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论农药微乳剂的剂型多样性
来源:原创 作者:朝农化工 日期:2013/7/4 10:15:37 人气:

(在农药界,本文作者首次提出农药微乳剂的极限加水量和缩水、脱水、脱溶和脱水脱溶农药微乳剂的剂型、内容和意义。)                                 

    农药微乳剂(M E)是水性化的农药剂型。传统的农药微乳剂一般是由农药原药、溶剂、乳化剂、助乳化剂、水、抗凝防冻剂、PH值调整剂、稳定剂、增效剂和着色剂等10种成分组成。除农药原药和水以外的其余8种成分统称为农药助剂。但是配成具体的农药微乳剂制剂时,其组分有的要超过10个组分。因为有机溶剂、乳化剂、助乳化剂用的不只是一种而是多种。由此可见要复配一个稳定的、各项指标都合格的农药微乳剂的技术是比较复杂的,科技含量相对是比较高的。如果是多元高含量的农药微乳剂就更加不容易。

在众多的、不同类型和含量的农药微乳剂里,农药原药的组分和含量是不变的。水的组分是不变的,但是水的含量是可变的。农药助剂的组分和含量也是可变的。本文就是以农药微乳剂里的水和农药助剂的变化,来论述0W型农药微乳剂的剂型多样性。

一、      缩水农药微乳剂(SHME

传统的农药微乳剂(M E)里,同一种制剂的含水量,本文以2.5%高效氯氟氰菊酯M E中的含水量为例,不同的生产厂家是不同的。如笔者发表于本刊的“从生产配方谈农药微乳剂环保剂型的研发”一文中的各个生产厂家生产的2.5%高效氯氟氰菊酯微乳剂的加水量就不同。海南版的加水量为53.4%。山东版的加水量为71.4%。江西版的加水量为80%。河南版的加水量为78%等。加水量之所以不同,这是由于其配方的组分含量结构不同而造成的。可以说同一个原药组分和含量的农药微乳剂里,在保证微乳剂的稳定合格的前提下,含水量越多,说明所加的农药助剂越少,成本越低。环保性能相对比较好,复配的技术难度也越大。

2.5%高效氯氟氰菊酯微乳剂最多能加多少水?有没有一个极限加水量?答案是肯定的。所谓农药微乳剂的极限加水量,就是微乳剂在符合农药微乳剂标准的前提下的最大加水量(W)。随着农药微乳剂复配的技术不断提高,更好更环保的农药助剂不断创新和发现,农药助剂的用量将逐步减少,相应的加水量会逐步增加到接近这个极限加水量。

        目前笔者复配的2.5%高效氯氟氰菊酯M E最高的加水量为88%。配方如下:

     高效氯氟氰菊酯2.5%(用97%原药复配为2.6单位重量的实物量)。乳化剂7%,其它农药助剂2.4%、水补余为88%。制剂稳定,符合有关标准要求。本剂88%的加水量在目前可能是最高的加水量,但不是极限加水量。这个极限加水量可能是≥90%。现在还没有一个厂家和科研单位生产和研制的2.5%高效氯氟氰菊酯ME加水量达到≥90%。同样其它不同类型和含量的各种农药微乳剂,笔者认为都没有加到极限的加水量。因此,目前国内所有生产厂家、外国的生产农药微乳剂的生产厂家,所有生产的农药微乳剂都是加水量不足的缩了水的缩水农药微乳剂。

    二、脱水农药微乳剂(DEWME

    什么是脱水农药微乳剂?

脱水农药微乳剂就是传统的农药微乳剂(ME)脱去作为组分的水份后,再减去25%~75%乳化剂的剂型制剂。应用时加水后变为0W型的农药微乳剂。脱水农药微乳剂不能称为无水农药微乳剂。实际上无水农药微乳剂是不存在的。因为在复配农药微乳剂时,虽然不加进组分水,但是加进去的其它农药助剂都或多或少含有水份,例如500号钙盐等。

0W型农药微乳剂的结构组成分为油相“0”和水相“W”两部份。反相生产农药微乳剂就是先把农药原药加上所需的农药助剂完全溶解成为均一的油相后,再把水加到油相中去,在搅拌下形成O/W型农药微乳剂。

脱水农药微乳剂是把生产微乳剂中已经形成的油相部分保存下来,把需要加的加水量交给用户去加。不管用户是把水加入到油中;还是把油加入到使用量的水中,即使用户不搅拌也能自发生成农药微乳液来应用。这样的水性化农药微乳剂其实就是农药微乳剂的油相和水相分开包装,使用时加水桶混的一点不假的农药微乳剂。也是农药生产厂家和农民联合生产的,的的确确的农药微乳剂。

这样油水分开的农药微乳剂与原来油水一起生成的传统农药微乳剂相比,除了油水分开外,还有什么值得进一步探讨的课题呢?现以笔者研发的河南版2.5%高效氯氟氰菊酯ME为例,为方便同行和读者的复配检验,现把此生产配方完全公开如下:高效氯氟氰菊酯2.5%(用97%的高效氯氟氰原药为2.6个单位重量)溶剂二甲苯2%、乳化剂10%500-70A3%16027%)、助乳化剂4%(乙醇1%、异丙醇2%、正丁醇1%)、抗冻剂乙二醇2%PH值调整剂冰醋酸1.4%、蒸馏水补余为78%。此剂在(-8±2)℃~54±2)℃试验,始终保持为透明流动、单相液体、合格的农药微乳剂状态。如果由于原材料或水质等因素影响在低温或更低温度下贮存出现液晶现象也是不混浊透明的。现把此配方整理为原配方,见表1

1

名称

高效氯氟氰菊酯%

二甲苯%

乳化剂%

助乳化剂%

抗冻剂%

PH值调整剂%

%

微乳值

1

原配方

2.5

2

10

4

2

1.4

78

4

2

脱水后①

11.36

9.09

45.45

18.18

9.09

6.36

0

4

3

脱水后②

14.70

11.76

29.41

23.53

11.76

8.24

0

2

原配方脱水后的微乳油相组分结构保持不变,微乳值仍然保持4不变。但是各组分的含量都同时增加了4.5倍。如高效氯氟氰菊酯含量=2.5%/1-78%)×100%=11.36%11.36%/2.5%=4.5倍。其它组分含量按此计算整理得表1中的“脱水①”。

根据农药微乳剂药乳反比规律:相同组分的标准农药微乳剂,农药含量越高,单位农药有效成分含量耗用的乳化剂越少;反之则越多。脱水后的脱水微乳剂相同组分的高效氯氟氰菊酯由原来的2.5%含量提高到11.36%的含量,可以断定微乳值要比原来的“4”少。试验证明,乳化原配方12%的油相(1-78%(水)-10%乳化剂=12%)成微乳液,只需要原来乳化剂10%50%5%重量单位即可满足要求。因此,除乳化剂外各组分的含量在原来“脱水①”的基础上便再增加1.29倍。如高效氯氟氰菊酯有效成分含量=2.5%/1-78%-5%)×100%=14.70%。比原来“脱水①”增加了14.70%/11.36%=1.29倍。其它组分含量按此计算。微乳值则由原来的4降到了2(29.41%/14.70%=2)。整理得表1中的“脱水②”。

不管是“脱水①”还是“脱水②”经“(-8±2)℃ ~ 54±2)℃”标准的冷藏热贮试验都保持  透明流动、单相液体合格的标准状态。

脱水农药微乳剂(DEWME)与农药乳油(EC)有什么区别?

脱水农药微乳剂外观和农药乳油相似,但本质相异。乳油加水后形成的是>10010000nm0W型不透明乳白色外观的乳状液。而脱水农药微乳剂加水后形成10100nm0W型透明的微乳液。两者之间有着质的区别。

脱水农药微乳剂的意义

1、提高了农药微乳剂有效成分的含量。高效氯氟氰菊酯的含量轻而易举地由2.5%提高到14.7%。解决了复配稳定的高含量微乳剂的难题和方法。只要能复配出一个稳定的合格的任何农药微乳剂,就可以复配出一个同组分,农药有效成分更高的稳定合格的脱水农药微乳剂。毫无疑问这是一条最   简单最保险的复配农药微乳剂的方法。由2.5%高效氯氟氰菊酯ME  变为14.7%脱水高效氯氟氰菊酯微乳剂   =2.5%高效氯氟氰菊酯ME100%水份-50%乳化剂。再将此式公式化为:

高含量的脱水农药微乳剂(DEWME=低含量的同组分农药微乳剂(ME)-100%水份-低含量同组分农药微乳剂(ME)耗用乳化剂的25%~75%

2、减少了乳化剂的用量

经试,由低含量的农药微乳剂配成高含量的脱水农药微乳剂,可以减少微乳剂用量的25%~75%是可行可靠的。从表1可见,微乳值由4降到了2,即减少了一  乳化剂的用量。

3、降低产品成本

以同时生产1吨某种农药有效成分的农药微乳剂来比较,由于脱水农药微乳剂减少了100%的加水量和25——75%的乳化剂用量,因此减少了重量和体积,也就是减少了包装和运输成本。也大大减少了乳化剂的成本。

4、由于脱水农药微乳剂最终用户使用的是100%的农药微乳剂,因此不影响微乳剂的药效。相比之下,传统的农药微乳剂为什么要多加乳化剂呢?这是因为加水后要保持形成和稳定的微乳液。水的参予也是要消耗一定的乳化剂的。而要保持起码两年期的稳定性就必须满足制剂稳定性的要求,甚至稍为过量才保险。而脱水农药微乳剂在农民应用时,即按说明书要求稀释倍数应用,现混现用的捅混方法,绝对保持微乳液的稳定性不影响使用和药效。

如果脱水农药微乳剂是由环保型的低含量农药微乳剂ME演变而来,则改善了制剂的环保性能。

缺点:由于不加水,其油相挥发性,易燃、易爆性是其最大的缺点。

三、脱溶农药微乳剂(DESME

什么是脱溶农药微乳剂( DESME )?

脱溶农药微乳剂就是不用有机溶剂去溶解农药原药,复配成水性化稳定合格的农药微乳剂。

关于脱溶农药微乳剂,2012年本刊已报导了华乃震等同行只选用12~15%的乳化剂就可以溶解和乳化复配出2.5%高效氯氟氰菊酯微乳剂的事实。

脱溶农药微乳剂如果农药原药是固体晶粉的话是比较难复配的;如果农药原药是液体的话就比较容易复配。

脱溶农药微乳剂    的意义。

1、不用化学有机溶剂作为溶剂复配农药微乳剂意义重大,是环保的农药剂型。

2、节约了大量的有机溶剂、大大地降低了产品成本。

四、脱水脱溶农药微乳剂(DDME

顾名思义,脱水脱溶农药微乳剂就是不加水、不用有机溶剂作为溶剂配成的0W型农药微乳剂。也就是让这种脱水脱溶农药微乳剂里只有农药原药(主要是液体原药)、乳化剂、助乳化剂、PH值调整剂、抗冻抗凝剂等配成。

脱水脱溶农药微乳剂的复配不是以低含量的传统农药微乳剂简单的脱去水份和有机溶剂而成。因为这样简单的脱溶已经把原来形成微乳的油相结构破坏了,最终加水形成不了微乳状液。必须重新复配才行。

笔者复配的60%仲丁威脱水脱溶农药微乳剂如下:

仲丁威60%(用98.90%的仲丁威原油复配)。

仲丁威60%、抗凝剂补余1.9%PH值调整剂0.5%、乳化剂37%、微乳值为0.62。此剂完全符合标准农药微乳剂的要求。

60%仲丁威脱水脱溶农药微乳剂是不是环保乳油?不是。笔者复配的77%仲丁威环保乳油(用97%的仲丁威原油复配)。配方是:仲丁威77%PH值调整剂0.5%、抗凝剂补余4%(仲丁威原药熔点为28.5~31℃)、乳化剂16%、乳化值为0.21。微乳液和乳状液两者有着根本的区别,一试便知。

脱水脱溶农药微乳剂的意义:

1、脱水脱溶农药微乳剂由于制剂脱水和脱溶,所以复配得到的是更高含量农药有效成分的农药微乳剂。

2、由于脱溶、不使用有机溶剂作溶解农药原药的溶剂,降低了产品成本,也是环保型的农药剂型。

3、脱水脱溶农药微乳剂符合农药剂型向安全、高效、经济和环保方向发展的农药剂型的要求。

五、固体农药微乳剂(SOME

有报导魏方林成功研制了15%三唑磷固体农药微乳剂。特点是不用极性溶剂,外观为松散颗粒体。水稀释后为透明液体(液径<0.1um

很明显,固体农药微乳剂是把农药原药油相制成颗粒的。属于油水分装的脱水类型,是和水现混现用成农药微乳液的剂型。

六、农药微乳剂的剂型多样性理论依据

农药微乳剂的剂型为什么有这么多的剂型?

根据19992月由中国轻工业出版社出版的,由崔正刚、段福珊编著的《微乳技术及应用》一书中86页,关于微乳液的形成机理为“从热力学观点看,低界面张力是微乳液形成和稳定的保证。因此比较一致的看法是,微乳液的自发形成和稳定性需要10-3~10-5mN/m的超低界面张力”。农药微乳液形成的三要素是水、油、乳化剂(包括助乳化剂)缺一不可。也就是说,这三要素最终共处时,只要其界面张力达到“10-3~10-5mN/m的超低界面张力”就可以“自发形成和稳定性的微乳液”。由此可知:

1、这个“油”并没有特别要求和规定一定要用溶剂溶解。也可以不需要有机溶剂去溶解,只要是液体的“油”就可以。这就是脱溶农药微乳剂的依据。需要溶解农药晶粉时,也没有特别要求和规定一定要用什么有机溶剂或不能用什么有机溶剂去溶解。也就是说有的农药微乳剂用DMF、甲醇、三苯等有害有机溶剂溶解农药原药来复配生产农药微乳剂,根本就不是微乳剂的过;而是生产厂家和复配者的错。

2、这个“水”是不可缺的。但也不是规定生产厂家一定要把水和油、乳化剂配成现成的农药微乳剂卖给农民才是农药微乳剂;而农民使用时加水现混现成农药微乳液就不是农药微乳剂。一个是在狭小生产车间里生产农药微乳剂;一个是在广阔天地里合成农药微乳剂,都是农药微乳剂。只不过是一个是现成的,一个是分装现成的。也只不过这个水太容易得到,而且数量、重量大而交给农民去加罢了。这就是脱水农药微乳剂。也是脱水脱溶农药微乳剂的来由。

农药微乳剂的剂型多样性,说明农药微乳剂这个剂型的高度可变性和对溶剂的高度适应性。因此农药微乳剂朝着农药剂型安全、高效、低毒、经济、环保方向发展是有很大潜力的。

注:①缩水微乳剂SHME和固体微乳剂SOME是取缩水和固体两个英文单词前两字母以示区别。

②脱水微乳剂和脱溶微乳剂取脱水和脱溶英文单词dewataringdesolution前三个字母以示区别。

③脱水脱溶微乳剂取脱水、脱溶英文单词前面各一个字母D即可。

④微乳值M取微乳英文单词mieroemulsion字头M表示。

⑤乳化值(E)取乳化英文单词emulsifieation字头E表示。

 

作者:黎金嘉

 

本文发表于2013年《农药市场信息》第15

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