农药研究 震荡水乱刻研崖 青岛瀚生科技股份有限公司刘钰 农药水乳剂（ＥＷ）是不溶于水的液态原药或固 态原药溶于有机溶剂所得的不溶于水的溶液，在表 面活性剂的作用下，在水中分散成１ ｍ左右的水包 油型（ｏ／ｗ）液滴．所形成的一种对环境友好的农药 剂型。 相对传统液态制剂乳油而言．水乳剂用水代替 全部或部分溶剂．其活性成分液滴分散后粒径小于 ２ ｍ，外观呈白色牛奶状，用水稀释时与乳油倒入水 中外观并无不同．与乳油相比水乳剂具有在制备和 使用时安全性高．成本低．运输和包装方面安全等优 点 笔者２００４年在山东省农药学会成立大会上发 言指出：“……大力宣传推广水乳剂，我们相信。虽然 普通使用者对新剂型的接受尚需要一段时间．但只 要我们不懈的努力．随着时间的推移．新剂型会越来 越多被人们接受和认可 ”２００６年在农业部农药检 定所主办的江西南昌第八届农业发展年会上．笔者 书面发言：“农药新剂型一水乳剂对环境保护，对建 设节约型社会和对农药工业可持续发展有着积极意 农 络 义．水乳剂更适合我国国情。我们相信随着人们对环 境意识的增强，相关的出台，贸易壁垒，有机溶 剂价格持续飞速上扬的影响．农药生产企业研制开 发水乳剂的前景是非常乐观的。”十余年过去了，水 乳剂得到迅速发展和推广．势头十分迅猛，在一定程 度上取代乳油，发展成大吨位产品。截止２０１４年６ 月２３日国内处于登记有效期内的农药水乳剂共 ８６６个．约占登记产品总数的２．８％。瀚生公司在登 记有效期内的农药水乳剂共２０个．在登记中的水乳 剂两个。 在农药水乳剂发展进程中．国内剂型研发工作 者在农药水乳剂制备机理．农药水乳剂稳定性研究． 农药水乳剂专用乳化剂。农药水乳剂配方筛选．农药 水乳剂生产中存在的问题及对策等诸多方面．开展 了深入研究．取得了可喜的成果 但在农药水乳剂研发的方方面面．存在着一些 困惑和争议，笔者从事农药水乳剂研发十余年．研发 成功合格水乳剂２００多个，在此将本人研发水乳剂 的心得、体会与大家分享。 １、农药水乳剂的组成及对各组分的要求： １．１农药水乳荆 主要由活性成分、溶剂、乳化剂、防冻剂和水组 成。必要时加入助乳化剂、化学稳定剂、消泡剂、增稠 剂、防腐剂、警戒色等。 １．２农药水｜Ｌ荆对活性成分的要求 ｆ１１农药原药在水中溶解度要小，一般常温下溶 解度＜２００ｍｇ／Ｌ ｆ２）活性成分常温下是液态或熔点较低（一般＜ ６ＯｏＣ）．熔点较高的原药找到合适的溶剂也可以成功 制备水乳剂．如阿维菌素的熔点１５０％一１５５ｏＣ。仍可 制备成合格的水乳剂 ｆ３）活性成分应具有化学稳定性，在水中不分 解 但在水中欠稳定的原药．如二嗪磷筛选到相应的 稳定剂仍可以调配出合格的水乳剂 １．３农药水乳荆连用什么样的瘩荆？ ｆ１１选用的溶剂应不溶于水或微溶于水。 ｆ２１对活性成分要有较高的溶解度。这样调配水 乳剂时加入溶剂较少。体系不至于过于黏稠，而且制 作水乳剂时加入的乳化剂又不至消耗在乳化溶剂 上。 ｆ３１加人溶剂的量至少应保证常温下固体原药 全部溶解 用液体原药制备水乳剂时加入溶剂量因 原药品种不同和乳化剂品种不同而不同 加入溶剂 量多少应经过试验确定．是因为加入溶剂量的多少 会影响水乳剂的粒径分布．因此制备农药水乳剂时 溶剂加入量应从产品稳定性、药效、成本、加工过程 难易等因素综合考虑确定。 ｆ４）水乳剂可选用溶剂油、脂肪烃、芳烃、卤代 烃、油酸甲酯、酮类等作溶剂。 １．４农药水｜Ｌ稍甘｜Ｌ化稍的要求 水乳剂的加工过程是机械能的增加和界面张力 减少的过程．而油水界面张力减小就是乳化剂存在 牵口袁｛刍 ２０１４．１０ 一．农药研究 的结果，乳化剂的选择是生产合格水乳剂的关键。 乳化剂选择适当制备产品的粒径小、粒径分布窄、乳 化剂在油水界面上形成机械强度高、韧性强的界面 水乳剂的调配、生产、灌装过程中如泡沫太多需 要加入消泡剂．一般选用有机硅酮类．消泡剂加入量 过多影响水乳体系的稳定 膜．体系更稳定。 农药水乳剂乳化剂通常选用苯乙基酚聚氧乙烯 醚及其磷酸酯盐、脂肪醇聚氧乙烯醚及其磷酸酯盐、 如乳化剂选择合适．泡沫产生少．不必加消泡 剂。 １．１０增稠荆 农药水乳剂一般不须加入增稠剂．这点与水悬 浮剂不同。水乳剂中加入增稠剂主要是增加体系粘 度，延缓析水分层现象，延长制剂的贮存稳定时间 蓖麻油聚氧乙烯醚及其磷酸酯盐、环氧乙烷一环氧 丙烷嵌段共聚物及其磷酸酯盐等为单体．进行非离 子表面活性剂与非离子表面活性剂、非离子表面活 性剂与阴离子表面活性剂进行复配 乳化剂加入量既要保证水乳剂合格．又要考虑 水乳剂稀释后被喷洒使用时对靶标的润湿、展着、覆 盖和附着等因素．一般加入量为５—１０％ １．５水乳荆生产用水： 调配水乳剂水是配方重要组成部分．为方便生 产和降低成本。一般选用自来水。但有些地区自来 水硬度偏高。会影响配方稳定．应予以关注。 有效成分、溶剂、乳化剂、水是制备水乳剂必要 的四种成分 因为商品品质的需要有时还应加人以 下各组分： １．６防冻荆的逸择 水乳剂是以水为基质的剂型．为适应冬天贮存 时的低温环境，必须加入防冻剂，一般选用乙二醇、 丙二醇等．加入量一般为水相的５％。 １．７共乳化荆 共乳化剂是分子质量较小的极性分子．在水乳 剂中其极性头被吸附在油水界面上．它们不是乳化 剂．但加入后与乳化剂形成混合膜．有助于油水界面 张力的降低，增加界面膜的强度、韧性及致密程度， 改善乳化性能，使体系更稳定。由于液滴的聚并是 以界面膜破裂为前提．因此界面膜的机械强度与紧 密程度是乳状液稳定的决定因素．故在研发水乳剂 时加入共乳化剂对乳液稳定有时能产生意想不到的 效果。 中长链的醇，如十二烷醇、十四烷醇、十六烷醇 等都可以做共乳化剂 １．８化学麓定荆 为降低某些活性成分在水乳剂贮存过程中的分 解率．需要加入化学稳定剂，稳定剂的选择也是水乳 剂研发的难点之一．稳定剂一般为环氧化物、抗紫外 线剂、抗氧剂、ＰＨ调节剂等，稳定剂的品种和加入 量需经试验确定。 １．９漓范ｊＩ｜ 夸口袁｛刍２０１４．１０ 如果乳化剂没有选择好．试图加入增稠剂解决体系 不稳定．使制剂不破乳是不可取的 水乳剂可选用黄原酸胶和硅酸镁铝为增稠剂 １．１１防Ｊ｜ｌ剂 当水乳剂中加入增稠剂如黄原酸胶时．为防止 其变质，需加人防腐剂，如卡松、苯甲酸钠、尼泊 金酯等 ２、水乳剂生产工艺 ２．１试 童调配水乳羽工艺： ２．１．１将原药、溶剂计量后加入烧杯，充分搅拌 溶解．加入乳化剂及其他油溶性成分．搅拌均匀为油 相。 ２．１．２向盛有上述油相的烧杯中先后加入水、防 冻剂及其他水溶性成分，搅拌均匀，预乳化。 ２．１．３将上述预乳化之半成品高剪切ｆ１００００转／ 分，１０分钟）即得成品。 ２．２水乳荆生产工艺过租 ２．２．１将溶剂、原药计量后投入带搅拌的不锈钢 反应釜中，搅拌充分溶解后加入乳化剂及其他油溶 性成分．搅拌混匀为油相 ２．２．２将水计量后加入反应釜中．搅拌与油相混 匀。加入防冻剂及其他水溶性成分．充分搅拌预乳 化。 ２．２＿３将预乳化后的半成品由反应釜的底部阀 门放出．经连续式高剪切乳化泵剪切并输送至高位 槽中。 ２．２．４反应釜空出后关闭釜底阀门．将高位槽中 物料全部放入反应釜．重复２．２－３操作再剪切一遍， 一般水乳剂生产经高剪切乳化泵剪切两遍．即可得 到合格产品 制备水乳剂的方法有：（１）反向乳化法，（２）直接 乳化法，（３）Ｄ相乳化法，（４）交互添加法等。笔者多 年研发和生产实践证实上述研发和生产工艺是切实 可行的。既操作方便、快捷又节省设备和投资，笔者 农药研究 在省内外生产厂家指导安装１Ｏ余条水乳生产线多 年正常运行．也证实了这一点 ３、水乳剂开发的难点及对策： 笔者体会水乳剂研发难点主要是乳化剂的选 择、制剂贮存过程分层和怎样提高水乳剂药效三个 方面。 ３．１农药水乳荆乳化剂选择 水乳剂开发难度大．如何选择合适的表面活性 剂作乳化剂是水乳剂型研发的关键问题 关于乳液体系基本理论很多，主要有：相体积 理论、双界面膜的理论、定向锲理论和聚结速度理 论等 这些理论一定程度上解释了乳液体系形成和 稳定的一些现象．对水乳剂开发有一定指导意义． 但这些理论无法让你找到一个具体产品水乳剂体 系的合适乳化剂．只有踏踏实实地实验积累经验才 能成功。 ３．１．１我们在制备水悬浮剂时．固体原药经一定 时间的研磨，分散成为极小微粒（‘ｐ＝２—５ｔｘｍ）此时即 使不加分散剂这些微粒重新凝聚成一团也需要一 个相当长的时间．但破镜不能重圆——已经分散的 微粒之间的界面永远不会消失 而油水混合物在剪切时“油”可以呈很小的液 滴分散于水中．油水两相在剪切过程中处于一个动 态平衡，聚结、分散，剪切力一经消失在没有乳化剂 的情况下．油滴很快就会聚并成为一个单相．油水 之间只有一个大的界面 由于固体悬浮体和液体乳液上述根本不同．在 悬浮剂的分散剂和水乳剂的乳化剂所用的表面活 性剂选择时就有了很大区别 悬浮剂的分散剂可以“慢慢地”在介质中移动 并吸附在固体颗粒表面．只要吸附牢固不再脱落就 可以了．与吸附的速度关系不大．因此可以选择一 些聚合大分子化合物如聚羧酸盐等 油水混合物的液滴减小到胶体范围（１— １０００￣ｍ）需要输入功．而增加了表面积从而增加了 表面能和表面自由能．然而自然界总是力图维持体 系自由能极小的状态．热力学几乎总是减小界面面 积。所以分散体系不可能有足够的稳定性。一旦剪 切停止，已分散的液滴就会以极快的速度聚并．如 要阻止聚并，必须加入表面活性剂．它们吸附在液 滴表面，提供静电和空间壁垒．防止粒子之间的“粘 性”碰撞，使分散体系稳定。如表面活性剂在油水界 ／幸．日农诗 面上吸附速度快于液滴聚并速度．则上述动态平衡 向右移动．所以剪切分散过程中乳化剂在界面上吸 附速度越快粒径越小。吸附越牢固，乳液越稳定。表 面活性剂分子小一些．在介质中移动快．在界面上吸 附快．而表面活性剂分子足够大．在界面上吸附才会 牢固．因此单一的表面活性剂很难完成上述任务。所 以国外水乳乳化剂供应商一般推出成对的水乳乳化 剂．厂家介绍是一个ＨＬＢ值小的表面活性剂和一个 ＨＬＢ值较大的表面活性剂．或者说一个亲油的表面 活性剂和一个亲水的表面活性剂。实际上就是上面 说的一个小分子表面活性剂和一个分子较大的表面 活性剂配对使用。才能让用户调配出合格的水乳剂。 那些一个乳化剂打天下的水乳乳化剂供应商．他们 的产品也是由两个或多个表面活性剂复配而成．只 不过在单体选择和复配技术上更巧妙．技术含量更 高。 ３．１．２在研发过程中．筛选水乳乳化剂时．乳化 剂的加入量要比正常使用量多一些．是因为液滴越 小．界面面积越大，必须有足够的乳化剂在增大了的 表面积上形成致密的单分子膜．极限乳液界面膜厚 度８值（每种乳化剂有其特征的８，可用于表征其乳 化本领）与水乳乳状液稳定性密切相关．８值越大乳 液越稳定．是因为此时乳化剂分子能修补被破坏的 界面膜。当乳化剂用量不足时，只能液滴聚并，粒径 变大．缩小界面面积来保证８（极限乳状液界面膜厚 度）。 ３．１．３在水乳乳化剂筛选过程中．调配水乳样品 最好不要加增稠剂．因为增稠剂的加入可能造成乳 液稳定的假象．掩盖乳化剂不匹配的事实，给后续的 生产带来意外和损失 ３．２怎样追免和廷麓米乳｜Ｌ液分晨 水乳剂属于热力学不稳定体系．但具有一定的 动力学稳定性的两相分散体系．其体系不稳定最常 见的表现就是分层．分散于连续相——水中的小油 滴存在着重力下沉或浮力上浮的趋势．液滴下沉或 上浮的速度遵循Ｓｔｏｋｅｓ公式Ｖ＝２ｇｒ２（ｐ—Ｐ，），９１１ ３．２．１式中ｒ表示乳液液滴的粒径．ｒ越小液滴 受重力影响而下沉的速度越慢．而ｒ的大小与乳化 剂的品质、乳化剂的加入量、乳化剂体系油水比例等 有密切关系 ３．２．１．１不同乳化剂对１Ｏ％溴虫腈ＥＷ平均粒 径的影响 今日袁嬉２０１４．１ｏ 表１（乳化剂加入量８％） 乳化剂代号 平均粒径（ ｍ） Ｗ—４（Ａ） １．９２９ Ｗ一４（Ｃ） ０．１９１ ３．２．１．２相同乳化剂不同加入量对１０％溴虫腈 ＥＷ平均粒径的影响 表２（乳化剂代号：ｗ一４（Ｂ）） 乳化剂加人量（％） 平均粒径（Ｉｘｍ） ６ ２．８１２ ８ １．２９３ ３．２．１．３不同油相比例对２０％氰戊菊酯．马拉硫 磷ＥＷ平均粒径影响 表３ （乳化剂代号：Ｗ－４（Ｃ）） 油相比例（％） 平均粒径（ ｍ） ４０ １．４１４ ６０ ０．３３２ 综上所述为减缓分层．应选择合适的乳化剂． 乳化剂加入量要足够．用液体农药制备水乳剂时要 有足够的油相比例 ３．２．２分层是指没有损失任何单独液滴个数特 征的絮凝 分层几乎是所有乳液体系都要出现的现 象．分层的速率由连续相的粘度和比重差决定。 Ｓｔｏｋｅｓ公式中Ｐ为分散相密度．Ｐ，为连续相密 度。 ｐ－ｐ，＞０液滴下沉． 制剂上面出现透明水层．密 度差越大。分层越快。 ｐ－ｐ，＜Ｏ液滴上浮． 制剂底部出现透明水层．密 度差越大．分层越快。 ｐ－ｐ，＝０公式中Ｖ＝Ｏ，理论上不分层。 因此：＜１＞可以在小范围内调整密度差，以减缓 分层：＜２＞ＥＷ有效成分含量高时尽量选用密度小的 溶剂 ＜３＞ＥＷ有效成分含量不宜过高．以２０％左右 为宜。 ３．２．３ Ｓｔｏｋｅｓ公式中１１表示体系粘度， 值越大 沉淀（或上浮）速度越慢，体系粘度因乳化剂不同、 乳化剂用量不同、油相比例大小不同而不同。加人 乳化剂量越多．体系粘度越大。 ３．２．３．１不同乳化剂对２０％氰戊菊酯・马拉硫磷 体系粘度的影响 一幸．口表｛刍２口７ １０ 农药研究 表４（乳化剂加入量８％，油相比例５０％） 乳化剂代号 粘度（ｍｐａ・ｓ） ｗ一４（Ａ） ２６２．０ Ｗ一４（Ｃ） １２５．０ ３．２＿３．２不同油相比例对２０％氰戊菊酯．马拉硫 磷体系粘度的影响 表５ （乳化剂代号：ｗ一４（Ａ）乳化剂加入量８ 油相比例（％） 粘度（ｍｐａ・ｓ） ４０ １１７．０ ６０ ４１４．ｏ ３．２－３．３调节粘度还可以加入适当的增稠剂以延 缓分层。 分层（即析水）是热力学不稳定体系不可避免的 现象．只能延缓不能杜绝．由于分层过程中液滴的个 数没有变化。即没有发生聚并现象．粒径没有改变， 因此无论是水乳剂的生产者还是使用者不应该过于 苛求．重要的是在ＥＷ有效期内绝对不可以破乳 ３．３如何保证和提高水乳荆的药效 不论何种剂型．最根本的品质还是药效 研究 成果表明同剂量的水乳剂的药效与乳油相当或略高 于乳油 瀚生公司１５％氰氟草酯水乳剂在市场上就 表现出不凡的药效 ３．３．１农药稀释后喷洒到田间．药液必须与靶标 密切接触才能发挥药效，相同重量的药液，乳液粒径 越小，覆盖面积越大，１克粒径０．５ ｍ乳液中液滴数 量是粒径１ ｍ乳液液滴数量的８倍，前者单层液滴 覆盖面积比后者大一倍．覆盖相同面积时后者药液 重量比前者大一倍 重力作用使后者从靶标上滚落 的可能性较大．粘着性较差。 液滴平均粒径越小的水乳剂．产品使用时药效 才能更好．达到相同药效的应用成本越低．这种内在 质量的差异化．也就是相同有效成分及相同含量的 水乳剂．不同厂家的产品药效不同的内在原因。 水乳剂分散液滴的粒径大小与乳化剂的品质有 关．与乳化剂加入量的多少、水乳剂组成中油相比例 呈正相关。（见表ｌ、表２、表３）。因此水乳剂的药效 高低也与它们密切相关。 ３－３．２喷洒液在靶标上表面张力越低时对靶标 的润湿、展着、附着、渗透、持留效果越好，表现的药 农药研究 ／争．日 浙江禾田化工有限公司 赵国建 Ｆｌｕｐｙｒａｄｉｆｕｒｏｎｅ．商品名为Ｓｉｖａｎｔｏ．是拜耳公司 开发的新型烟碱类杀虫剂．是具有内吸活性的丁烯 酸内酯类化学物质．对刺吸式害虫有效。用于防治 已有资料对其作了初步总结．但并未对中间体的合 成方法作详细探讨。现对ｆｌｕｐｙｒａｄｉｆｕｒｏｎｅ及其各中 间体的合成路线进行综述并对各路线的工业化价 蔬菜、果树、坚果、葡萄及一些大田作物中的蚜虫、 粉虱、叶蝉、西花蓟马等，对蜜蜂无害，并不受开花 应用 目前．该产品尚处于田间试验与农药登 记阶段，国内外均未上市。 Ｆｌｕｐｙｒａｄｉｆｕｒｏｎｅ ＣＡＳ号为９５１６５９—４０—８．化学 名称：４一［（６一氯一３一吡啶基甲基）（２，２－Ｚ．氟乙基）氨基］ 呋喃一２（５Ｈ）一酮，结构式如下图１： 值进行评述。 １．１合成摹残１ 此合成路线以２．２一二氟乙胺为初始原料．先与 ２一氯一５一氯甲基吡啶进行胺化反应生成关键中间体 Ｎ一『（６一氯一３一吡啶基）甲基卜２，２一二氟乙胺，再和另 一关键中间体４一羟基一２一氧一２．５一二氢一３一呋喃甲酸 此两步反应报道的最高收率分别为５３％、 甲酯反应生成目标产物，合成路线图如图２。 Ｑ＿之 ９４％。则总收率为４９．８％。但是，合成关键中间 体４一羟基一２一氧一２．５一二氢一３一呋喃甲酸甲酯还 需经过醚化、环合２步反应，两步收率依次分别 为８０％、８７％，合成路线如图３。此外，目前国内市 图１ Ｆｌｕｐｙｒａｄｉｆｕｒｏｎｅ的结构式 场基本没有此路线的初始原料２．２一二氟乙胺的 供应信息．一定程度上阻碍了此路线的工业化发 Ｆｌｕｐｙｒａｄｉｆｕｒｏｎｅ的合成路线大致可分为两条． 展 黼 效也越好．而喷洒液的表面张力与调配水乳剂时选 择的乳化剂的品质、乳化剂的加人量等相关，从而水 准。瀚生公司正在着力开展这项工作，争取研发出有 药效差异化的产品，推向市场。 乳剂的药效好坏也与这些因素相关。 ３．３＿３添加增效助剂。增效助剂本身无生物活 阿根廷学者德鲁．迈尔斯说：“界面和胶体各种体 系的改进．一些新应用和发展都是“尝试法”，这种反 反复复过程的结果．是经验规律的应用．是一门技艺 性．但与相应的农药复配使用明显改善喷洒液的润 湿、展布、分散、滞留、渗透等，减少漂移。防止对邻近 敏感作物为害。利于药液在靶标上铺展与黏附，减 而非科学．但只要应用表面和胶体科学的基本原理， 这些解决方法可能是显而易见或者更容易发现。” 少紫外线对有效成分的分解，延长持效期．提高生物 活性，减少用药量。降低使用成本。保护环境。优良 这就告诉我们要成为一个学识渊博．技术精湛 的农药剂型研发工作者一是要充分掌握．熟练运用 的增效助剂可以数倍提高防效．还可以延缓抗药性 的产生。 增效助剂可以桶混或加入配方中使用．而水乳 剂研发一个重要方向就是将合适的增效助剂加入配 方中，调整配方稳定，直至符合水乳剂的技术质量标 “表面和胶体科学的基本理论”．二是要“反反复复” 地实践和应用“经验规律”亲自动手．认真实验．别无 捷径可走 （摘自《第十四届山东省农药信息交流会论文集》） 耷目袁．Ｉ刍２口 １０
