至室溫，測定其理化性能指標(biāo)。

2 結(jié)果與討論

草銨膦和精喹禾靈的理化性質(zhì)如表1所示。精喹禾靈具有相對較高的熔點(diǎn)和較低的溶解度，符合制備懸浮劑的條件[3]。草銨膦在水中的溶解度大于500 g/L，適合制備成水劑。在本試驗(yàn)中，先制備精喹禾靈懸浮劑，再將草銨膦原藥溶解到懸浮劑中制得成品。在最終配方中，草銨膦的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%，因此在制備精喹禾靈懸浮劑時(shí)，設(shè)定其總量占最終配方的70%，其余10%為水，或者加入其他助劑用來提高配方穩(wěn)定性。

表1 草銨膦和精喹禾靈理化性質(zhì)[2]

2.1 精喹禾靈SC的制備

確定精喹禾靈用量為2%（折百）、消泡劑用量為0.3%，增稠劑黃原膠用量為0.2%，水補(bǔ)足至懸浮劑總量的70%，對精喹禾靈SC進(jìn)行潤濕分散劑篩選，結(jié)果如表2所示。試驗(yàn)結(jié)果表明，以配方4制備的懸浮劑冷貯和熱貯穩(wěn)定性良好，而以其他配方配制的懸浮劑熱貯后出現(xiàn)不同程度的分層。比較配方1和配方2可以發(fā)現(xiàn)，將DOWFAXTMD-800質(zhì)量分?jǐn)?shù)從2%提高到3%，有利于制劑熱貯穩(wěn)定性的提高；比較配方2和配方3可以看出，潤濕劑TERGITOLTMW-600質(zhì)量分?jǐn)?shù)從0.5%提高到1.0%，制劑分層現(xiàn)象加劇。由于配方中精喹禾靈的含量較低，潤濕劑的需求相對較少。當(dāng)潤濕劑用量超過所需時(shí)，潤濕劑可能會(huì)和分散劑形成競爭，在原藥顆粒表面替代部分分散劑，從而導(dǎo)致配方的穩(wěn)定性降低[4]。

表2 精喹禾靈SC潤濕分散劑篩選結(jié)果

2.2 22%精喹·草銨膦SC的制備

在上述配方的基礎(chǔ)上，加入草銨膦原藥，以及不同用量的TRITONTMH-66、水等，攪拌后觀察制劑的外觀和貯存穩(wěn)定性，結(jié)果見表3。

表3 22%精喹·草銨膦SC優(yōu)化配方篩選

根據(jù)配方5～配方10配制的制劑均為均勻、白色至淡黃色液體。在配方1的基礎(chǔ)上，只加入草銨膦原藥和水得到配方5，草銨膦可以完全溶于其中，形成均勻、可流動(dòng)的分散液。但熱貯14 d后，樣品出現(xiàn)了明顯分層，上層為黃色渾濁液體；低溫貯存7 d后，制劑樣品中出現(xiàn)明顯的固體析出物。草銨膦的存在提高了配方體系的電解質(zhì)濃度，但由于大部分助劑的耐鹽性較差，助劑可能從體系中析出，從而導(dǎo)致配方存在不穩(wěn)定現(xiàn)象。為解決助劑在高電解質(zhì)體系中的不穩(wěn)定問題，TRITONTMH-66被引入體系。TRITONTMH-66是小分子的磷酸酯類表面活性劑，具有出色的增溶作用，可提高助劑在高電解質(zhì)體系中的兼容性，從而起到提高配方穩(wěn)定性的作用。從表3中配方6可以看出，當(dāng)TRITONTMH-66用量為5%時(shí)，制劑熱貯穩(wěn)定性有了明顯提升，僅表層出現(xiàn)約1%的分層；經(jīng)過7 d的冷貯測試，配方表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性。但當(dāng)TRITONTMH-66用量提升到10%時(shí)，配方7所得制劑冷貯后黏度變大，外觀呈膠狀。

配方8、9、10在配方2、3、4的基礎(chǔ)上，分別加入草銨膦原藥和5%的TRITONTMH-66。3個(gè)配方所得制劑都表現(xiàn)出均勻的外觀以及合格的冷貯和熱貯穩(wěn)定性。此試驗(yàn)結(jié)果也表明，TRITONTMH-66對不同類型的助劑都有較好的增溶效果，進(jìn)而提高配方的貯存穩(wěn)定性。

按照同樣方法，草銨膦與乙羧氟草醚的復(fù)配懸浮劑被成功開發(fā)。綜合各項(xiàng)篩選試驗(yàn)結(jié)果，確定了25%乙羧·草銨膦SC優(yōu)化配方為：乙羧氟草醚1.5%（折百）、草銨膦23.5%（折百）、潤濕劑TERGITOLTMW-600 1%、DOWFAXTMD-800 2%、POWERBLOXTMD-305 0.3%、TRITONTMH-66 5%、消泡劑0.3%、黃原膠0.2%，水補(bǔ)足至100%。TERGITOLTMW-600為潤濕劑，DOWFAXTMD-800和POWERBLOXTMD-305為分散劑，TRITONTMH-66為增溶劑。所制制劑的熱貯和冷貯穩(wěn)定性均合格。值得關(guān)注的是，乙羧氟草醚的熔點(diǎn)為65℃，對于制備懸浮劑配方來說屬于低熔點(diǎn)的原藥體系。在使用配方6中的助劑組合時(shí)，同樣表現(xiàn)出理想的貯存穩(wěn)定性。綜合以上試驗(yàn)結(jié)果，本研究中開發(fā)的方法和助劑配伍可適用于不同原藥體系。

3 結(jié)論

本文研究了適用于高電解質(zhì)農(nóng)藥配方的助劑解決方案。試驗(yàn)結(jié)果表明，在草銨膦的存在下，配方容易出現(xiàn)分層等不穩(wěn)定問題。磷酸酯類增溶劑加入到配方體系中可提高助劑在高電解質(zhì)體系中的穩(wěn)定性。在一定添加范圍內(nèi)，增溶劑的加入可以明顯提高配方的貯存穩(wěn)定性。同時(shí)，本研究中的解決方案對不同的助劑類型及不同的原藥體系都有較好的適應(yīng)性。除懸浮劑外，此研究工作也被嘗試用于其他劑型中，如水乳劑和微乳劑，均達(dá)到了穩(wěn)定性良好的效果。