膨潤土無機凝膠制備及其在水基農藥中的應用

雷東升，汪思孝

（蘇州中材非金屬礦工業設計研究院有限公司，江蘇 蘇州 215011)

膨潤土是以蒙脫石為主要成分的粘土礦物。蒙脫石是由兩層Si-O四面體中間夾一層Al-O(OH)八面體片組成的層片狀含水鋁硅酸鹽礦物，其層間為層間水和可交換性陽離子。將膨潤土經過鈉化提純、凝膠性能調節、凝膠干燥等工藝制備出的膨潤土無機凝膠，其在水溶液中可形成非牛頓液體類型的觸變性凝膠，這種礦物無機凝膠對于懸浮液的穩定性具有重要作用[1-2]。

近年來隨著農藥行業整體產業升級，農藥劑型中水基農藥在農藥行業所占的比重逐年增多。農藥水懸浮劑是一種普遍使用的水基農藥，一般為非均相粗分散體系，使得其物理穩定性變得更加復雜和不易控制， 造成目前農藥水懸浮劑普遍存在貯存析水、稠化、沉積、結塊等貯存物理穩定性不夠、流動性不佳等問題， 嚴重影響藥效[3]。目前農藥制劑生產廠家一般采用兩種解決辦法：①調節黃原膠等有機增稠體系，通過增減黃原膠含量調節粘度。此辦法主要弊端是黃原膠加工性能較差，且易腐化霉變，受到溫度影響，穩定性不夠或流動性能不好影響傾倒率；②使用黃原膠與無機凝膠復配協調增稠，在獲得較好的穩定性能及懸浮性能前提下也擁有良好的流動性能。

本文以河北張家口鈣基膨潤土為原料，經過鈉化提純、凝膠性能調節、干燥等工藝后制備出膨潤土無機凝膠，并將其在水懸浮制劑農藥中進行了應用，解決農藥水懸浮劑行業存在的貯存析水、稠化、沉積、結塊等貯存穩定性不夠、流動性不佳等問題。

1 原料

膨潤土原礦，取自河北省張家口市，屬火山巖型礦床，主要化學成分見表1，主要物化性能見表2，X-射線衍射圖譜見圖1，由X-射線衍射分析并結合化學分析、物理性能分析可知，原礦中的主要礦物為蒙脫石、石英、方英石、長石等，d(001)值15.08A，此膨潤土為鈣基膨潤土。

2 膨潤土無機凝膠的制備及檢測

2.1 制備方法及工藝

經過大量試驗，確定了下述膨潤土無機凝膠制備方法及工藝[4-7]。

表1 原礦的主要化學成分分析 (單位：%)

表2 原礦的物理性能分析

圖1 原礦的X-射線衍射圖譜

(1) 制漿：稱取一定量的膨潤土原礦(-200目)，加水配成濃度為10%懸浮液。

(2) 鈉化改型：加入鈉化劑，用量為膨潤土原礦的2.5%，充分攪拌，使礦粉在水中充分分散并鈉化改型30min。

(3) 離心分離提純：將經過鈉化改型的膨潤土礦漿采用離心機進行分離提純。

(4) 凝膠性能調節：將經過鈉化提純的膨潤土礦漿加入無機改性藥劑，加入量為干礦量的0.4%，陳化24h。

(5) 干燥：干燥采用小型電加熱噴霧干燥機，干燥后產品細度為200目左右。

2.2 物理性能檢測與分析

將膨潤土無機凝膠加水配成5%的懸浮體，在均勻器轉速為3 000轉/分，礦漿溫度為25℃的條件下，攪拌40分鐘，靜置24小時后測定凝膠的粘度，膨潤土無機凝膠的物理性能指標見表3。

表3 膨潤土無機凝膠的物理性能分析

由表3可知，該膨潤土無機凝膠粘度為2 480m Pa·s，觸變值為8.7，懸浮率98.5%，觸變性、凝膠性能優越，這主要是因為蒙脫石顆粒在水分散液中搭成一個連續的網格狀結構，并使大量自由水轉變為束縛水，從而使其本身獲得較高的粘度，這種粘度與剪切速度變化的關系密切，在高剪切力下，呈低粘滯性懸浮液，在低剪切力或靜止狀態下，又恢復到初始的均相塑性體狀態，具有良好的觸變特性[7]。

3 應用試驗

福美雙為四甲基秋來姆二硫化合物，是一種廣譜的保護性殺菌劑，主要用于種子處理和土壤處理，以防止玉米、棉花、谷類作物以及蔬菜等多種作物的猝到病及其他病害。福美雙常用劑型是50%、75%、80%可濕性粉劑，但可濕性粉劑在加工粉碎和農民使用過程中，容易造成粉塵飛揚，造成環境污染及對人身的傷害，因此開發使用藥效更好、環境友好、安全性更高的福美雙水懸浮制劑具有重要的現實意義和環境效益，符合當今農藥制劑發展的要求[8-10]。

3.1 試驗內容與配方

本次應用試驗在制備福美雙水懸浮制劑配方中通過使用黃原膠與無機凝膠復配協調增稠懸浮，在獲得較好的穩定性能及懸浮性能前提下也使制劑具有良好的流動性能，試驗配方見表4。

表4 膨潤土無機凝膠在52%福美雙水懸浮制劑中應用試驗配方

3.2 結果與討論

以自制的膨潤土無機凝膠、市場同類產品A作為增稠懸浮助劑，采用表4的應用試驗配方分別制備出52%福美雙水懸浮制劑樣品，對兩種制劑樣品的理化指標進行檢測，檢測結果見表5。

從表5可知，采用對比產品A的制劑粘度下降很大，制劑放置30min后懸浮率為99%，放置1h后懸浮率降為95%，助懸浮作用較差，對制劑整體貯存穩定性影響也很大，54℃儲存5天后分層達到5%，制劑貯存穩定性較差。自制的膨潤土無機凝膠在52%福美雙水懸浮制劑中應用后，制劑體系粘度、水中自分散性、懸浮性都較好，54℃儲存5天后，制劑粘度變化不大，無分層現象，制劑的儲存穩定性較好。

表5 膨潤土無機凝膠在52%福美雙水懸浮制劑中的應用試驗結果

4 結論

(1) 以河北鈣基膨潤土為原料，經過鈉化提純、凝膠性能調節、凝膠干燥等工藝后制備出膨潤土無機凝膠：粘度值2 480mPa·s、觸變值8.7，懸浮率98.5%。

(2) 膨潤土無機凝膠在52%福美雙水懸浮制劑中應用后，制劑體系粘度、水中自分散性、懸浮性都較好。高溫儲存后，使用自制膨潤土無機凝膠的制劑粘度表觀變化不大，制劑穩定性好，該膨潤土無機凝膠是農藥水懸浮制劑中很好的增稠懸浮助劑。