以大豆油為介質24%煙嘧·莠去津OD助劑的研究

董秀蓮，胡國耀，花文東，韋振力，張 博，任天瑞

（上海師范大學化學與材料科學學院教育部資源化學重點實驗室，上海 200234）

OD是一種或幾種原藥在油類溶劑中將其有效成分均勻分散于非水介質中，通過表面活性劑和黏度調節(jié)劑形成高度分散且穩(wěn)定的懸浮液體制劑[1]。因其可能含有被溶解的其他有效成分，所以使用前需用水稀釋[2-3]。由于其分散性好，藥效能被發(fā)揮充分，性能趨于穩(wěn)定，黏著性良好，在靶標物增效中作用顯著，是一種極具潛力的農藥新劑型，成為當下制劑的研究熱門[4]。使用油類作為分散介質，可降低農藥對環(huán)境的污染，顯著提高有效成分的內吸性與滲透性，進而明顯改善藥效，為此得到迅速發(fā)展[5]。因農藥制劑在使用技術與施用方式上的創(chuàng)新，OD將會發(fā)展得更為迅猛[6]。

煙嘧磺隆為磺酰脲類除草劑，具有內吸傳導性，在植物的葉、莖及根部迅速吸收并傳導；莠去津為三嗪類除草劑，它的特點是以根吸收為主，易產(chǎn)生抗藥性，常與其他除草劑復配使用[7]。本實驗以大豆油為分散介質篩選乳化劑及分散劑，制備24%煙嘧·莠去津OD，該制劑對玉米田中禾本科雜草、莎草科雜草及闊葉型雜草藥效顯著，且用藥量少、成本低，對人、牲畜安全。因兩者作用機理不同，還能延緩其抗藥性產(chǎn)生，為其復配藥劑的合理使用提供科學依據(jù)。

1 實驗部分

1.1 試劑與儀器

莠去津原藥（97%）、煙嘧磺隆原藥（95%），浙江中山化工集團股份有限公司；大豆油，上海嘉里食品工業(yè)有限公司；有機膨潤土，浙江安吉天龍有機膨潤土有限公司；分散劑SD-206、SD-208（含量≥95%），上海是大高分子材料有限公司；乳化劑S-80、T-85，廣東潤華化工有限公司；LAE-9、A-105，江蘇省海安石油化工廠；AEO-20，南通希旺化工有限公司；農乳600#，國藥集團；24%煙嘧·莠去津（市售）；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；Zetasizer Nano ZS，英國馬爾文儀器有限公司；EYELASB-1000恒溫水浴槽，東京理化器械株式會社；UPR-II型臺上式超純水機，成都優(yōu)普水處理工程有限公司；電熱鼓風干燥箱，上海姚氏儀器設備廠；自制立式圓底砂磨機、JL-1156型激光粒度分布測試儀，成都精新分體測試設備有限公司；250 mL具塞量筒，上海禾氣玻璃儀器有限公司。

1.2 實驗方法

1.2.1 工藝流程及操作步驟

制備24%煙嘧·莠去津OD的操作流程如圖1所示。

圖1 制備24%煙嘧·莠去津OD的操作流程

按照配方的比例，使用濕法研磨技術，先將定量的油基、乳化劑、分散劑、增稠劑、原藥按相應順序進行投放，再進行150 s左右的預分散，最后研磨，將其倒入砂磨機中研磨2～3 h。用激光粒度分析儀進行檢測，直至D90值不大于5 μm即停止研磨，過濾后可得24%煙嘧·莠去津OD。

1.2.2 指標測定方法

懸浮率的測定：按照《農藥懸浮率測定方法》（GB/T 14825—2006）進行。粒度的測定：用激光顆粒分布測量儀檢測，要求平均粒徑為3～5 μm。流變性能及黏度測試：采用PP50型平板夾具，設置溫度為25℃。Zeta電位測試：使用Zetasizer Nano ZS測試其Zeta電勢（25℃）。按文獻[8-9]方法測試傾倒性，將混勻的試樣置于已稱量的量筒中（包括塞子），至量筒體積的4/5處，塞緊磨口塞，稱量，放置6 h。打開塞子，將直立的量筒旋轉135°，傾倒60 s。再倒置60 s，重新稱量量筒和塞子。將相當于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，按上述操作傾倒內容物，第3次稱量量筒和塞子，傾倒后的殘留率R（%），按式（1）計算。

式中：m1為量筒、磨口塞和試樣的質量，g；m2為傾倒后量筒、磨口塞和殘余物的質量，g；m0為量筒和磨口塞恒重后的質量，g。

2 結果與分析

2.1 乳化劑的篩選

將24%煙嘧·莠去津OD滴入水中，其介質大豆油通過乳化劑被乳化。分別對表1中的幾種乳化劑進行測試，添加量10%，所得結果見表1。

表1 不同乳化劑對介質大豆油的乳化狀態(tài)

由表1可見，以A-105復配所得乳化劑對大豆油的乳化性能較單一乳化劑效果好。通過A-105與S-80復配，乳化效果明顯提高，但顆粒較大，有待改善。以A-105與S-80復配為主體對其用量進行篩選，結果見表2。

表2 復配乳化劑用量對介質大豆油的乳化狀態(tài)及制劑在水中的分散性

由表2可見，A-105與S-80復配（體積比7∶3），添加量為18%時，乳化劑的乳化性能達到最好。陶婉君等[10]研究乳化劑時指出，在乳化體系中影響其相行為的主要因素是乳化劑，乳化劑使得界面膜的流動性得以增加，對于界面張力的降低起到輔助作用。因此，A-105與S-80乳化劑的選擇及其配比分析可保證大豆油得以乳化，用量過小會導致乳化不充分，有浮油存在。同時幾種乳化劑配比不同會使HLB值有所變化，進而乳化性能有所調整，與乳化劑單獨使用有區(qū)別[11]。

2.2 分散劑的篩選

2.2.1 分散劑種類的篩選

選擇SD-208、SD-206、600#作為本實驗分散劑的研究對象，并與空白對照及市售24%煙嘧·莠去津OD進行對比分析。其分散劑添加量2%，A-105與S-80復配（體積比7∶3）添加量為18%，有機膨潤土添加量為2%，大豆油補足，于常溫條件下放置7 d測定其平均粒徑、Zeta電勢、黏度與懸浮率（表3）。

表3 添加不同分散劑的制劑各項性能指標

由表3可見，在乳化劑及用量已知的情況下，通過改變分散劑制備的OD，其粒徑差別不大；從Zeta電勢對比分析來看，SD-208、600#及市售樣品絕對值較其他處理明顯增大，SD-208的Zeta電勢略低于市售樣品，制劑的Zeta電勢絕對值越大，分散性能越好[12]；與空白對照相比，空白對照的黏度值最大；添加不同分散劑的制劑黏度值降低層次不齊，SD-208與600#可明顯降低黏度值，降黏作用越明顯說明分散作用越好[12]。根據(jù)懸浮率對比分析，以SD-208作為分散劑，其有效成分懸浮率最高。故選擇SD-208作為以大豆油為介質24%煙嘧·莠去津OD的潤濕分散劑。

2.2.2 分散劑用量的篩選

以SD-208為分散劑，通過添加不同質量分數(shù)（0.5%、1.0%、1.5%、2.0%、2.5%）的分散劑來對比分析，選擇適宜用量，于常溫條件下放置7 d測定制劑的平均粒徑、黏度、懸浮率，結果見表4。

表4 分散劑SD-208不同含量的制劑各項性能指標

隨著不同含量潤濕分散劑的加入，制劑體系的黏度值存在相對最低值。在潤濕分散劑質量分數(shù)為2.0%時最低，說明當分散劑質量分數(shù)為2.0%時分散性最好。分散劑質量分數(shù)增至2.5%時黏度值增大，其流動性能變差，在此可引入擴散速率來解釋[13]。

式中：dc/dt為粒子擴散速率；dc/dx為濃度梯度；D為擴散系數(shù)；R、T、L都是常數(shù)；η為黏度；r為粒子半徑。結合式（1）與（2）可看出粒子擴散速率與粒徑、制劑黏度成反比。

王寶輝等[14]研究指出，制劑中黏度值越低，表明潤濕分散劑的潤濕分散性能越好。豐平等[15]研究表明，分散劑加入量過低時，粉體表面不能完全被包裹，粒子間由于吸附不足發(fā)生絮凝，致使制劑的黏度值增大；當分散劑加入量過大時，分子鏈間產(chǎn)生橋連作用，此時粒子重新團聚在一起，黏度值增大。顏梅[16]發(fā)現(xiàn)黏度值越大的OD，抗水能力越強；黏度值越低，分子間作用力減弱，更容易乳化，分散性增強。所以適當降低制劑的黏度值與粒徑可保證在24%煙嘧·莠去津OD穩(wěn)定性良好的基礎上提高其分散性能。

2.2.3 分散劑觸變性分析

觸變現(xiàn)象是流變體內部某些觸變性材料在機械作用下呈現(xiàn)的一種內部結構的變化過程，改善OD的觸變性對其穩(wěn)定性、傾倒性及運輸有積極的作用[17-18]。穩(wěn)定性好的OD均具有一定的觸變結構[19]。三段式觸變性測試能很好地反映體系的觸變性[20]。通過25 s的初始恒定低速剪切（0.25 s-1），再進行10 s的高速剪切（1 000 s-1），然后恒定低速剪切（0.25 s-1）回復，結果如圖2所示。表5為市售產(chǎn)品及不同分散劑體系的三段式剪切結構回復速率的流變數(shù)據(jù)。

圖2 熱儲后OD的三段式曲線

結合圖2可見，SD-208與市售樣品前25 s的黏度值接近，經(jīng)過高速剪切后SD-208表現(xiàn)出良好的結構回復性，可由表5數(shù)據(jù)驗證。對比不同的分散劑樣品可以發(fā)現(xiàn)，市售產(chǎn)品的結構回復率最低，經(jīng)過10 s后結構回復率超過50%。由表5可見，15 s后，樣品的結構回復率均已超過50%，顯示出良好的觸變性。三段式觸變測試中，分散劑對流體觸變性能的影響可以用雙電層和空間位阻機理解釋[21]。當OD黏度變小，顆粒間的空間位阻和靜電排斥力變大，空間網(wǎng)絡結構變弱，觸變性變小，破壞后回復時間減少[22]。快速的結構回復率能有效防止OD樣品的分層、析油等物理穩(wěn)定性問題出現(xiàn)，減少灌裝過程中樣品在灌裝口滴落造成的環(huán)境污染。在灌裝過程中，快速的結構回復率可以保證樣品在灌裝口處不滴落，減少對環(huán)境的污染，并且OD的結構回復率快可以防止分層。但是回復率過快不利于傾倒，傾倒殘留率不容易達標；回復率越快的樣品，傾倒殘留率越大。SD-208體系傾倒殘留率和結構回復率最優(yōu)。

表5 三段式流變學和傾倒性測試結果

3 結論

通過乳化劑的初篩及利用表面活性劑復配，篩選出適合以大豆油為介質的乳化劑。其分散劑通過測定黏度、流變性能、懸浮率、粒徑與Zeta電勢值，篩選出分散劑SD-208。將其應用在以大豆油為介質的24%煙嘧·莠去津OD中，制備的OD黏度值最好，Zeta電勢絕對值最大，結構回復率最高，說明其三維空間最穩(wěn)定。乳化劑及分散劑的篩選研究對流變性能及配方篩選具有良好的借鑒作用。