65%啶蟲脒水分散粒劑的配方研究

馬繼龍，朱 惠，王文建，張晴晴，沈 悅，王利利，王 婕，馬 偉，閆 攀，李宏飛，邵國泉*

（1.亳州學(xué)院 中藥學(xué)院，安徽 亳州236800；2.合肥益家環(huán)?？萍加邢挢?zé)任公司，安徽 合肥230041）

我國農(nóng)藥劑型發(fā)展歷程較短[1-2]。水分散粒劑（water dispersible granule，WDG）是20 世紀(jì)80 年代研制成功的農(nóng)藥新劑型，是在可濕性粉劑和懸浮劑的基礎(chǔ)上發(fā)展而來，它顯著地解決了懸浮劑的物理化學(xué)性質(zhì)不穩(wěn)定和可濕性粉劑的粉塵污染所帶來的問題[2]。此外，由于水分散粒劑在生產(chǎn)過程中極少使用有機溶劑，可以有效降低農(nóng)藥生產(chǎn)及使用過程對環(huán)境的污染[3-8]。此外，水分散粒劑粒度均勻，在使用過程中能夠迅速分散形成穩(wěn)定的懸浮液。水分散粒劑的優(yōu)越性在農(nóng)藥劑型中逐漸凸顯，受到廣泛關(guān)注[4]。

繼1991 年德國拜耳開發(fā)的吡蟲啉（Imidaeloprid）和1995 年日本武田開發(fā)的烯啶蟲胺（Nitenpyram）后，啶蟲脒是第3 代商業(yè)化氯化煙堿類殺蟲劑[4]。啶蟲脒由日本曹達株式會社于1996 年開發(fā)，分子式為C10H11ClN4，英文通用名為Acetamiprid，分子結(jié)構(gòu)式如圖1。由于吡蟲啉和烯啶蟲胺抗藥性日趨嚴(yán)重，啶蟲脒獨特優(yōu)點及生產(chǎn)技術(shù)不斷完善，使其逐漸凸顯出廣闊的應(yīng)用前景[4]。

圖1 啶蟲脒分子結(jié)構(gòu)式

水分散粒劑主要由原藥、分散劑、潤濕劑、崩解劑、和填料組成。在助劑的相互作用下，水分散粒劑在水中能夠快速崩解、分散和懸浮。潤濕劑可以提高顆粒表面對水的親和性，崩解劑促使顆粒崩解，分散劑促使粒子進一步分散，阻止藥物載體粒子的聚集和沉降。本研究的目的是開發(fā)具有良好的市場價值和環(huán)保價值的高濃度65%啶蟲脒水分散粒劑配方。

1 材料與儀器

1.1 實驗材料

啶蟲脒原藥，純度98.60%，購于安徽豐樂農(nóng)化有限公司；本實驗使用的分散劑均為化學(xué)純，如下：萘磺酸鹽甲醛縮合物分散劑（D-809），萘磺酸鹽分散劑系列（Morwet D-425，Morwet D-110，Morwet D-500），聚羧酸鹽分散劑（Agrlian 700）和木質(zhì)素分散劑（Ufoxane 3A，Borresperse CA），均由南京捷潤科技有限公司提供。潤濕劑均為化學(xué)純，如下：拉開粉（BX，合肥建坤化工有限公司）；十二烷基硫酸鈉（K12，國藥集團化學(xué)試劑有限公司）；Berol 790A（790A）、Morwet EFW（EFW）及Morwet IP（IP）（南京捷潤科技有限公司）；α-磺基脂肪酸甲酯（MES，合肥建坤化工有限公司）。崩解劑均為分析純（國藥集團），如下：硅酸鎂鋁，硫酸銨，無水碳酸鈉，納米二氧化硅XZ-G01（白炭黑）。使用的填料均為分析純（國藥集團），如下：納米二氧化硅XZ-G01（白炭黑），高嶺土，膨潤土。

1.2 主要儀器設(shè)備

高強度粉碎儀；電子天平；自制擠壓造粒儀；烘箱；恒溫水浴鍋，具塞量筒等。

2 方法與結(jié)果

2.1 助劑及填料的篩選

2.1.1 載體填料的篩選

適當(dāng)?shù)闹鷦┘疤盍蠈Ω邼舛人稚⒘┑闹苽渲陵P(guān)重要。本實驗采用了流點法及正交實驗設(shè)計進行水分散粒劑配方的研究[8]。

表1 列出了載體填料與啶蟲脒原藥混合制備的65%啶蟲脒粗配方，考察填料的影響?？梢钥闯?，以白炭黑作為載體，產(chǎn)物潤濕時間最短，而膨潤土的懸浮率最高且潤濕性較好。由于懸浮率是WDG 最重要的指標(biāo)之一，因此選擇膨潤土作為載體填料。

表1 載體與啶蟲脒原藥混合后主要性能

2.1.2 潤濕劑篩選

采用流點法[8]來篩選潤濕劑。流點越低，潤濕劑的潤濕性能越好。從表2 中看出，BX 的流點最低，這表明BX 的潤濕效果較好。此外，BX 為二丁基萘磺酸鈉潤濕劑，可以顯著降低水的表面張力，具有良好的滲透力與潤濕性。因此，選用BX作為潤濕劑。

表2 啶蟲脒原藥對應(yīng)各潤濕劑標(biāo)準(zhǔn)硬水溶液的流點

2.1.3 崩解劑篩選

崩解劑促使水分散粒劑顆粒在水中快速崩解，崩解時間越短，崩解性能越好。不同分子間存在著相互作用，因此不同崩解劑對水分散粒劑的懸浮率也存在影響。選擇崩解時間較短且懸浮率較優(yōu)的崩解劑對水分散粒劑的制備同樣重要[9-14]。

在確定載體，潤濕劑的基礎(chǔ)上，選擇M-425 做分散劑，采用預(yù)先擬定實驗來選擇合適的崩解劑。擬定實驗：啶蟲脒原藥（65%），潤濕劑BX（4%），崩解劑（10%），分散劑M-425（6%），其余填料補足，實驗結(jié)果如表3 所示。從表3 可以看出，白炭黑崩解時間僅次于硅酸鋁鎂，但具有最大的懸浮率。因此確定白炭黑為崩解劑。

表3 崩解劑與啶蟲脒原藥混合后的主要性能

2.1.4 分散劑篩選

在確定載體、潤濕劑和崩解劑的基礎(chǔ)上，采用預(yù)先擬定實驗來選擇合適的分散劑[14]。這里加入的分散劑分別為D-500，A-700，D-809，3A，B-CA，D-110，實驗結(jié)果如表4 所示。

表4 分散劑與啶蟲脒原藥混合后的主要性能

分散劑、崩解劑等因素都對WDG 的性能產(chǎn)生重要影響。由表4 可知，M-425 與A-700 分散劑得到的配方性能較好，但當(dāng)A-700 和M-425 復(fù)配使用崩解性能和懸浮率均有所降低，為此，通過配方懸浮率和崩解時間綜合考察確定較優(yōu)的分散劑為A-700。通過以上研究確定載體為膨潤土，潤濕劑為BX，崩解劑為白炭黑，分散劑為A-700。

2.2 潤濕劑、崩解劑、分散劑組成優(yōu)化

采用正交試驗設(shè)計法來優(yōu)化潤濕劑、崩解劑、分散劑的用量。崩解劑白炭黑的用量范圍為8%～12%。由于分散劑A-700 的用量增加會導(dǎo)致崩解性能降低，故本實驗用量范圍為4%～8%。典型水分散粒劑中潤濕劑的用量在4%～6%[9]。

正交實驗設(shè)計3 個因素和3 個水平，因此選用L9（34）正交表進行試驗，通過配方懸浮率的高低來確定配方組成。實驗方案如表5 和表6。

表5 正交實驗各因素及水平

表6 正交實驗方案表

以膨潤土為載體，以BX 為潤濕劑，白炭黑為崩解劑，A-700 為分散劑，按正交設(shè)計的方案進行實驗。水分散粒劑懸浮率及崩解時間的實驗結(jié)果如表7。

表7 正交試驗結(jié)果

從表7 可以看出，實驗2 和7 具有較高的懸浮率，且崩解時間在1 min 左右，具有較好的性能。而實驗9 雖然懸浮率較高但崩解時間較長。

對正交實驗結(jié)果進行極差分析，結(jié)果如表8所示。從結(jié)果中可以看出，分散劑A-700 的極差最大，白炭黑次之，BX 的極差最小。因素水平值和指標(biāo)懸浮率的關(guān)系如圖2 所示。由因素的極差越大對結(jié)果影響越大可知A-700 是影響啶蟲脒WDG 制劑懸浮率的最關(guān)鍵因素。

表8 正交試驗的極差分析

圖2 因素水平/值與指標(biāo)懸浮率的關(guān)系圖

從圖2 可以明顯看出各因素極值大的組合應(yīng)是A3B2C2 作為正交實驗得到優(yōu)化配方，即BX用量6%，白炭黑的用量為10%，A-700 的用量為6%。通過驗證，該組合配方的制劑崩解時間為75s，固體懸浮率為78.86%。

2.3 啶蟲脒WDG 熱儲性能測定

啶蟲脒WDG 熱儲性能測定[15]。經(jīng)過上述各種篩選試驗，得到65%啶蟲脒WDG 性能優(yōu)異的配方3 個。以正交表中性能較好的實驗2 和實驗7 分別為a#，b#，以正交設(shè)計得到的最優(yōu)組合A3B2C2 為c#。對實驗所制備的樣品進行熱儲穩(wěn)定性進行考察，結(jié)果如表9 所示。由表9 可以看出，在熱處理溫度54 ℃遠高于室溫下處理2 周，所有樣品的性能幾乎無改變，表明實驗所得WDG具有優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。其中a#的懸浮率最大可以作為本實驗的理想配方，即分散劑為6%聚羧酸鹽（A-700），潤濕劑為2%拉開分（BX），崩解劑為10%納米二氧化硅XZ-G01（白炭黑），其余由填料補足(膨潤土17%)。

表9 熱儲穩(wěn)定性測定

對理想制劑配方性能指標(biāo)進行檢測[15-17]，測得65%啶蟲脒WDG 的各項指標(biāo)見表10。

表10 65%啶蟲脒WDG 的各項指標(biāo)

3 小結(jié)

本研究通過廣泛的實驗篩選出合適的填料、分散劑、潤濕劑和崩解劑，通過正交試驗對配方組成進行了優(yōu)化，得到三種65%啶蟲脒水分散粒劑的配方，各項指標(biāo)均符合水分散粒劑的標(biāo)準(zhǔn)要求，具有很好的熱儲穩(wěn)定性為農(nóng)藥工業(yè)化生產(chǎn)中長時間儲存提供了參考。其中，分散劑為6%聚羧酸鹽（A-700），潤濕劑為2%拉開分（BX），崩解劑為10%納米二氧化硅XZ-G01（白炭黑），填料為17%膨潤土和原藥為65%啶蟲脒的組成所制備的水分散粒劑的懸浮率高達85%。本研究為探討農(nóng)藥水分散粒劑的制備提供了方法參考和工業(yè)化生產(chǎn)提供了可行性依據(jù)。