500 g/L 砜吡草唑·唑草酮懸乳劑的研制

戴焰林，李書香，鄭 玥

(中江國際海外進(jìn)出口分公司，南京 210003)

砜吡草唑(pyroxasulfone)是日本組合化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社開發(fā)的一種新型廣譜、高活性的異唑類除草劑，其作用機(jī)理是通過抑制雜草植物體內(nèi)超長鏈脂肪酸延長合成酶(VLCFAE)而發(fā)揮藥效，可用于小麥、玉米、棉花、花生等作物田，防除多種一年生禾本科雜草和闊葉雜草，是芽前土壤處理或芽后早期莖葉處理除草劑[1-3]。唑草酮(carfentrazoneethyl)是由美國富美實(shí)(FMC)公司開發(fā)的三唑啉酮類除草劑，其作用機(jī)理是通過抑制葉綠素合成過程中的原卟啉原氧化酶的生成，破壞雜草的細(xì)胞膜，主要用于防除小麥、玉米、大麥、水稻田闊葉雜草和莎草，具有快速、高效，對(duì)下茬作物安全等優(yōu)點(diǎn)[4]。

懸乳劑(suspo-emulsion，SE)是由不溶于水的固體原藥和不溶于水的液體原油，借助各種助劑的作用，配制成以水為分散介質(zhì)的穩(wěn)定的高懸浮乳狀體系。它由液體原藥形成的乳狀液和固體原藥研磨而成的懸浮液構(gòu)成，是水乳劑與懸浮劑技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)品，屬于油、固、水三相混合物[5]，因而具有懸浮劑和水乳劑的優(yōu)點(diǎn)，綠色環(huán)保，儲(chǔ)運(yùn)安全，生物活性高，是取代傳統(tǒng)劑型的最佳劑型之一[6]。砜吡草唑和唑草酮的復(fù)配可以擴(kuò)大雜草防除譜，提高雜草防除效果，延緩抗性，在美國、加拿大、澳大利亞等國已登記應(yīng)用，目前在國內(nèi)尚無登記、生產(chǎn)。本文以500 g/L 砜吡草唑·唑草酮懸乳劑(SE)為研究對(duì)象，進(jìn)行了大量的配方篩選試驗(yàn)，以期開發(fā)出性能優(yōu)良的懸乳劑，從而為該產(chǎn)品的推廣應(yīng)用提供技術(shù)支撐。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

98%砜吡草唑原藥(山東先達(dá)農(nóng)化股份有限公司)、95.5%唑草酮原藥(安徽久易農(nóng)業(yè)股份有限公司)；高分子梳狀共聚物分散劑Atlox 4913(英國禾大公司)，烷基萘磺酸鹽甲醛縮合物Morwet D-425[諾力昂特種化學(xué)(上海)有限公司]，烷基醇聚氧乙烯醚Tergitol W-600(陶氏化學(xué))，EO/PO 嵌段聚醚WS-1750(南京威爾生物材料有限公司)，木質(zhì)素磺酸鈉(南京捷潤科技有限公司)，農(nóng)乳500#(十二烷基苯磺酸鈣)、農(nóng)乳600#(苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚)(南通德益化工有限公司)，乳化劑TERSPERSE 2280(亨斯邁功能化學(xué)品農(nóng)化事業(yè)部)，C8脂肪醇(沙索中國化學(xué)有限公司)，溶劑油S-200(江蘇華倫化工有限公司)，玉米油(山東西王食品有限公司)，乙二醇(分析純)、1,2-丙二醇(分析純)、丙三醇(分析純)、尿素(分析純)(國藥集團(tuán))，黃原膠(上海森碩化工科技有限公司)，消泡劑SAG 1522(邁圖高新材料集團(tuán))，去離子水。

1.2 主要試驗(yàn)儀器

200 mL 立式砂磨機(jī)(上海賽杰化工設(shè)備公司)；T18 數(shù)顯型高剪切均質(zhì)乳化機(jī)(德國IKA 集團(tuán))；GHP-9080 隔水式恒溫培養(yǎng)箱(上海一恒科學(xué)儀器有限公司)；BT-9300 激光粒度分布儀(丹東百特儀器有限公司)；pH 計(jì)(梅特勒-托利多公司)；安捷倫HPLC1220(安捷倫科技有限公司)。

1.3 試驗(yàn)方法

1.3.1 制備方法

懸浮劑制備：采用濕法研磨超微粉碎法。將砜吡草唑原藥相關(guān)助劑和水混合均勻，倒入砂磨機(jī)中與研磨介質(zhì)按1∶(1.0～1.2)混合均勻，研磨1～2 h，經(jīng)檢測(cè)粒徑合格后，得到砜吡草唑懸浮劑。

油相制備：采用直接混合法。將唑草酮原藥、乳化劑、溶劑直接混合在一起，得到含有唑草酮的油相。

懸乳劑制備：采用高速剪切混合法。將上述油相按比例均勻加入處于高速分散中的砜吡草唑懸浮液中，剪切10 min 左右，得到砜吡草唑·唑草酮懸乳劑成品，進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的分析檢測(cè)。

1.3.2 產(chǎn)品性能指標(biāo)的檢測(cè)

有效成分含量采用反相高效液相色譜法測(cè)定；參照GB/T 1601—1993 方法測(cè)定pH；參照GB/T 14825—2006 方法測(cè)定懸浮率；參照GB/T 19136—2003 方法測(cè)定熱儲(chǔ)穩(wěn)定性；參照GB/T 19137—2003方法測(cè)定低溫穩(wěn)定性；參照GB/T 31737—2015 方法測(cè)定傾倒性；參照CIPAC MT-180 方法測(cè)定乳化分散性；采用激光粒度分析儀測(cè)量樣品的粒度分布，重復(fù)測(cè)量3 次，取其平均粒徑。

2 結(jié)果與分析

2.1 潤濕分散劑和乳化劑的篩選

懸乳劑是油-固-水三相體系，固體分散相中所懸浮的固體微粒與油相液滴接觸時(shí)極易發(fā)生油-固聚凝，從而導(dǎo)致絮凝、破乳、晶體增長、沉降和分層等問題，破壞制劑的穩(wěn)定性。因此必須加入合適的潤濕分散劑和乳化劑，在固體顆粒和油滴表面構(gòu)成保護(hù)層，阻礙固體顆粒之間以及固體顆粒與油滴之間的相互靠近和聚凝，保證制劑的穩(wěn)定性和懸浮性，且在長期儲(chǔ)存和運(yùn)輸過程中保持穩(wěn)定的懸浮和分散性能。

按1.3 節(jié)的加工工藝，對(duì)不同類型潤濕分散劑、乳化劑和溶劑組合進(jìn)行篩選，篩選方案見表1，其中砜吡草唑含量為447 g/L，唑草酮含量為53 g/L。懸乳劑樣品置于(54±2)℃的恒溫箱中儲(chǔ)存14 d 后，通過觀察其熱儲(chǔ)前后的流動(dòng)性、分散穩(wěn)定性，測(cè)定懸浮率、析水率、粒徑變化確定性能優(yōu)劣，結(jié)果見表2。

表1 500 g/L 砜吡草唑·唑草酮懸乳劑潤濕分散劑、乳化劑和溶劑篩選配方

表2 500 g/L 砜吡草唑·唑草酮懸乳劑潤濕分散劑、乳化劑和溶劑篩選試驗(yàn)結(jié)果

配方1、2、3 均以S-200 溶劑油為唑草酮的稀釋溶劑，制劑的常溫流動(dòng)性和分散度都較差，熱儲(chǔ)后出現(xiàn)膏化，這可能是由于所選的表面活性劑對(duì)油-固2 種活性成分體系的親和力存在差異，導(dǎo)致表面活性劑發(fā)生重新分配，破壞了表面活性劑在固體顆粒和油滴表面形成的原有吸附平衡，出現(xiàn)油-固聚凝現(xiàn)象。配方4、5、6 以C8脂肪醇為唑草酮的稀釋溶劑，制劑的常溫的流動(dòng)性和分散性均較好，但在不同乳化劑體系下，熱儲(chǔ)時(shí)出現(xiàn)了嚴(yán)重析水或膏化現(xiàn)象，說明潤濕分散劑、乳化劑和溶劑沒有達(dá)到最佳的協(xié)同作用。配方7、8、9、10 以玉米油為唑草酮的稀釋溶劑并使用TERSPERSE 2280 作為乳化劑，制劑常溫和熱儲(chǔ)后的流動(dòng)性和分散性都表現(xiàn)優(yōu)良，同時(shí)也可以發(fā)現(xiàn)不同潤濕分散劑的對(duì)制劑的流動(dòng)性和分散性影響不大，但對(duì)熱儲(chǔ)后的粒徑增長有一定的影響。

2.2 防凍劑的篩選

懸乳劑在儲(chǔ)存、運(yùn)輸過程中易出現(xiàn)凍結(jié)、析晶現(xiàn)象，影響其使用和穩(wěn)定性，為避免這種情況發(fā)生，需要在配方中加入防凍劑，在前述配方7 的基礎(chǔ)上選擇不同的防凍劑進(jìn)行篩選試驗(yàn)，結(jié)果見表3。

表3 500 g/L 砜吡草唑·唑草酮懸乳劑中防凍劑篩選試驗(yàn)結(jié)果

由表3 可知：選用1,2-丙二醇和丙三醇作為防凍劑時(shí)，該懸乳劑在低溫穩(wěn)定性及(-20±2)℃時(shí)的凍融恢復(fù)情況均表現(xiàn)優(yōu)異，考慮成本因素，最終選定40 g/L 丙三醇為防凍劑。

2.3 增稠劑的篩選

懸乳劑是熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，其儲(chǔ)存穩(wěn)定性與介質(zhì)黏度的高低密切相關(guān)，按照Stockes 公式，固體顆粒的沉降速度與體系的黏度成反比，提高體系的黏度，有利于提高制劑的儲(chǔ)存穩(wěn)定性，但黏度過大，傾倒性能就會(huì)變差，增加生產(chǎn)和包裝時(shí)的難度，本試驗(yàn)選用黃原膠作為增稠劑，在前述配方7 的基礎(chǔ)上，通過一系列梯度試驗(yàn)，最終確定黃原膠的最佳用量為1.5 g/L。

2.4 配方的確定及質(zhì)量控制指標(biāo)

通過大量配方篩選試驗(yàn)，確定了制備500 g/L 砜吡草唑·唑草酮懸乳劑的最佳配方：砜吡草唑447 g/L、唑草酮53 g/L、Tergitol W-600 10 g/L、Atlox 4913 20 g/L、Morwet D-425 6 g/L、TERSPERSE 2280 20 g/L、玉米油100 g/L、黃原膠1.5 g/L、丙三醇40 g/L、消泡劑SAG 1522 3 g/L、卡松2 g/L，去離子水補(bǔ)足至1 170 g/L。500 g/L 砜吡草唑·唑草酮懸乳劑的質(zhì)量控制指標(biāo)見表4。

表4 500 g/L 砜吡草唑·唑草酮懸乳劑指標(biāo)檢測(cè)

3 結(jié) 論

采用濕法研磨和高速剪切混合工藝，通過各項(xiàng)指標(biāo)的篩選測(cè)定，制備了性能符合懸乳劑要求的500 g/L 砜吡草唑·唑草酮懸乳劑產(chǎn)品。該產(chǎn)品屬于水基化制劑，制備過程安全、環(huán)保，符合國家對(duì)綠色環(huán)保劑型的發(fā)展要求，為砜吡草唑和唑草酮復(fù)配產(chǎn)品的推廣應(yīng)用提供技術(shù)支撐。