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農藥劑型加工(gōng)的基礎知(zhī)識

發布時間:2011-06-03    |    浏覽2304次  |

一(yī)、 農藥加工(gōng)的意義

  合成生(shēng)産出來的農藥有效成分(fēn)稱爲原藥。原藥爲固體(tǐ)的稱爲原粉,爲液體(tǐ)的稱爲原油。通常原藥是不能直接使用的,必須進行加工(gōng)制成各種制劑,以滿足實際使用時的各種要求。劑型的加工(gōng)主要是應用物(wù)理化學原理,研究各種助劑的作用和性能,采用适當的方法,制成不同形式的制劑,以利于在不同情況下(xià)充分(fēn)發揮有效成分(fēn)的作用。把原藥制成可以使用的農藥形式的工(gōng)藝過程稱爲農藥加工(gōng),加工(gōng)後的農藥,具有一(yī)定的形态、組分(fēn)、規格,稱爲農藥劑型(pesticide formulation)。一(yī)種劑型可以制成不同含量和不同用途的産品,這些産品統稱爲農藥制劑(pesticide preparations)。爲适應使用的不同需求,可将農藥加工(gōng)成各種形态的劑型。

  農藥劑型加工(gōng)是農藥應用的前提,農藥的加工(gōng)與應用技術有密切關系,高效藥劑必須配以優良的加工(gōng)技術和适當的施藥方法,才能充分(fēn)發揮有效成分(fēn)的應用效果,減少不良副作用。農藥劑型加工(gōng)可使有效成分(fēn)充分(fēn)發揮藥效,使高毒農藥低毒化(高毒農藥加工(gōng)成顆粒劑、微膠囊等),減少環境污染和對生(shēng)态平衡的破壞(做成顆粒劑、種衣劑局部施藥),延緩抗藥性的發展,使原藥達到最高的穩定性,提高“貨架壽命”,延長有效成分(fēn)的使用壽命,提高使用農藥的效率和擴大(dà)應用範圍。

  二、 選擇農藥劑型的主要因素

  對于每種農藥來說,劑型選擇得恰當與否,對于它得推廣應用、經濟效益和社會效益,有着直接得關系。選擇劑型的因素主要有以下(xià)幾方面。

  首先是原藥的物(wù)理特性(形态、熔點、溶解度、揮發度等)和化學特性(水解穩定性、熱穩定性等)。如果原藥易溶于水,則可加工(gōng)成水劑、可溶性粉劑,但如果原藥對水不穩定,則不适于加工(gōng)成水劑,應加工(gōng)成可溶性粉劑。如果原藥易溶于有機溶劑,則以加工(gōng)成乳油。油劑爲宜。但如果原藥在水中(zhōng)和有機溶劑中(zhōng)溶解度都很低,則适合加工(gōng)成可濕性粉劑、懸浮劑和水分(fēn)散粒劑。

  其次是防治對象的生(shēng)物(wù)特性。每種有害生(shēng)物(wù)都有一(yī)些特性,雖某種原藥可有多種劑型防治某一(yī)特定有害生(shēng)物(wù),但其中(zhōng)某種劑型對這種特定的生(shēng)物(wù)防效最好。例如使用辛硫磷防治土壤害蟲,以顆粒劑防治效果最好,且使用方便。再如防治柑橘蚧殼蟲,由于蚧殼蟲表皮蠟質層厚,以滲透性強的油劑或者乳油效果最好。

  第三是使用技術的要求。使用方式是莖葉噴霧,還是土壤處理;是噴粉、還是噴霧,還是煙熏;使用的目的,是速效,還是長殘效;使用技術要求不同,選擇的劑型也不同。一(yī)般,産量噴霧應選擇乳油、可濕性粉劑和懸浮劑等劑型,超低容量噴霧應選擇油劑,有時也可選擇高濃度乳油。

  第四是使用是的氣候環境條件的影響。例如使用2,4-滴丁酯是乳油容易漂移至附近的葡萄葉上造成要害,但加工(gōng)成水乳劑時則可減少漂移。在森(sēn)林和保護地防治病蟲害,煙劑的使用就會比較方便。

  最後是加工(gōng)成本及市場競争力。農藥是商(shāng)品,以此,選擇加工(gōng)劑型時必須考慮加工(gōng)成本及市場競争力,否則,即使是優良的劑型,推廣也會遇到許多困難。例如,緩釋劑釋一(yī)種很好的劑型,持效期長、安全、對環境污染小(xiǎo),但由于其加工(gōng)成本高,市場競争力差,因此,發展緩慢(màn)。

  三、主要的農藥劑型及其發展趨勢

  1、主要的傳統農藥劑型:

 

粉劑(Dustable Powders,DP)

  供噴粉用的具有規定粒度的粉狀劑型

  由原藥、填料和少量其它助劑經混合、粉碎成一(yī)定細度再混勻而制成。

  按粉粒細度,粉劑可分(fēn)爲粗粉劑(抗飄移粉劑)、普通粉劑和微粉劑。

  劑型特點:加工(gōng)方法簡便、成本低,施用時無需水;但 加工(gōng)和使用過程中(zhōng)粉塵污染較嚴重 。

可濕性粉劑(wettable powders,WP)

  由不溶于水的農藥原藥與潤濕劑、分(fēn)散劑、填料混合、粉碎而成,易被水潤濕并能在水中(zhōng)分(fēn)散懸浮的粉狀劑型。

  劑型特點:使不溶于水的原藥,加工(gōng)成兌水使用的制劑;附着性強,飄移少,對環境污染輕;少用或不用有機溶劑,生(shēng)産成本低,便于貯存、運輸;有效成份含量比粉劑高;加工(gōng)中(zhōng)有一(yī)定的粉塵污染。

乳油(emulsifiable concentrates,EC)

  劑型特點:藥效好;性質穩定,不易分(fēn)解,耐貯存;有效成分(fēn)含量高,貯運成本低;

  缺點:大(dà)量使用有機溶劑,易造成環境污染;易燃、不便貯運。

顆粒劑(granules,GR)

  也稱粒劑,由原藥、載體(tǐ)和助劑加工(gōng)成的粒狀農藥劑型。

  分(fēn)類:按水中(zhōng)是否解體(tǐ)可分(fēn)爲解體(tǐ)型和不解體(tǐ)型兩類;按顆粒大(dà)小(xiǎo)可分(fēn)爲大(dà)粒劑、顆粒劑和微粒劑。

  劑型特點: 施藥靶标性強,環境污染小(xiǎo),對天敵等有 益生(shēng)物(wù)安全;使高毒農藥低毒化,避免人畜中(zhōng)毒,擴大(dà)農藥應用範圍;有效成分(fēn)可控制釋放(fàng),延長持效期;使用方便,效率高。

  農藥及其劑型發展方向:高效、經濟、安全、使用方便,并能與環境協調

  2、劑型發展趨勢:

  制劑水性化;粉劑向粒劑和懸浮劑方向發展;有效成分(fēn)控制釋放(fàng);使用更加簡單、方便;劑型的多樣化和功能化。

  現階段應用和發展的劑型:

  濃乳劑(CE,concentrated emulsion)

  微乳劑(ME,microemulsion)

  懸浮劑(SC,suspension concentrate)

  懸乳劑(suspension emulsion;suspoemulsion)

  水分(fēn)散性粒劑(WG,water dispersible granule)

  水懸浮微膠囊劑(Aqueous capsule suspensions)

  泡騰片劑(ET effervesent tablets)

  緩釋劑(controlled release formulations)

  種衣劑(seed coating formulations)

  水溶膜包裝(Water Soluble Pouches )

濃乳劑(CE,concentrated emulsion)

  定義:水不溶性的液體(tǐ)原藥、或與溶劑混合制得的液體(tǐ)農藥,以微小(xiǎo)液滴(0.1~5mm)分(fēn)散于水中(zhōng)的乳白(bái)色制劑。

  特點:以水爲連續相,不用或少用有機溶劑,減少對高等動物(wù)和環境的污染;霧滴粒徑比乳油大(dà),減少飄移;貯存和運輸安全方便。

微乳劑(ME,microemulsion)

  定義 :水不溶性的液體(tǐ)或固體(tǐ)農藥原藥以超細液滴(0.01~0.1?m)分(fēn)散于水中(zhōng)的透明或半透明分(fēn)散體(tǐ)系。

  特點:粒徑小(xiǎo),對植物(wù)和昆蟲有良好的通透性,提高藥效;熱力學上穩定的均相、可溶性體(tǐ)系,比濃乳劑更爲優異;以水爲連續相,不用或少用有機溶劑,減少對有害生(shēng)物(wù)和環境污染;不可燃,便于運輸和貯藏;

 

 

懸浮劑(SC,suspension concentrate)

  定義:是以水或油爲分(fēn)散介質,以表面活性劑爲分(fēn)散劑将固體(tǐ)農藥通過砂磨機濕法超微粉碎,制成粘稠的可流動的液固态制劑,粒徑爲0.5~3μm。由農藥有效成分(fēn)、濕潤劑、分(fēn)散劑、防凍劑、增稠劑、消泡劑和水等組成

懸乳劑(suspension emulsion;suspoemulsion)

  定義:是水不溶固體(tǐ)農藥與水不溶液體(tǐ)農藥混合加工(gōng)形成的新劑型,是懸浮劑和濃乳劑的結合劑型,兼具有懸浮劑和濃乳劑的特點。

  懸浮劑與懸乳劑特點:加工(gōng)和使用時無粉塵污染,對人的毒性低,對環境污染小(xiǎo);加工(gōng)貯存安全,不易産生(shēng)藥害;

水分(fēn)散性粒劑(WDG,water dispersible granule)

  定義 :投入水中(zhōng)後能迅速崩解,分(fēn)散形成懸浮液的粒狀農藥制劑,又(yòu)稱爲粒狀可濕性粉劑、粒狀幹懸浮劑 。

  組成:有效成分(fēn)、分(fēn)散劑、濕潤劑、粘着劑、崩解劑、填料等

  水分(fēn)散粒劑特點:

  與可濕性粉劑和懸浮劑一(yī)樣,懸浮性、分(fēn)散性、穩定性好;

  與可濕性粉劑比,具有好的流動性,易于從容器中(zhōng)取出;

  與懸浮劑比,可克服貯藏期間沉積結塊、低溫結凍;

  無塵土飛揚,對作業者安全;

  可制成高濃度,降低儲運費(fèi);

  成本和懸浮劑比可濕性粉劑的高。

泡騰片劑(ET effervesent tablets)

  指含有泡騰崩解劑的片劑,即适宜的酸和堿遇水起化學反應釋放(fàng)出CO2而快速崩解的片劑

  酸源:琥珀酸、酒石酸、己二酸、蘋果酸、枸酸 富馬酸等

  堿源:碳酸鈉(鉀)、碳酸氫鈉(鉀)、碳酸鈣、碳酸氨等

  其他助劑:擴散劑、濕潤劑、粘結劑、助流劑、載體(tǐ)等

  特點:外(wài)觀爲片狀,易于定量、貯運方便、入水崩解快

  應用:使用時可将片劑于水中(zhōng)溶解,供噴霧使用;或直接投入水田中(zhōng),藥片在水中(zhōng)迅速泡騰崩解,均勻擴散,使有效成分(fēn)接觸靶标,通過根、莖吸收、傳導、發揮藥效。

  品種: 3%吡蟲啉泡騰片劑、18%除草泡騰片劑

水分(fēn)散片(Water dispersible tablet )

  又(yòu)稱分(fēn)散片(Dispersible tablet) , 簡稱WDT

  指遇水可迅速崩解形成均勻混懸液的片劑。

在水分(fēn)散性粒劑 (WDG) 、片劑( T) 以及泡騰片 ( EVT) 基礎上研發出來的農藥固體(tǐ)新劑型。

  WDT 将WDG、T、EVT 三種制劑的優點集于一(yī)身: (1)吸收了T 中(zhōng)的外(wài)形特點, 使得WDT 較WDG更加對環境友好; (2) 保持了EVT 的崩解速度快、WDG懸浮率高的優點, 使其在保證藥效不降低的前提下(xià)具有對環境和施藥者更安全, 沒有粉塵, 減少了對 環境的污染。

  由于WDT 有效成分(fēn)單位劑量一(yī)定, 以每公頃多少片計數, 因而計量十分(fēn)準确。同時, WDT 可直接投入盛水的噴霧器中(zhōng)使用, 施用起來非常方便。

  水分(fēn)散性抛擲型粒劑

  是在泡騰片劑的基礎上開(kāi)發成功的一(yī)種新劑型

  具有水分(fēn)散性粒劑和泡騰片劑的優點。制劑性能優于水分(fēn)散性粒劑,原材料成本低于泡騰片劑。

  它用水溶性包裝袋包裝,使用時将一(yī)袋袋藥劑抛在水田中(zhōng),水溶性包裝袋在水中(zhōng)溶解後,粒劑就在水中(zhōng)崩解擴散,達到防除目的。

  徹底将使用者與農藥制劑隔開(kāi),避免了使用者在使用制劑時受到農藥的危害。

水懸浮微膠囊劑(Aqueous capsule suspensions)

  定義:是以高分(fēn)子材料作爲囊壁或囊膜,通過化學、物(wù)理或物(wù)理化學的方法,将作爲囊心的農藥活性物(wù)質包裹起來,形成一(yī)種具有半透膜的微型膠囊,并将它們以一(yī)定的濃度穩定地分(fēn)散、懸浮在水中(zhōng)的劑型。使用前用水稀釋。

  水懸浮微膠囊劑特點:

  外(wài)觀像水乳劑,但活性成分(fēn)包含在分(fēn)散的油相之中(zhōng) 。

  是以水作爲基質的非均相體(tǐ)系。

  有些對水不穩定的農藥活性成分(fēn)(如有機磷類農藥),難以制成水乳劑和微乳劑,卻可以制成微膠囊劑 。

  引入控制釋放(fàng)技術(可提高農藥的利用率,延長其藥效期,從而可減少施藥的數量和頻(pín)率,改善農藥對環境的壓力)。

緩釋劑(controlled release formulations)

  定義

  緩釋劑是具有控制釋放(fàng)能力的各種制劑的總稱。

  它是利用物(wù)理或化學的方法使藥劑貯存于特定材料中(zhōng),然後使農藥按需要的劑量、特定的時間、持續穩定的釋放(fàng),以達到最經濟、安全、有效地控制有害生(shēng)物(wù)。

  特點

  延長藥劑的持效期,減少用藥次數;

  減少藥害,降低對有益生(shēng)物(wù)的危害,減輕對環境的污染;隐蔽臭味,降低對人畜的毒性和刺激性。

  緩釋劑種類:

  ⑴微膠囊劑;⑵包結化合物(wù);⑶多層制品;⑷空心纖維;⑸吸附體(tǐ);⑹發泡體(tǐ);⑺固溶體(tǐ);⑻分(fēn)散體(tǐ);⑼複合體(tǐ);⑽自身縮合體(tǐ);⑾直接結合體(tǐ);⑿橋架結合體(tǐ) 。

  緩釋劑目前商(shāng)品化品種不多

  仍處于研究和開(kāi)發階段

種衣劑(Seed-coating formulations)

  定義:種衣劑是由農藥原藥(或者肥料、生(shēng)長調節劑等)、成膜劑及配套助劑經特定工(gōng)藝流程加工(gōng)制成的,可直接或經稀釋後包覆于種子表面,形成具有一(yī)定強度和通透性的保護層膜的農藥制劑

  種衣劑的功能及特點:

  殺滅地下(xià)害蟲

  防治種子帶菌和苗期病害

  促進種苗健康生(shēng)長發育、改進作物(wù)品質

  使種子标準化

  提高種子發芽率、減少種子使用量

  提高作物(wù)産量

  節省農藥并延長藥效。該劑型具高度靶标性,将藥集中(zhōng)于包衣種子上,從而大(dà)大(dà)減少用藥量,僅爲溝施的15%,葉施的1%

  種子隐蔽式用藥,有利于保護環境

  四、農藥助劑

  農藥助劑(pesticide adjuvants)是農藥加工(gōng)制劑和應用中(zhōng)使用的除農藥有效成分(fēn)外(wài)的其它輔助劑的總稱。本身無活性,但可改善農藥加工(gōng)制劑的物(wù)理化學性狀,便于農藥的加工(gōng)、貯藏和使用,或者可以提高藥效的物(wù)質。主要有配方助劑(formulants)和噴霧助劑(spray additives)兩大(dà)類。

  農藥助劑的種類按功能來分(fēn)有填充機(solid diluent, carrier)、溶劑(solvent)、潤濕劑(wetting agent)、乳化劑(emulsifier)、分(fēn)散劑(dispersing agent)、粘着劑(adhesing agent)、穩定劑(stabilizer, stabilizing agent)、增效劑(synergist)及其它(如防凍劑、消泡劑、着色劑等)。

  表面活性劑作爲農藥助劑使用的種類很多,在農藥的加工(gōng)領域有着舉足輕重的作用。表面活性劑具有雙親結構,由親水基團和親油基團組成。例如,國内常用的非離(lí)子表面活性劑OP-10,其親水部分(fēn)是聚氧乙烯基團,其親油部分(fēn)是烷苯基。結構如下(xià)圖:

NP-10的結構

  表面活性劑分(fēn)子的親水親油特性,通常用HLB值(Hydrophile-Lipophile Balance)來表示。它是表面活性劑分(fēn)子親水基團和親油基團的平衡值。HLB值越大(dà),說明這種表面活性劑的親水性強。HLB值越小(xiǎo),表示親油性強。石蠟沒有親水基團,它的HLB值定爲零,完全親水的聚乙二醇定爲20,所以表面活性劑的HLB值在0~20之間。

  表面活性劑的HLB值及其作用

  HLB值 作用 HLB值 作用

  1~3 消泡 9~10 分(fēn)散

  3~6 乳化(W/O) 10~13 展着

  3~8 增溶(W/O) 12~16 發泡

  7~9 潤濕 13~15 去(qù)污

  7~18 乳化(O/W) 14~18 增溶(O/W)

  表面活性劑在農藥加工(gōng)和應用中(zhōng)主要有乳化、分(fēn)散、潤濕、增滲、增溶、起泡和消泡等作用。

  表面活性劑按結構可分(fēn)爲陰離(lí)、陽離(lí)子、兩性離(lí)子和非離(lí)子表面活性劑。陰離(lí)子表面活性劑在水中(zhōng)可解離(lí)成陰離(lí)子和陽離(lí)子兩部分(fēn),而以陰離(lí)子發揮降低表面張力作用。一(yī)般是疏水性的陰離(lí)子與親水性的陽離(lí)子形成的鹽。是農藥加工(gōng)中(zhōng)主要使用的助劑。主要有羧酸鹽:R-COONa(K),硫酸酯鹽:R-OSO3Na, 磺酸鹽:R-SO3Na(Ca),磷酸酯鹽:R-OPO3Na 。例如農乳500,NNO等。陽離(lí)子表面活性劑在水中(zhōng)以陽離(lí)子部分(fēn)爲疏水基,也是發揮表面活性作用的部分(fēn)。主要是季铵鹽類。兩性離(lí)子表面活性劑在水中(zhōng)陰離(lí)子部分(fēn)和陽離(lí)子部分(fēn)都能發揮表面活性的作用,例如羧酸的季铵鹽類。非離(lí)子表面活性劑在水中(zhōng)不電離(lí),性質穩定,有良好的乳化、潤濕、分(fēn)散、助溶的性能,是農藥加工(gōng)中(zhōng)大(dà)量使用的助劑。主要有酯類和醚類。例如OP系列、NP系列、Tween系列、Span系列、農乳600号、農乳700号等。

  加工(gōng)出優良的農藥制劑,必須根據原藥的特性選擇合适的表面活性劑體(tǐ)系,混合的表面活性劑往往能夠表現出良好的相互增效作用。通常使用的是陰離(lí)子和非離(lí)子表面活性劑的搭配。

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