1.5%生物農藥四霉素水分散粒劑的研究

于丹妮，尚顯慧，劉娟，王麗穎

(沈陽化工大學功能分子研究所，沈陽 110142)

水分散粒劑(WG)是一種環保型的農藥劑型，具有優良的分散性、懸浮性和穩定性，能夠在水中迅速崩解，分散形成穩定的懸浮體系，以提高農藥的利用效率和防治效果[1]。目前，該劑型已經成為農業生產中的重要農藥劑型之一，具有廣闊的市場前景和應用價值。四霉素是一種由不吸水鏈霉菌梧州亞種通過菌種深層發酵制取的生物農藥，具備高效、低毒、環保和安全的特點。它通過抑制菌絲生長、誘導作物抗性并促進作物生長，從而有效地預防和治療斑點落葉病、棉花黃萎病、大豆根腐病、水稻紋枯病、苗期立枯病等病害[2]。四霉素對環境和人體健康的影響較小，具備較高的使用安全性，不會對作物和環境造成嚴重的危害，滿足了現代農業可持續發展的需求。目前，四霉素制劑多為水劑，為了更好地拓展四霉素的應用范圍，本文對1.5%四霉素水分散粒劑的配方及工藝條件進行篩選，以獲得性能穩定且符合標準要求的四霉素水分散粒劑，為四霉素的進一步推廣提供可靠的技術支撐。

1 材料與方法

1.1 材料與試劑

10%四霉素母粉(遼寧微科生物工程有限公司)；潤濕劑：陰離子類潤濕劑Featdis WP1(上海學卓精細化工有限公司)、萘磺酸鹽類潤濕劑Surform HRB(上海學卓精細化工有限公司)、硫酸鹽類潤濕劑SK-12 LX(上海星飛化工有限公司)、陰離子類潤濕劑Geropon L-WET/P(索爾維集團)；分散劑：萘磺酸鹽類潤濕劑Featdis 1500(上海學卓精細化工有限公司)、萘磺酸鹽類潤濕劑Surform D(上海學卓精細化工有限公司)、磺酸鹽類分散劑SK-20 TX(上海星飛化工有限公司)、聚羧酸酯類分散劑Geropon T/36(索爾維集團)；崩解劑：硫酸銨(天津市恒興化學試劑制造有限公司)、聚乙烯比咯烷酮(天津市大茂化學試劑廠)；載體：輕質碳酸鈣(揚州領航化工有限公司)、煅燒高嶺土(河北佳士力化工有限公司)、硅藻土(揚州領航化工有限公司)。

1.2 儀器設備

Scout pro 電子天平(常州奧豪斯儀器有限公司)、DRP-9082 電熱恒溫培養箱(上海森信試驗儀器有限公司)、DK-600D 電熱恒溫水槽(上海森信試驗儀器有限公司)、BRKY-100 氣流粉碎機(昆山博瑞凱粉碎設備有限公司)、ZLB-80 旋轉制粒機(張家港市榮華機械制造有限公司)。

1.3 方法

1.3.1 制備方法

按照配方的要求，稱取四霉素母粉、助劑、載體并混合均勻，使用氣流粉碎機進行粉碎，將粉碎后的粉體置于燒杯中，加入一定質量比例的水，攪拌均勻后，使用旋轉擠壓造粒機進行造粒，經干燥篩分后得到水分散粒劑，進行各項性能指標的測定[3]。

1.3.2 水分散粒劑性能指標測定

懸浮率測定：按照《農藥懸浮率測定方法》(GB/T 14825—2006)進行測定。持久起泡性測定：按照《農藥懸浮劑產品標準編寫規范》(HG/T 2467.5—2003)測定。pH 測定：按照《農藥pH 值的測定方法》(GB/T 1601—1993)進行測定。水分測定：按照《農藥水分測定方法》(GB/T 1600—2001)測定。崩解性測定：采用量筒法，其試驗方法為稱取1 g 試樣，迅速倒入裝有180 mL 硬水的200 mL 具塞量筒中，然后塞住筒口，以8 r/min 的速度圍繞量筒中心旋轉，用秒表記錄下試樣顆粒99%完全崩解所需時間，崩解時間小于3 min 為合格。熱儲穩定性：按照《農藥熱貯穩定性測定方法》(GB/T 19136—2003)進行測定。

2 結果與分析

2.1 配方篩選

2.1.1 載體種類的確定

載體是一種具有吸附或承載有效成分的特殊材料，不僅可以稀釋藥物，還可以提高其物理性能，從而更好地將藥物粉碎和分散。載體的選擇對懸浮率、崩解時間、藥效等都會產生影響。本研究采用硅藻土、煅燒高嶺土、輕質碳酸鈣作為載體，并測試其懸浮率，結果見表1。

表1 載體種類的篩選

由表1 可知：使用硅藻土作為載體時的懸浮率較高，試樣的常溫、熱儲懸浮率分別為56.57%、51.78%。選擇硅藻土作為載體，可以減少四霉素有效成分的聚集。

2.1.2 潤濕分散劑種類及比例的確定

在制備水分散粒劑時，需對原藥及助劑進行氣流粉碎。經過粉碎后，顆粒變得非常細小，比表面積較大，容易發生重新聚集現象，導致懸浮率降低，從而影響使用效果，因此需要在制劑中添加潤濕分散劑來改善其理化性能[4]。本研究對潤濕分散劑組合Featdis WP1+Featdis 1500、Surform HRB+Surform D、SK-12 LX+SK-20 TX、Geropon L-WET/P+Geropon T/36 進行篩選，結果見表2。

表2 潤濕分散劑種類的篩選

由表2 可知：待測潤濕分散劑的加入都能使水分散粒劑的懸浮率達到標準要求，其中使用Geropon L-WET/P 和Geropon T/36 的懸浮率較高，其常溫、熱儲的懸浮率分別達到78.57%和76.89%，這表明Geropon L-WET/P 與Geropon T/36 搭配使用具有良好的穩定性，能夠在水中保持較長時間的懸浮狀態，不易沉淀，從而提高試樣的懸浮率。故選擇Geropon L-WET/P 與Geropon T/36 作為該制劑的潤濕分散劑。

冰箱洗衣機在較高戶均保有量下，2018年行業整體量增乏力。數據顯示，洗衣機截至2018年前三季度內銷出貨僅增長3.0%，大大低于2017年，冰箱內銷則持續小幅下滑4.9%，第四季度預計仍然保持負增長態勢。不過，冰箱產品結構升級持續進行，大容量、多門、對開門冰箱占比持續提升，產品結構升級助推行業均價提升，截至2018年11月，均價同比上提13%。

在確定合適的潤濕分散劑種類后，保持潤濕分散劑總用量不變，優化不同比例下水分散粒劑的懸浮率，以確定最佳助劑比例[5]。以GeroponL-WET/P為潤濕劑、GeroponT/36 作為分散劑，進行不同比例的篩選，結果見表3。

表3 潤濕分散劑比例的篩選

由表3 可知：水分散粒劑的懸浮率隨著Geropon L-WET/P 用量的增加而提高。當Geropon L-WET/P和Geropon T/36 的加入比例為10∶6 時，熱儲前、后懸浮率較高，為78.57%和76.89%，因此確定潤濕分散劑的最佳添加比例為10∶6。

2.1.3 崩解劑種類及用量的確定

崩解劑是水分散粒劑的關鍵助劑，崩解時間是衡量水分散粒劑崩解性能的標準，通過比較、分析崩解時間，可以確定最佳崩解劑和最適宜的用量。本研究選用硫酸銨、聚乙烯吡咯烷酮作為崩解劑進行篩選，結果見表4。

表4 崩解劑種類的篩選

由表4 可知：添加聚乙烯吡咯烷酮的試樣崩解時間超過3 min，不符合國家標準要求，說明其崩解性能差。相較于聚乙烯吡咯烷酮，添加硫酸銨之后的試樣具有良好的崩解性能，因此選擇硫酸銨作為崩解劑。進一步對崩解劑的用量進行篩選，結果見表5。

表5 崩解劑用量的篩選

由表5 可知：當崩解劑的用量達到6%后，其用量再增加，水分散粒劑的崩解性能不會有明顯提高，因此將崩解劑的用量確定為6%。

2.2 加工工藝條件的篩選

2.2.1 加水量的確定

表6 捏合加水量的篩選

由表6 可知：隨著加水量的增加，試樣的崩解時間延長，懸浮率降低。這是因為過量的加水會導致顆粒之間過于緊密結合，形狀不規則，難以崩解，也不容易分散懸浮。當加水量為27%時，崩解性和懸浮率表現良好。

2.2.2 干燥溫度的確定

水分散粒劑的穩定性受到干燥溫度的影響，溫度的升高或降低可能會影響顆粒結構穩定性。過高的溫度可能會改變助劑和原材料的穩定性，而過低的溫度可能導致水分散粒劑的不完全干燥，從而影響其崩解性能和懸浮性能。分別在30、40、50 ℃時對水分散粒劑進行干燥處理，測定相關性能指標，確定最佳干燥溫度(表7)。

表7 干燥溫度的篩選

由表7 可知：隨著干燥溫度的增加，水分散粒劑的水分含量、崩解時間降低，懸浮率增加。當干燥溫度為30 ℃時，其試樣的水分含量偏高；當干燥溫度達到50 ℃時，水分散粒劑的崩解性能及懸浮性能較好，且符合標準要求，能夠保證顆粒的崩解性和懸浮性，從而提高水分散粒劑的質量。

2.2.3 干燥時間的確定

顆粒干燥程度受干燥時間長短的影響。若干燥時間過長，顆粒表面會過于干燥，形成硬殼，導致崩解時間延長，影響崩解性能。若干燥時間過短，顆粒內部含水量過高，導致顆粒團聚，不符合水分散粒劑的分散性標準。設定干燥時間為30、60、90 min對水分散粒劑進行干燥處理，測定相關性能指標(表8)。

表8 干燥時間的篩選

由表8 可知：干燥時間為60 min 時，其崩解時間較短，懸浮率較高，說明水分散粒劑中含水量適中，顆粒容易分散在水中，穩定性較高，同時，其崩解性能和懸浮性能也有一定程度的提升。

2.3 最佳配方、工藝及主要性能指標

經以上篩選，確定1.5%四霉素水分散粒劑最佳配方為10%四霉素母粉15%、Geropon L-WET/P 10%、GeroponT/36 6%、硫酸銨6%、硅藻土補足到100%，制備最佳工藝為造粒機篩網孔徑為1 mm，轉速為12 r/min，加水量為27%，造粒后在50 ℃下烘箱中烘干1 h。經各項指標的測定，結果均符合要求(表9)。

表9 性能指標檢測

3 結論

四霉素水分散粒劑的有效成分四霉素是一種高效、低毒、環保和安全的生物農藥，符合現代農業可持續發展的需求；同時該劑型可以提高農藥的利用效率及防治效果，減少施藥頻率，降低環境污染。本研究通過對載體、潤濕分散劑、崩解劑的篩選和工藝條件優化，確定了1.5%四霉素水分散粒劑的最佳配方和制備工藝，所制備的四霉素水分散粒劑不僅顆粒均勻、易于分散、便于運輸，而且使用方便，藥效穩定，各項指標均符合水分散粒劑的質量技術標準要求，是一種綠色環保高效的農藥制劑，具有廣泛的應用前景。