膨潤土無機(jī)凝膠制備及其在水基農(nóng)藥中的應(yīng)用

雷東升，汪思孝

（蘇州中材非金屬礦工業(yè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，江蘇 蘇州 215011)

膨潤土是以蒙脫石為主要成分的粘土礦物。蒙脫石是由兩層Si-O四面體中間夾一層Al-O(OH)八面體片組成的層片狀含水鋁硅酸鹽礦物，其層間為層間水和可交換性陽離子。將膨潤土經(jīng)過鈉化提純、凝膠性能調(diào)節(jié)、凝膠干燥等工藝制備出的膨潤土無機(jī)凝膠，其在水溶液中可形成非牛頓液體類型的觸變性凝膠，這種礦物無機(jī)凝膠對(duì)于懸浮液的穩(wěn)定性具有重要作用[1-2]。

近年來隨著農(nóng)藥行業(yè)整體產(chǎn)業(yè)升級(jí)，農(nóng)藥劑型中水基農(nóng)藥在農(nóng)藥行業(yè)所占的比重逐年增多。農(nóng)藥水懸浮劑是一種普遍使用的水基農(nóng)藥，一般為非均相粗分散體系，使得其物理穩(wěn)定性變得更加復(fù)雜和不易控制， 造成目前農(nóng)藥水懸浮劑普遍存在貯存析水、稠化、沉積、結(jié)塊等貯存物理穩(wěn)定性不夠、流動(dòng)性不佳等問題， 嚴(yán)重影響藥效[3]。目前農(nóng)藥制劑生產(chǎn)廠家一般采用兩種解決辦法：①調(diào)節(jié)黃原膠等有機(jī)增稠體系，通過增減黃原膠含量調(diào)節(jié)粘度。此辦法主要弊端是黃原膠加工性能較差，且易腐化霉變，受到溫度影響，穩(wěn)定性不夠或流動(dòng)性能不好影響傾倒率；②使用黃原膠與無機(jī)凝膠復(fù)配協(xié)調(diào)增稠，在獲得較好的穩(wěn)定性能及懸浮性能前提下也擁有良好的流動(dòng)性能。

本文以河北張家口鈣基膨潤土為原料，經(jīng)過鈉化提純、凝膠性能調(diào)節(jié)、干燥等工藝后制備出膨潤土無機(jī)凝膠，并將其在水懸浮制劑農(nóng)藥中進(jìn)行了應(yīng)用，解決農(nóng)藥水懸浮劑行業(yè)存在的貯存析水、稠化、沉積、結(jié)塊等貯存穩(wěn)定性不夠、流動(dòng)性不佳等問題。

1 原料

膨潤土原礦，取自河北省張家口市，屬火山巖型礦床，主要化學(xué)成分見表1，主要物化性能見表2，X-射線衍射圖譜見圖1，由X-射線衍射分析并結(jié)合化學(xué)分析、物理性能分析可知，原礦中的主要礦物為蒙脫石、石英、方英石、長石等，d(001)值15.08A，此膨潤土為鈣基膨潤土。

2 膨潤土無機(jī)凝膠的制備及檢測

2.1 制備方法及工藝

經(jīng)過大量試驗(yàn)，確定了下述膨潤土無機(jī)凝膠制備方法及工藝[4-7]。

表1 原礦的主要化學(xué)成分分析 (單位：%)

表2 原礦的物理性能分析

圖1 原礦的X-射線衍射圖譜

(1) 制漿：稱取一定量的膨潤土原礦(-200目)，加水配成濃度為10%懸浮液。

(2) 鈉化改型：加入鈉化劑，用量為膨潤土原礦的2.5%，充分?jǐn)嚢瑁沟V粉在水中充分分散并鈉化改型30min。

(3) 離心分離提純：將經(jīng)過鈉化改型的膨潤土礦漿采用離心機(jī)進(jìn)行分離提純。

(4) 凝膠性能調(diào)節(jié)：將經(jīng)過鈉化提純的膨潤土礦漿加入無機(jī)改性藥劑，加入量為干礦量的0.4%，陳化24h。

(5) 干燥：干燥采用小型電加熱噴霧干燥機(jī)，干燥后產(chǎn)品細(xì)度為200目左右。

2.2 物理性能檢測與分析

將膨潤土無機(jī)凝膠加水配成5%的懸浮體，在均勻器轉(zhuǎn)速為3 000轉(zhuǎn)/分，礦漿溫度為25℃的條件下，攪拌40分鐘，靜置24小時(shí)后測定凝膠的粘度，膨潤土無機(jī)凝膠的物理性能指標(biāo)見表3。

表3 膨潤土無機(jī)凝膠的物理性能分析

由表3可知，該膨潤土無機(jī)凝膠粘度為2 480m Pa·s，觸變值為8.7，懸浮率98.5%，觸變性、凝膠性能優(yōu)越，這主要是因?yàn)槊擅撌w粒在水分散液中搭成一個(gè)連續(xù)的網(wǎng)格狀結(jié)構(gòu)，并使大量自由水轉(zhuǎn)變?yōu)槭`水，從而使其本身獲得較高的粘度，這種粘度與剪切速度變化的關(guān)系密切，在高剪切力下，呈低粘滯性懸浮液，在低剪切力或靜止?fàn)顟B(tài)下，又恢復(fù)到初始的均相塑性體狀態(tài)，具有良好的觸變特性[7]。

3 應(yīng)用試驗(yàn)

福美雙為四甲基秋來姆二硫化合物，是一種廣譜的保護(hù)性殺菌劑，主要用于種子處理和土壤處理，以防止玉米、棉花、谷類作物以及蔬菜等多種作物的猝到病及其他病害。福美雙常用劑型是50%、75%、80%可濕性粉劑，但可濕性粉劑在加工粉碎和農(nóng)民使用過程中，容易造成粉塵飛揚(yáng)，造成環(huán)境污染及對(duì)人身的傷害，因此開發(fā)使用藥效更好、環(huán)境友好、安全性更高的福美雙水懸浮制劑具有重要的現(xiàn)實(shí)意義和環(huán)境效益，符合當(dāng)今農(nóng)藥制劑發(fā)展的要求[8-10]。

3.1 試驗(yàn)內(nèi)容與配方

本次應(yīng)用試驗(yàn)在制備福美雙水懸浮制劑配方中通過使用黃原膠與無機(jī)凝膠復(fù)配協(xié)調(diào)增稠懸浮，在獲得較好的穩(wěn)定性能及懸浮性能前提下也使制劑具有良好的流動(dòng)性能，試驗(yàn)配方見表4。

表4 膨潤土無機(jī)凝膠在52%福美雙水懸浮制劑中應(yīng)用試驗(yàn)配方

3.2 結(jié)果與討論

以自制的膨潤土無機(jī)凝膠、市場同類產(chǎn)品A作為增稠懸浮助劑，采用表4的應(yīng)用試驗(yàn)配方分別制備出52%福美雙水懸浮制劑樣品，對(duì)兩種制劑樣品的理化指標(biāo)進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果見表5。

從表5可知，采用對(duì)比產(chǎn)品A的制劑粘度下降很大，制劑放置30min后懸浮率為99%，放置1h后懸浮率降為95%，助懸浮作用較差，對(duì)制劑整體貯存穩(wěn)定性影響也很大，54℃儲(chǔ)存5天后分層達(dá)到5%，制劑貯存穩(wěn)定性較差。自制的膨潤土無機(jī)凝膠在52%福美雙水懸浮制劑中應(yīng)用后，制劑體系粘度、水中自分散性、懸浮性都較好，54℃儲(chǔ)存5天后，制劑粘度變化不大，無分層現(xiàn)象，制劑的儲(chǔ)存穩(wěn)定性較好。

表5 膨潤土無機(jī)凝膠在52%福美雙水懸浮制劑中的應(yīng)用試驗(yàn)結(jié)果

4 結(jié)論

(1) 以河北鈣基膨潤土為原料，經(jīng)過鈉化提純、凝膠性能調(diào)節(jié)、凝膠干燥等工藝后制備出膨潤土無機(jī)凝膠：粘度值2 480mPa·s、觸變值8.7，懸浮率98.5%。

(2) 膨潤土無機(jī)凝膠在52%福美雙水懸浮制劑中應(yīng)用后，制劑體系粘度、水中自分散性、懸浮性都較好。高溫儲(chǔ)存后，使用自制膨潤土無機(jī)凝膠的制劑粘度表觀變化不大，制劑穩(wěn)定性好，該膨潤土無機(jī)凝膠是農(nóng)藥水懸浮制劑中很好的增稠懸浮助劑。