POWERBLOXTMFilmer-17成膜劑在種子處理懸浮劑中的應(yīng)用研究

季 靜，陸 威，鐘 玲，鐘澤宇，申森森，常翠蘭

（陶氏化學(xué)（中國）投資有限公司，上海 201203）

種子處理懸浮劑是一種用于植物種子處理且具有成膜特性的農(nóng)藥制劑。通常，種子處理懸浮劑是由農(nóng)藥原藥、成膜劑、潤濕劑、分散劑和其他助劑加工制成的，可直接或者經(jīng)稀釋后包覆于種子表面，形成具有一定強(qiáng)度和通透性的保護(hù)膜的水基懸浮制劑[1]。種子處理懸浮劑能夠在種子表面固化成膜，稱為包衣。包衣可以束縛農(nóng)藥成分防止其脫落，允許種子正常發(fā)芽所需的水分和空氣通過，在土壤中吸水膨脹而不被溶解，所含的農(nóng)藥和種肥等物質(zhì)緩慢釋放。因此，種子處理懸浮劑具有殺滅地下害蟲，提高種子發(fā)芽率、促進(jìn)種苗健康生長等作用[2]。

成膜劑是種子處理懸浮劑中的重要組分。成膜劑一般是指具有黏結(jié)性和成膜性的高分子聚合物，在種衣劑配方中可以幫助有效成分和顏料黏附于種子表面。目前市場上常用的成膜劑產(chǎn)品包括聚乙烯醇、羧甲基纖維素、聚丙烯酸酯等。然而，高分子聚合物本身的特性決定了黏結(jié)性能較高的品種成膜強(qiáng)度一般較低，種子流動性差，成膜不均勻。反之黏結(jié)性差的品種成膜強(qiáng)度高，膜與種子附著力弱，容易成片脫落[3]；親水性強(qiáng)的品種遇水溶解，反之疏水性強(qiáng)的品種影響種子萌發(fā)。這導(dǎo)致了目前市場上的一些種子處理懸浮劑還存在著性能方面的缺陷，比如脫落率高、耐水性差等問題。針對這些問題，陶氏化學(xué)有限公司開發(fā)了可用于種子處理懸浮劑配方的POWERBLOXTMFilmer-17成膜劑，并對其本身的物理性能和應(yīng)用性能進(jìn)行了研究，為其在種子處理懸浮劑中的應(yīng)用提供了重要的技術(shù)參考。

1 材料和儀器

1.1 材料

玉米種子：鄭單958，壽光大自然金果種業(yè)有限公司。

噻蟲嗪（97%），河北邯鄲瑞田農(nóng)藥有限公司；烷基醇聚醚TERGITOLTMW-600、環(huán)氧乙烷環(huán)氧丙烷共聚物DOWFAXTMD-800、聚羧酸鹽分散劑POWERBLOXTMD-305、成膜劑POWERBLOXTMFilmer-17，陶氏化學(xué)（中國）投資有限公司；色漿，克瑪適紅染R2002-S，德克瑪（天津）顏料化工有限公司。

1.2 儀器

SMJ-2-180砂磨機(jī)，沈陽格瑞斯機(jī)械有限公司；UF110電熱鼓風(fēng)干燥箱，德國美墨爾特有限公司；XS4002S電子天平、S470 pH計(jì)，瑞士梅特勒托利多國際貿(mào)易（上海）有限公司；RW20攪拌器、T25均質(zhì)機(jī)、KS501搖床，艾卡儀器設(shè)備有限公司；BROOKFIELD LV黏度計(jì)，美國博立飛公司；Agilent 1290高效液相色譜儀，安捷倫科技有限公司。

2 方 法

2.1 成膜劑物理性能的測試

2.1.1 成膜劑pH值測定方法

按照GB/T 1601—1993《農(nóng)藥pH值的測定方法》進(jìn)行。

2.1.2 成膜劑黏度測定方法

在24～26℃的溫度范圍內(nèi)，用BROOKFIELD LV黏度計(jì)進(jìn)行黏度的測量，使用2#轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速12 r/min，旋轉(zhuǎn)約30 s。成膜劑的黏度過高會影響其使用時(shí)的便利性。一般來說，黏度小于2 000 mPa·s可以提供比較好的操作便利性。

2.1.3 成膜劑固含量測定方法

稱取鋁箔盤的質(zhì)量為m0（g），然后稱取約1 g的成膜劑于鋁箔盤中，均勻涂抹，稱量其質(zhì)量記為m1（g）。將涂有成膜劑的鋁箔盤置于150℃烘箱中，20 min后取出稱量，其質(zhì)量記為m2（g）。按照式（1）計(jì)算成膜劑固含量。

2.1.4 成膜劑干膜泡水失重測定方法

將成膜劑緩慢倒入直徑約100 mm的塑料表面皿，液面高度約1 mm，避免引入氣泡。將表面皿放置在水平臺面上室溫干燥48 h，使其成膜。將干膜從表面皿中小心剝離，剪成約2 cm×2 cm小塊，并稱量，其質(zhì)量記為m（g）。將干膜完全浸泡在去離子水中，24 h后取出，吸干表面水分，并在室溫干燥24 h，稱量，其質(zhì)量記為m′（g）。按照式（2）計(jì)算干膜泡水失重。

2.2 30%噻蟲嗪種子處理懸浮劑的制備

具體方法：取適量噻蟲嗪原藥30.0%（有效成分含量），TERGITOLTMW-600 1.0%，DOWFAXTMD-800 3.0%，POWERBLOXTMD-305 1.0%，丙二醇3.0%，二甲基硅氧烷消泡劑0.3%，殺菌劑0.1%，加水補(bǔ)足至83.85%。混合砂磨3h，體系平均粒徑約1.5μm，過濾去除研磨珠后得到30%噻蟲嗪種子處理懸浮劑原漿。再加入硅酸鋁鎂1.0%，黃原膠0.15%，3 000 r/min的速度均質(zhì)10 min后，最后加入色漿5.0%，成膜劑10.0%，500 r/min的速度攪拌10 min，即得到30%噻蟲嗪種子處理懸浮劑。

2.3 種子包衣方法

稱取50 g種子，置于體積約250 mL塑料罐中，加入30%噻蟲嗪種子處理懸浮劑1 g，加蓋震搖1 min后，打開蓋子，將包衣后的種子平鋪倒在干凈的紙面上。

2.4 種子處理懸浮劑性能的測試

2.4.1 成膜時(shí)間的測定

按照《噻蟲嗪種子處理懸浮劑》（HG/T 5443—2018）進(jìn)行。將包衣后的種子平鋪在干凈的紙面上后，觀察成膜情況，成膜時(shí)間越短越好。

2.4.2 包衣均勻性的測定

按照HG/T 5443—2018《噻蟲嗪種子處理懸浮劑》進(jìn)行。包衣的均勻性越高越好。

2.4.3 脫落率的測定

使用了兩種方法來破壞種子的包衣。搖床振蕩法：稱取10 g（精確至0.01 g）包衣后的種子加入250 mL錐形瓶中，置于搖床上，以280 r/min的速度振搖10 min，然后測定脫落率；拋落法：將10 g（精確至0.01 g）包衣后的種子置于塑料管中，蓋緊密封，拋向2～3 m高處，并讓其自由落地，重復(fù)50次，然后測定脫落率。

脫落率的測定按照HG/T 5443—2018《噻蟲嗪種子處理懸浮劑》進(jìn)行。將錐形瓶或塑料管中的種子移到另一個(gè)玻璃瓶中，并加入20 mL 0.1%磷酸水溶液和乙腈的混合溶液（混合體積比1∶4，記錄其質(zhì)量），加塞，浸泡1 h，置于超聲波清洗器中振蕩10 min，使種子外表的噻蟲嗪原藥充分溶解。取出0.5 mL溶液（記錄其質(zhì)量），加入12 mL乙腈（準(zhǔn)確記錄其質(zhì)量）溶液稀釋后，用液相色譜分析從而測定溶液中噻蟲嗪的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并計(jì)算得到噻蟲嗪的質(zhì)量M。另外，使用上述混合溶液30 mL（記錄其質(zhì)量）充分潤洗錐形瓶或塑料管，使錐形瓶或塑料管中殘留的噻蟲嗪原藥充分溶解，用液相色譜測定溶液中噻蟲嗪的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并計(jì)算得到噻蟲嗪的質(zhì)量M′。按照式（3）計(jì)算脫落率。指標(biāo)要求脫落率需要小于8%。

2.4.4 包衣耐水性的測定

取包衣后的種子少許，完全浸泡在水中，24 h后，觀察水的顏色變化。水的顏色變化越小，則判定包衣耐水性越好。

2.4.5 種子流動性的測定

取少許包衣后的種子，置于100 mL具塞玻璃量筒中，蓋上塞子后，上下顛倒量筒，觀察種子在量筒中的流動狀態(tài)。種子可以自由流動，且沒有黏種的現(xiàn)象發(fā)生，則判定流動性良好。

2.5 種子發(fā)芽試驗(yàn)

按照GB/T 3543.4—1995《農(nóng)作物種子檢驗(yàn)規(guī)程發(fā)芽試驗(yàn)》進(jìn)行。取沒有包衣的種子作為對照，如果包衣后的種子和沒有包衣的種子發(fā)芽情況相同，表明成膜劑對于種子發(fā)芽沒有負(fù)面影響。

3 結(jié)果與分析

3.1 成膜劑的物理性能

POWERBLOXTMFilmer-17成膜劑的物理性能見表1。成膜劑外觀為乳白色液體，具有良好的流動性。這種成膜劑的干膜泡水失重非常低，這表明其具有良好的耐水性。

表1 POWERBLOXTMFilmer-17成膜劑的物理性能

3.2 使用成膜劑的種子處理懸浮劑性能

3.2.1 成膜時(shí)間

用含有POWERBLOXTMFilmer-17成膜劑的30%噻蟲嗪種子處理懸浮劑對玉米種子進(jìn)行包衣，并重復(fù)3次成膜時(shí)間的測定。所測得的成膜時(shí)間分別為2.5、2.0、2.0 min，表明這種成膜劑成膜迅速。

3.2.2 包衣均勻性

包衣后種子的外觀見圖1。由圖1可以看出，使用POWERBLOXTMFilmer-17成膜劑的種子處理懸浮劑，在種子上的覆蓋度廣，種子外觀均勻。

圖1 含POWERBLOXTMFilmer-17成膜劑的種子處理懸浮劑的包衣外觀

3次均勻度的測定結(jié)果分別為100%、100%、98%，均達(dá)到了95%以上。

無論是從種子外觀還是從均勻度測試結(jié)果來看，使用POWERBLOXTMFilmer-17成膜劑，可以使包衣均勻，有利于更好地保護(hù)種子，以免受到病蟲害的影響，并且均勻的外觀可以提高種子的商品價(jià)值。

3.2.3 脫落率

搖床法測定的包衣脫落率為2.7%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中要求的8%。拋落法測定結(jié)果為5.5%，可以達(dá)到相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。表明POWERBLOXTMFilmer-17成膜劑具有良好的黏結(jié)性，提供了有效成分顆粒和顆粒之間、有效成分顆粒和玉米種子表皮之間的黏附力，使得種子在外界機(jī)械作用力的破壞下，有效成分僅少量脫落。

3.2.4 包衣耐水性

種子的包衣需要具備一定的耐水性，包衣耐水性好可以避免種子浸種過程和作物生長過程中有效成分的流失[4]。浸泡后水的顏色越深，表明包衣的耐水性越差。含POWERBLOXTMFilmer-17成膜劑的種子包衣浸泡24 h后，水的顏色變化不大（圖2）。這是由于這種成膜劑本身具備一定的疏水性，因此可以保護(hù)有效成分防止其流失。而纖維素和聚乙烯醇由于極強(qiáng)的親水性，導(dǎo)致包衣在水中溶解，造成有效成分流失，因此，浸泡后水的顏色較深。

圖2 不同成膜劑的種子處理懸浮劑在種子上包衣后的耐水性

3.2.5 種子流動性

種子的流動性對計(jì)量和播種的影響較大，流動性差的種子會造成多?；蛘呖樟２シN的情況，影響播種效率。種子的流動性試驗(yàn)結(jié)果見圖3。左邊玻璃管中是流動性差的種子，在玻璃管顛倒后，種子依然黏結(jié)在底部。右邊是使用POWERBLOXTMFilmer-17成膜劑的種子處理懸浮劑包衣后的種子，在玻璃管上下顛倒的過程中未見黏結(jié)現(xiàn)象，流動情況良好。

圖3 含POWERBLOXTMFilmer-17成膜劑的種子處理懸浮劑包衣后種子的流動性

3.3 種子發(fā)芽試驗(yàn)

使用不同成膜劑包衣后的玉米種子發(fā)芽情況見表2。使用了POWERBLOXTMFilme-17成膜劑的種子，4 d的種子發(fā)芽率、10 d的種苗高度均和未包衣的種子相當(dāng)，表明使用POWERBLOXTMFilmer-17成膜劑對于種子的發(fā)芽沒有負(fù)面影響，對于種子具有良好的安全性。POWERBLOXTMFilmer-17成膜劑是一種具有平衡的親疏水性的高分子聚合物，它既可以提供包衣良好的耐水性，又可以確保種子在發(fā)芽過程中，水分可以透過包衣被種子吸收，不影響種子的萌發(fā)和幼苗的生長。

表2 包衣后玉米種子的發(fā)芽情況

4 結(jié)論

用于種子處理的POWERBLOXTMFilmer-17成膜劑黏度低，使用方便，干膜泡水失重僅為0.4%。用其制備的30%噻蟲嗪種子處理懸浮劑進(jìn)行了玉米種子包衣試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，包衣成膜時(shí)間短，2～2.5 min即可干燥成膜；包衣后的玉米種子外觀均勻，包衣均勻度大于95%，在種子上的覆蓋度廣；包衣后的種子脫落率低，使用搖床法和拋落法破壞包衣，脫落率都在6%以下；包衣具有優(yōu)異的耐水性，且包衣后的種子流動性佳；包衣后的種子4 d的發(fā)芽率、10 d的種苗高度與未包衣的種子均無明顯區(qū)別。POWERBLOXTMFilmer-17成膜劑是一種高性能的成膜劑，可用于高品質(zhì)的種子處理懸浮劑配方的開發(fā)。