高分子乳化剂在苯甲·吡唑酯水乳剂中的应用

黄桂珍 ，冯逸鑫 ，张 凯 ，陈细娜 ，张 磊

（1.汕头市深泰新材料科技发展有限公司，广东汕头 515041；2.汕头市大千高新科技研究中心有限公司，广东汕头515041；3.山东邹平农药有限公司，山东滨州 256200）

新《农药管理条例》于2017年7月正式发布实施，其中第十六条明确规定“国家鼓励和支持农药生产企业采用先进技术和先进管理规范，提高农药的安全性、有效性。”新《农药登记管理办法》中，第八条规定“农药有效成分含量、剂型的设定应当符合提高质量、保护环境和促进农业可持续发展的原则”，对农药制剂中助剂选择和使用的功能和安全性提出了更高要求[1]。水乳剂是国家大力推荐发展的环保型水基化剂型，相比乳油，水乳剂不用或较少使用有机溶剂，易溶于水，可形成与乳油基本一致的乳状液，利于药效发挥[2]。但水乳剂属于热力学不稳定体系，常规乳化剂无法解决一些特定农药（如苯醚甲环唑与吡唑醚菌酯复配）水乳剂的形成与稳定难题，进而影响了药液的性能，降低了实际应用中的防效[3]。

高分子乳化剂是近年来开发与应用的新型材料，已在化妆品、医药行业等高端领域广泛应用，逐步应用在农药行业中。高分子乳化剂所具有的安全性符合我国农药登记政策要求，为壬基酚等农药剂型加工传统助剂的替代提供了可能；另外，其特殊结构也具有强乳化能力、增稠能力、增加附着与沉积等功能，除满足水乳剂形成与稳定的基本要求，还在改善制剂兑水稀释后的药液性能等方面体现出独有的优势，已逐渐在农药制剂研究及使用中得到验证，对农药的减施增效有重要意义，将在农药助剂领域具有广泛的应用前景[4]。

苯醚甲环唑是三唑类杀菌剂，具有高效、广谱、安全、持效期长和内吸性强等特性，主要用于水稻、小麦、果树、蔬菜、小麦、马铃薯等作物，对多种真菌性病害具有良好的保护和治疗作用，已经成为使用最广泛的杀菌剂之一，并拥有广阔的应用前景[5]。吡唑醚菌酯为甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂，是线粒体呼吸抑制剂，具有保护、治疗、叶片渗透传导作用，并具有毒性低，对非靶标生物安全，对环境安全友好等特点[6]。

已有文献报道使用常规乳化剂配制吡唑醚菌酯水乳剂[1]和苯醚甲环唑水乳剂[2]的配方研究，而未见苯醚甲环唑和吡唑醚菌酯复配水乳剂研究报道，也未见用高分子乳化剂配制苯醚甲环唑、吡唑醚菌酯水乳剂的相关报道。

为研制环境友好、制剂稳定的苯醚甲环唑和吡唑醚菌酯水乳剂，采用高分子乳化剂开展了新型苯醚甲环唑和吡唑醚菌酯水乳剂研发，研制出制剂稳定、产业化工艺高效的苯醚甲环唑·吡唑醚菌酯水乳剂。

1 材料和方法

1.1 材料与仪器

原药：97%苯醚甲环唑原药，由山东东泰农化有限公司提供；98%吡唑醚菌酯原药，由江西金元莱高新材料有限公司提供。高分子乳化剂：G-100A（聚丙烯酸系微交联结构）、N-300（脂肪醇聚氧乙烯醚，具长侧链的线性体梳状结构），由大千高新科技研究中心有限公司提供；OP-15（烷基酚聚氧乙烯醚），由江苏省海安石化工厂提供；603P（三苯乙烯苯酚聚氧乙烯醚磷酸酯），由山东天道生物工程有限公司提供。溶剂及助溶剂：二甲苯（分析纯）、环己酮（分析纯），由广东光华科技股份有限公司提供；150#溶剂油、100#溶剂油，由江苏华伦化工有限公司提供；油酸甲酯，由淄博景和生物科技有限公司提供；松脂基植物油，由福建诺德生物科技有限责任公司提供。抗冻剂：乙二醇（分析纯），由西陇化工股份有限公司提供。

仪器：Turbiscan Tower多重光散射仪，法国Formulaction公司；FJ200-SH数显高速分散均质机，上海标本模型厂；BT-9300ST激光粒度仪，丹东百特仪器有限公司；Agilent 1220 Infinity高效液相色谱仪，安捷伦科技有限公司；GSP-9080MBE隔水式恒温培养箱，上海博讯实业有限公司医疗设备厂；西门子BCD-186直流压缩机冰箱，博西华电器有限公司；低温恒温槽，上海平轩科学仪器有限公司。

1.2 水乳剂的制备

采用正相法制备，将苯醚甲环唑、吡唑醚菌酯原药溶解于二甲苯和环己酮混合溶剂中，加入高分子乳化剂N-300、辅助小分子乳化剂603P，搅拌均匀，油相备用；将高分子乳化剂G-100A加入自来水中，搅拌分散，再将抗冻剂乙二醇一起加入，水相备用；在搅拌状态下，将油相缓慢加入水相中，混匀后在5 000 r/min下高速剪切10 min，即得苯甲·吡唑酯水乳剂。

1.3 水乳剂质量技术指标测定

1.3.1 粒径大小与分布的测定

以激光粒度仪测定水乳剂粒径大小与分布，以D90表征粒径大小，跨度表征粒径分布，见下式。

式中：D10、D50、D90分别为油珠颗粒体积达到10%、50%、90%时的粒径。跨度越小，粒径分布越窄。

1.3.2 离心稳定性测定

把试样置于离心管中，在4 000 r/min条件下离心15 min，观察试样离心稳定性。离心稳定性合格指标为：未出现析水现象，上无浮油，下无沉淀。

1.3.3 水乳剂热贮稳定性测定

按GB/T 19136—2003农药热贮稳定性测定方法进行。试样置于（54±2）℃测试14 d，热贮合格指标为：未出现析水、析油、固化等现象，乳液均匀、可流动。

1.3.4 水乳剂低温稳定性测定

按GB/T 19137—2003农药低温稳定性测定方法进行。将试样置于（0±1）℃测试7 d，低温合格指标为：未出现析水、析油、固化等现象，乳液均匀、可流动。

1.4 制剂稳定性分析

采用Turbiscan Tower多重光散射仪进行样品稳定性分析。该仪器可通过短期扫描，计算Delta BS平均值随时间变化的曲线和体系TSI值，对水乳剂体系的稳定性进行定量描述。

随着时间的增加，光强值若无明显变化，且图谱线重合在一起，表示无絮凝沉淀和析水现象发生。光强值变化明显，且图谱线未重合，表示样品稳定性差。稳定性动力学曲线斜率越大，表明样品稳定性越差，曲线斜率越小，表明样品稳定性越好。

2 结果与分析

2.1 溶剂筛选

苯醚甲环唑、吡唑醚菌酯熔点均较低，溶于二甲苯、环己酮等有机溶剂，但在溶剂油、油酸甲酯、松脂基植物油等环保溶剂中溶解性均较低。考虑到40%苯甲·吡唑酯水乳剂配方中原药含量较高，理论上溶剂总量不宜超过25%，否则油相占比太多，乳化稳定性受影响。苯甲·吡唑酯原药在不同溶剂中的溶解情况见表1。

表1 苯醚甲环唑·吡唑醚菌酯水乳剂的溶剂筛选

将上述完全溶解的试样置于0～5℃冷藏48 h，以无固体物质析出为合格。另外，适度降低溶剂用量，重复上述实验，找到最小溶剂用量；必要时可加入少量极性溶剂增大溶解度，但考虑配方稳定性，必须以非极性溶剂为主溶剂。最终确定采用二甲苯（10%）和环己酮（10%）为溶剂。

2.2 乳化剂筛选

高分子乳化剂的结构通常由主链和侧链组成，主链一般为阴离子、阳离子、非离子单体及其组合通过聚合构成，侧链通常由长链的疏水单体构成。其中一类疏水单体是通过交联剂形成空间立体网状的微交联结构（G系列），具有能与水无限混溶，空间立体网状属性的亲水高分子体系，分子量通常在500万～2 000万[7]，具有很强的增稠、悬浮、乳化作用。而另一类具有线性体梳状结构的高分子聚合物[8-9]与可以配伍增效的特殊小分子乳化剂（不含苯酚结构）复配而成（N系列）[10]。

在确定溶剂的基础下，首先通过对苯醚甲环唑、吡唑醚菌酯2个原药结构进行分析，选定与其结构相匹配的高分子乳化剂G-100A和N-300。考虑到配方中原药含量较高，乳化剂N-300的添加初始量选择2.5%；乳化剂G-100A由于同时具有乳化和强大的增稠能力，考虑到配方中含水较少，为避免体系太过粘稠，故选初始添加量为1.0%。为有效解决上述乳化剂系统配制试样热贮中出现的轻微析油问题，添加了常规乳化剂OP-15或603P与上述高分子乳化剂进行复配，再进行不同比例的乳化剂筛选，优化苯甲·吡唑酯水乳剂的配方，试验结果见表2。

表2 苯甲·吡唑酯水乳剂中的乳化剂配比筛选

由表2可知，在配方2的基础上，添加乳化剂OP-15不能有效解决试样析油问题，加入603P后，热贮稳定性正常，且粒径未增大，综合考虑制剂流动性与分散性，选定乳化剂组合N-300（3.5）＋G-100A（0.5%）＋603P（1.0%）。

2.3 抗冻剂筛选

抗冻剂主要作用是防止产品在贮存、运输过程中出现结冻现象，从而影响制剂的稳定性。常用的抗冻剂品种有乙二醇、丙二醇、乙醇等，通过试验，本配方选用价格较低且性能优异的乙二醇作为抗冻剂（5.0%）。

2.4 粒径分布

水乳剂体系粒径大小与跨度分布与乳化剂的性能与用量关系密切。水乳剂的粒径一般在0.1～10.0 μm，水乳剂体系的粒径越小，说明乳化效果越好，体系越稳定，制剂兑水稀释后分散度越高，则药效越好。40%苯甲·吡唑酯水乳剂粒径分布见图1。

图1 40%苯甲·吡唑酯EW粒径分布

由图1可见，所制样品平均粒径为0.708 μm，粒径D90值为1.046 μm，跨度为0.881，此配方平均粒径小，跨度范围窄，水乳剂配方优良。

2.5 制剂稳定性分析

背散射光参比模式（Delta），首先选择第1条扫描曲线为“空白”曲线，代表样品的最初始状态，用这条曲线的所有点的光强值与其他扫描曲线的光强值相减，则可知光强调变化情况，变化越小，表明样品越稳定。40%苯甲吡唑酯EW背散射光参比谱图见图2。由图2可以看出，样品稳定性好，随着时间的增加，光强值无明显变化，且图谱线重合度高，表示样品无絮凝沉淀和析水现象发生[11]。

图2 40%苯甲·吡唑酯EW背散射光参比谱图

通过稳定性动力学指数（Turbiscan Stability Index，TSI）比较分析样品的稳定性情况，可以反映在整个放置时间样品浓度和颗粒粒径变化幅度的综合。变化幅度越大，稳定系数值越大，系统稳定性越差。稳定性动力学曲线斜率越大说明样品稳定性越差，曲线斜率越小说明样品稳定性越好。40%苯甲·吡唑酯水乳剂稳定性动力学曲线见图3。

如图3所示，样品稳定性动力学指数均小于1.4，稳定性良好。

图3 40%苯甲·吡唑酯EW稳定性动力学曲线

2.6 质量技术指标测定

40%苯甲·吡唑酯水乳剂优化配方的质量技术指标测定结果见表3。

表3 40%苯甲·吡唑酯水乳剂质量技术指标测定结果

3 结论与讨论

本文选用高分子乳化剂N-300＋G-100A与常用乳化剂603P组合，以二甲苯、环己酮为复合溶剂，以乙二醇为抗冻剂，配制出符合标准要求的40%苯甲·吡唑酯水乳剂。激光粒度仪测定所制水乳剂试样平均粒径为0.708 μm，D90值为1.046 μm，跨度为0.881；Turbiscan Tower多重光散射仪测得所制样品稳定性良好。

本文采用的高分子乳化剂，有效解决了苯醚甲环唑·吡唑醚菌酯水乳剂难制备的行业难题，可减少我国农药中三苯类有机溶剂、苯酚类乳化剂的使用，减少环境污染，符合国家产业政策和节能减排的需要。