10%唑啉草酯水乳劑的研制

張貴森 高海霞 劉浪 張寶俊

摘要：為了制備理化性狀穩(wěn)定的10%唑啉草酯水乳劑，并探究其對(duì)稗草的生物活性。采用轉(zhuǎn)相法分別制備油相和水相，兩相混合后經(jīng)高剪切均質(zhì)機(jī)乳化獲得水乳劑，通過測(cè)定貯存穩(wěn)定性、粒徑、pH值、表面張力、黏度等指標(biāo)驗(yàn)證體系的穩(wěn)定性;并采用平皿法測(cè)定對(duì)稗草的室內(nèi)抑制活性。結(jié)果表明，選用環(huán)己酮為溶劑，用量為25%;乳化劑為4KT和司盤60，用量為20%，由此制備出10%唑啉草酯水乳劑，D50粒徑為0.858～1.650 μm，黏度為84.73～85.83 mPa·s，并且熱貯、冷貯均穩(wěn)定;藥劑對(duì)稗草根、芽的抑制活性EC50分別為91.27、69.67 mg/kg，高于對(duì)照藥劑5%唑啉草酯乳油。所制備的水乳劑性能結(jié)果顯示，其各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均符合水乳劑的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。室內(nèi)生物活性數(shù)據(jù)表明，該產(chǎn)品具有較優(yōu)的生物活性，在環(huán)保意義和農(nóng)藥制劑研究等方面均有重要意義。

關(guān)鍵詞：水乳劑;唑啉草酯;檢測(cè)指標(biāo);抑制活性;復(fù)配

中圖分類號(hào)： TQ450.6;S482.4文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A

文章編號(hào)：1002-1302（2020）18-0123-05

收稿日期：2019-11-18

基金項(xiàng)目：山西省科技基礎(chǔ)條件平臺(tái)項(xiàng)目（編號(hào)：201605D121024）;山西農(nóng)業(yè)大學(xué)科技創(chuàng)新項(xiàng)目（編號(hào)：412579）。

作者簡(jiǎn)介：張貴森（1985—），男，山西朔州人，碩士，講師，主要從事農(nóng)藥制劑研究。E-mail：zhangguisen2005@163.com。

通信作者：張寶俊，博士，副教授，主要從事生物農(nóng)藥研制。E-mail：zhangbj992@163.com。

隨著對(duì)環(huán)境保護(hù)意識(shí)的逐步加強(qiáng)，人們?cè)絹碓揭庾R(shí)到一種好的農(nóng)藥劑型對(duì)于環(huán)境保護(hù)的重要性[1]。目前，國(guó)內(nèi)外常見的新型農(nóng)藥劑型以水乳劑為首，但在我國(guó)農(nóng)藥登記中水乳劑品種所占市場(chǎng)份額仍然極其有限，僅占總登記品種的1.2%[2]，而乳油仍然占據(jù)著主導(dǎo)地位，乳油以有機(jī)溶劑為載體，有機(jī)溶劑不僅存在易燃、易爆、劇毒等危險(xiǎn)，而且浪費(fèi)石化資源[3]，在人類健康和資源利用等方面均存在弊端;而水乳劑體系中用水替代一部分有機(jī)溶劑，可以降低其使用量，但是水乳劑在貯存和使用過程中出現(xiàn)分層、析水、破乳等質(zhì)量問題，這與表面活性劑的選擇有很大的關(guān)系。唑啉草酯是一種具有內(nèi)吸傳導(dǎo)性、選擇性的新型除草劑，可用于防治麥類田中一年生禾本科雜草[4]，如狗尾草屬、草屬、黑麥草屬和燕麥屬等[5]。目前，國(guó)內(nèi)登記的唑啉草酯產(chǎn)品主要是先正達(dá)公司生產(chǎn)的5%唑啉草酯乳油（EC）。由于其為新型的除草劑，廣泛使用的同時(shí)在一定程度上給人、動(dòng)物及環(huán)境帶來了潛在的危害，也違背了目前所推崇的農(nóng)藥劑型研制水劑化、安全化、緩釋、省力化和精細(xì)化的發(fā)展方向。與乳油相比，水乳劑可以降低有機(jī)溶劑和乳化劑的使用量，成為公認(rèn)的新型綠色環(huán)保農(nóng)藥產(chǎn)品，在市場(chǎng)上具有廣闊的發(fā)展前景。但目前針對(duì)唑啉草酯水乳劑未見有相關(guān)報(bào)道，本研究通過篩選合適的溶劑和表面活性劑來制備合格的唑啉草酯水乳劑，旨在豐富其劑型種類，為生產(chǎn)上防治雜草提供理論依據(jù)與實(shí)踐基礎(chǔ)。

1?材料與方法

1.1?供試材料

96%唑啉草酯原藥，購(gòu)自安徽省銀山藥業(yè)有限公司。溶劑：N，N二甲基癸酰胺（分析純）、環(huán)己酮（分析純）、500#溶劑油（化學(xué)純）;乳化劑：OP-10、OP-15，化學(xué)純;吐溫20、吐溫40、吐溫80，化學(xué)純;司盤60、司盤80，化學(xué)純;NP-10，化學(xué)純;丙烯酸共聚物鉀鹽4KT，化學(xué)純;曲拉通AX-100，化學(xué)純;聚羧酸銨鹽5029，化學(xué)純;農(nóng)乳500#、600#，化學(xué)純;1601，化學(xué)純;黃原膠，化學(xué)純;乙二醇，化學(xué)純。

1.2?儀器設(shè)備

高效液相色譜儀（Agilent 1200），購(gòu)自安捷倫科技（中國(guó)）有限公司;JYW-200B微控表界面自動(dòng)張力儀，購(gòu)自承德金和儀器制造有限公司;WJL-602型激光粒度分析儀，購(gòu)自上海儀電物理光學(xué)儀器有限公司;LVDV-2數(shù)字式黏度計(jì)，上海菁海儀器有限公司;FYL-YS-150L恒溫培養(yǎng)箱，購(gòu)自上海一恒科學(xué)儀器有限公司;CP153分析天平，購(gòu)自?shī)W豪斯儀器（常州）有限公司;JJ-1型增力電動(dòng)攪拌器，購(gòu)自金壇區(qū)西城新瑞儀器廠。

1.3?試驗(yàn)時(shí)間與地點(diǎn)

試驗(yàn)于2018年12月至2019年4月在山西省生太谷縣山西農(nóng)業(yè)大學(xué)綠色生物農(nóng)藥工程中心進(jìn)行。

1.4?10%唑啉草酯水乳劑研制方法

1.4.1?溶劑的篩選

唑啉草酯原藥為淡黃色粉末狀固體，選擇一種合適的溶劑將其溶解是水乳劑制備成功的重要前提。本試驗(yàn)采用N，N-二甲基癸酰胺、環(huán)己酮、500#溶劑油等多種溶劑測(cè)定其溶解性能，取原粉按質(zhì)量比1 ∶4分別溶于上述溶劑中，形成油相;然后，將配制好的油相體系密封于具塞試管中，放入低溫冰箱（4 ℃）中貯存7 d，觀察其結(jié)晶情況。

1.4.2?乳化劑的篩選

1.4.2.1?單體乳化劑類型及用量篩選?采用“14.1”節(jié)中所確定的溶劑溶解唑啉草酯后得到油相，對(duì)供試乳化劑進(jìn)行逐一篩選，用量暫定為10%;乳化條件：轉(zhuǎn)速為10 000 r/min，剪切時(shí)間為1 min。將制備的水乳劑進(jìn)行質(zhì)量指標(biāo)檢測(cè)。

以篩選出的1種或幾種單體乳化劑為基礎(chǔ)進(jìn)行用量篩選，以10%為基礎(chǔ)，觀察所制備體系的穩(wěn)定性，如果不穩(wěn)定可適當(dāng)提高其用量，可選用15%、20%、25%等，如果穩(wěn)定，則降低其用量，同時(shí)通過指標(biāo)檢測(cè)和結(jié)合生產(chǎn)成本確定最佳用量。

1.4.2.2?復(fù)配乳化劑的篩選?通過單體乳化劑的篩選試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)當(dāng)單獨(dú)使用某一種乳化劑時(shí)，其乳化效果以及體系穩(wěn)定性和復(fù)配乳化劑相比效果較差，因此選用相對(duì)較好的2種乳化劑進(jìn)行復(fù)配，在用量為10%的基礎(chǔ)上按照質(zhì)量比1 ∶9～9 ∶1進(jìn)行復(fù)配，從中選出最佳的配比，篩選過程如“1421”節(jié)。

1.4.3?增稠劑用量的篩選

增稠劑可以用來提高分散介質(zhì)的黏度、降低粒子的沉降速度，從而可起到提高制劑穩(wěn)定性的作用。對(duì)篩選好的體系觀察其黏度是否符合水乳劑的要求。本試驗(yàn)用黃原膠作為增稠劑，用適量乙二醇溶解后，加入到體系中通過LVDV-2數(shù)字式黏度計(jì)測(cè)定樣品的黏度，對(duì)用量進(jìn)行篩選。

1.4.4?指標(biāo)測(cè)定

1.4.4.1?熱貯（冷貯）穩(wěn)定性?將篩選好的試樣 30 mL 注入潔凈的安瓿瓶封口后放在（54±2） ℃烘箱中貯存14 d，在貯存前后分別用高效液相色譜儀分析有效成分的含量及測(cè)定其他指標(biāo)的變化情況[6]。

1.4.4.2?pH值?按GB/T 1601—93《農(nóng)藥pH值的測(cè)定方法》測(cè)定其pH值。

1.4.4.3?粒徑?粒徑的大小也是反映水乳劑質(zhì)量的重要指標(biāo)之一，按所篩選出的最佳配方配好成品制劑后，利用WJL-602型激光粒度分析儀測(cè)定粒徑大小。

1.4.4.4?表面張力?表面張力的大小也能反映水乳劑的質(zhì)量，其主要反映水乳劑的潤(rùn)濕展布性能，表面張力越小，其潤(rùn)濕展布越強(qiáng)。試驗(yàn)利用JYW-200B微控表界面自動(dòng)張力儀測(cè)定其表面張力，進(jìn)而反映水乳劑的質(zhì)量。

1.4.4.5?黏度?黏度的大小直接反映水乳劑的傾倒性，它也在一定程度影響穩(wěn)定性。并非黏度越大所配制體系越好，而應(yīng)黏度適中，即可保證傾倒性好，又能滿足穩(wěn)定性要求。試驗(yàn)將篩選出的體系利用LVDV-2數(shù)字式黏度計(jì)進(jìn)行黏度的測(cè)定。

1.5?室內(nèi)活性測(cè)定

將制備好的10%唑啉草酯水乳劑和對(duì)照藥劑5%唑啉草酯乳油分別配制成5、10、100、500、1 000 mg/kg 的母液待用，通過平皿法[7]測(cè)定藥劑的生物活性。

2?結(jié)果與分析

2.1?溶劑的篩選

當(dāng)溶劑用量為40%時(shí)結(jié)果見表1，選用環(huán)己酮溶解后得到黃色透明油相液體，并在冷貯7 d后沒有發(fā)生變化。將環(huán)己酮用量從40%依次降低，直至原藥能完全溶解，并且在冷貯條件下油相體系穩(wěn)定，最終確定溶劑與原藥比為2.5 ∶1.0，即用量為25%。

2.2?乳化劑的篩選

2.2.1?單體乳化劑類型及用量篩選?乳化劑篩選結(jié)果見表2，丙烯酸共聚物鉀鹽4KT乳化效果最好，所得到的水乳劑在常溫條件下，外觀為均一乳白色液體，放置一段時(shí)間無分層，鏡檢其粒徑均勻、無油珠及晶體;熱貯14 d后進(jìn)行觀察，與常溫幾乎無變化。司盤60乳化效果次之，常溫放置正常，鏡檢發(fā)現(xiàn)無油珠及晶體;熱貯14 d后，出現(xiàn)分層。其他水乳劑均不合格。經(jīng)過初步篩選，得出較好的單體乳

化劑為丙烯酸共聚物鉀鹽4KT，或可用司盤60和丙烯酸共聚物鉀鹽4KT進(jìn)行復(fù)配。

在用量為10%時(shí)所制備的體系穩(wěn)定，降低用量后會(huì)出現(xiàn)不同程度的析水、破乳等現(xiàn)象，同時(shí)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際成本確定其最佳用量為10%。

2.2.2?復(fù)配乳化劑的篩選?單體乳化劑篩選試驗(yàn)中得出司盤60乳化效果相比丙烯酸共聚物鉀鹽4KT乳化效果較差，所以選用4KT與其復(fù)配進(jìn)行優(yōu)化，可以豐富其配方種類。按照總用量為10%進(jìn)行篩選，結(jié)果如表3所示，當(dāng)配比為5 ∶5的乳化效果最佳，熱貯 14 d 后無油珠無晶體，但出現(xiàn)析水現(xiàn)象;其他配比乳化效果較差，鏡檢有油珠或晶體。

為解決體系不穩(wěn)定等問題，將乳化劑用量提高為20%后發(fā)現(xiàn)配比為5 ∶5時(shí)乳化的水乳劑體系外觀為均一乳白、鏡檢無油珠及晶體，符合水乳劑研制要求;其他配比無論從外觀還是鏡檢、熱貯等結(jié)果都不符合水乳劑的研制要求。

2.3?增稠劑用量篩選結(jié)果

加入增稠劑可以提高體系的穩(wěn)定性，另一方面增稠劑也影響著乳液的黏度，減少析水等情況的出現(xiàn)，但是黏度太大影響其傾倒性。前期筆者所在實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)明確黃原膠為一種較好的增稠劑，對(duì)用量進(jìn)行了篩選，從表4可以看出，適宜的黃原膠用量可以改善樣品的黏度，并提高體系穩(wěn)定性，最佳用量為0.02%。

2.4?指標(biāo)性能測(cè)定結(jié)果

由表5可知，單體乳化劑4KT在用量為10%時(shí)所制備的水乳劑體系熱貯、冷貯14 d后都顯示正常;而復(fù)配乳化劑以司盤60與4KT以5 ∶5配比、用量為20%時(shí)，所乳化的水乳劑體系的熱貯、冷貯結(jié)果最為穩(wěn)定;二者的pH值為中性偏堿，符合要求。水乳劑粒徑D50分別為0.858、1650 μm，10%唑啉草酯水乳劑（2）的表面張力更小一些，利于潤(rùn)濕鋪展;體系黏度較為接近，即其傾倒能力幾乎相同。

2.5?配方確定

通過試驗(yàn)貯存穩(wěn)定性篩選出的2個(gè)體系：10%唑啉草酯水乳劑（1）（乳化劑為10% 4KT）與10%唑啉草酯水乳劑（2）（乳化劑為司盤60與4KT以 5 ∶5 復(fù)配，用量為20%）。經(jīng)過指標(biāo)檢測(cè)，判定10%唑啉草酯水乳劑（2）和10%唑啉草酯水乳劑（1）均滿足要求，其配方如表6所示。

2.6?室內(nèi)活性試驗(yàn)結(jié)果

采用平皿法測(cè)定藥劑的室內(nèi)活性，選用5%唑啉草酯單劑乳油為對(duì)照藥劑，對(duì)稗草根長(zhǎng)和芽長(zhǎng)的抑制效果分別見表7、表8，結(jié)果表明，10%唑啉草酯水乳劑（2）對(duì)稗草的根長(zhǎng)、芽長(zhǎng)的EC50最小，抑制活性最強(qiáng)，分別為91.27、69.67 mg/kg，效果優(yōu)于10%唑啉草酯水乳劑（1）和對(duì)照藥劑。

3?結(jié)論

乳化劑具有乳化、分散、潤(rùn)濕、分散等一系列的作用，在水乳劑的篩選過程中乳化劑可以提高組分間的乳化作用，能夠使各組分之間更加充分混合;在發(fā)泡過程中，使體系具備適當(dāng)?shù)谋砻鎻埩?，產(chǎn)生良好的氣泡網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，所以也可稱為泡沫穩(wěn)定劑[8]。本試驗(yàn)通過篩選合適的乳化劑及其他組分等可以制備出2種不同乳化劑體系的合格水乳劑，其除草活性較對(duì)照藥劑優(yōu)良，并且各項(xiàng)指標(biāo)均符合要求。本著豐富其劑型種類和綠色環(huán)保的理念，探索出更加高效環(huán)保的藥劑新劑型，以期為后續(xù)工業(yè)生產(chǎn)提供新的思路與方向。

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