三角坐標(biāo)圖法在25%吡唑醚菌酯水乳劑配方優(yōu)選中的應(yīng)用研究

陳濤　李清標(biāo)　王國(guó)華　祁月月

摘要 ? ?本文介紹了運(yùn)用三角坐標(biāo)圖法快速篩選25%吡唑醚菌酯水乳劑最佳配方的方法，以乳液穩(wěn)定性、粒徑分布、黏度作為試驗(yàn)指標(biāo)，選用3種不同類(lèi)型的乳化劑作為變量，快速篩選出25%吡唑醚菌酯水乳劑的最佳配方。結(jié)果表明，確定最終配方為98%吡唑醚菌酯原藥占25.6%、溶劑油S150占30%、環(huán)己酮占5%、EMULPON CO-360占4%、ATLAS G-5000占0.5%、SOPROPHOR SC占0.5%、Sag1522占0.1%、乙二醇占4%、異丁醇占2%，余量為去離子水。該產(chǎn)品于54 ℃條件下熱貯14 d，有效成分吡唑醚菌酯分解率<5%，粒徑未出現(xiàn)長(zhǎng)大，產(chǎn)品各項(xiàng)指標(biāo)均符合水乳劑的要求。

關(guān)鍵詞 ? ?25%吡唑醚菌酯水乳劑;三角坐標(biāo)圖法;配方篩選

中圖分類(lèi)號(hào) ? ?TQ450.6 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 ? ?A

文章編號(hào) ? 1007-5739（2020）16-0075-02

吡唑醚菌酯（pyraclostrobin）是德國(guó)巴斯夫公司1993年開(kāi)發(fā)的一種甲氧基丙烯酸酯類(lèi)殺菌劑。該制劑是一種線粒體呼吸抑制劑，通過(guò)阻止細(xì)胞色素b和c1之間電子傳遞而抑制線粒體呼吸作用，使線粒體不能產(chǎn)生ATP，從而導(dǎo)致細(xì)胞死亡[1]。

農(nóng)藥水乳劑（emulsion in water，EW）是一種以水為分散介質(zhì)的水性化制劑，不用或很少使用有機(jī)溶劑，毒性低，對(duì)環(huán)境污染小，防效突出，是取代傳統(tǒng)劑型制劑最經(jīng)濟(jì)、安全、有效的劑型之一[2]。

1 ? ?材料與方法

1.1 ? ?供試材料

原藥為98%吡唑醚菌酯原藥;乳化劑為EMULPON CO-360（蓖麻油聚氧乙烯醚，由荷蘭阿克蘇諾貝爾公司生產(chǎn)）、SOPROPHOR SC（烷氧基化聚芳基苯酚磷酸酯衍生物，由比利時(shí)索爾維集團(tuán)生產(chǎn)）、ATLAS G-5000（EO/PO嵌段聚醚，由英國(guó)禾大公司生產(chǎn)）;防凍劑為乙二醇;溶劑為溶劑油S150、環(huán)己酮;其他材料為有機(jī)硅消泡劑SAG1522、正丁醇、去離子水。

1.2 ? 儀器與設(shè)備

高剪切分散乳化機(jī)FA25，由上海弗魯克流體機(jī)械制造有限公司生產(chǎn);激光粒度儀BT-9300ST，由丹東百特儀器有限公司生產(chǎn);烘箱9140A、低溫培養(yǎng)箱 LRH-50CB、高低溫培養(yǎng)箱BPHJ-120B，由上海一恒科技有限公司生產(chǎn);旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)NDJ-8S，由上海方瑞儀器有限公司生產(chǎn)。

1.3 ? ?試驗(yàn)方法

1.3.1 ? ?工藝流程。將原藥、溶劑加入反應(yīng)釜，經(jīng)過(guò)剪切使原藥完全溶解，加入乳化劑，繼續(xù)于10 000 r/min剪切5 min，即為油相;將消泡劑Sag1522、乙二醇、正丁醇、去離子水等加入另一剪切釜，剪切均勻，即為水相;將油相緩慢加入水相，邊加邊剪切，加完后繼續(xù)于10 000 r/min剪切5 min，即得25%吡唑醚菌酯水乳劑。具體制備流程見(jiàn)圖1。

1.3.2 ? ?性能檢測(cè)方法。農(nóng)藥pH值檢測(cè)方法參照《農(nóng)藥pH值的測(cè)定方法》（GB/T 1601—1993）;農(nóng)藥乳液穩(wěn)定性檢測(cè)方法參照《農(nóng)藥乳液穩(wěn)定性測(cè)定方法》（GB/T 1603—2001）;農(nóng)藥持久起泡性檢測(cè)方法參照《農(nóng)藥持久起泡性測(cè)定方法》（GB/T 28137—2011）;農(nóng)藥傾倒性檢測(cè)方法參照《農(nóng)藥傾倒性測(cè)定方法》（GB/T 31737—2015）;農(nóng)藥熱貯穩(wěn)定性檢測(cè)方法參照《農(nóng)藥熱貯穩(wěn)定性測(cè)定方法》（GB/T 19136—2003）;農(nóng)藥低溫穩(wěn)定性檢測(cè)方法參照《農(nóng)藥低溫穩(wěn)定性測(cè)定方法》（GB/T 19137—2003）;凍融穩(wěn)定性檢測(cè)將樣品密封至安瓿瓶中，置于高低溫培養(yǎng)箱中，將溫度設(shè)置為40 ℃貯存8 h，-10 ℃貯存16 h，24 h為一個(gè)循環(huán)周期，經(jīng)過(guò)7個(gè)周期，沒(méi)有破乳、析油即為合格。粒徑檢測(cè)采用激光粒度儀，加入相同的樣品濃度，每個(gè)樣品檢測(cè)3次，取平均值，即為樣品粒徑，實(shí)際讀數(shù)取D50和D90。黏度檢測(cè)用數(shù)字式旋轉(zhuǎn)粘度計(jì)，選擇2號(hào)轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)速為30 r/min，試樣溫度在25 ℃下，取400 mL樣品于500 mL玻璃燒杯中，讓液面與轉(zhuǎn)子的刻度對(duì)齊，啟動(dòng)開(kāi)關(guān)，1 min后立即讀取數(shù)值。

1.4 ? ?三角坐標(biāo)圖法的應(yīng)用

1.4.1 ? ?三角坐標(biāo)圖法介紹。三角坐標(biāo)圖法是指在一個(gè)等邊三角形中利用坐標(biāo)來(lái)表示A、B、C等3種組分在體系中的組成，通過(guò)試驗(yàn)指標(biāo)的考核，最終確定A、B、C等3種物質(zhì)最佳配比的方法（圖2）[3]。在三角形中雖然有很多點(diǎn)，但是配方篩選時(shí)，通常只選擇有代表性的幾個(gè)點(diǎn)，即1#、13#、16#、21#、33#、40#、43#、57#、62#、67#，然后根據(jù)試驗(yàn)指標(biāo)的考核確定較佳配方所在區(qū)域。

1.4.2 ? ?試驗(yàn)因素。根據(jù)預(yù)試驗(yàn)結(jié)果，選擇3個(gè)具有代表性的乳化劑，分別為EMULPON CO-360、SOPROPHOR SC、ATLAS G-5000，作為配方的乳化劑組分，通過(guò)三角坐標(biāo)圖法調(diào)整其在配方中的比例來(lái)制備樣品。通過(guò)檢測(cè)樣品乳液穩(wěn)定性、粒徑分布、黏度等最終確定產(chǎn)品的乳化劑組成。

2 ? ?結(jié)果與分析

2.1 ? ?確定基礎(chǔ)配方

在確定25%吡唑醚菌酯水乳劑配方時(shí)，應(yīng)充分考慮原材料的來(lái)源、價(jià)格及加工的便捷性，并根據(jù)制備水乳劑的成功經(jīng)驗(yàn)，選擇Sag1522作為配方的消泡劑組成，并初步確定其用量為 0.1%;選擇乙二醇為體系防凍劑，并初步確定其用量為4%;選擇異丁醇為助表面活性劑，并初步確定其用量為2%。

2.1.1 ? ?溶劑篩選。經(jīng)過(guò)預(yù)試驗(yàn)，選擇溶劑油S150作為配方溶劑，選擇環(huán)己酮作為配方助溶劑，并進(jìn)一步做溶劑用量的優(yōu)化（表1）。

2.1.2 ? ?乳化劑篩選。根據(jù)水包油形成的HLB值理論，需要選擇HLB值為8～18的乳化劑[2]。EMULPON CO-360 是蓖麻油聚氧乙烯醚，HLB值為13.4;ATLAS G-5000為EO/PO嵌段聚醚，HLB值為16;SOPROPHOR SC 為烷氧基化聚芳基苯酚磷酸酯衍生物，HLB值為15.6。

2.2 ? ?運(yùn)用三角坐標(biāo)圖法確定最佳配方

選擇EMULPON CO-360、ATLAS G-5000、SOPROPHOR SC等3種不同類(lèi)型的表面活性劑作為25%吡唑醚菌酯水乳劑配方的乳化劑，并且總用量為5%，用三角坐標(biāo)圖法確定3種乳化劑的最佳配比。用三角坐標(biāo)圖法根據(jù)質(zhì)量比分別將1#、13#、16#、21#、33#、40#、44#、57#、62#、67#所代表的配方做成樣品。

由表2可知，1#、57#、67#所得樣品的D90分別為 0.91、49.29、2.91 μm。由此可知，1#樣品乳化性最好，67#次之，57#最差。從13#樣品可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)EMULPON CO-360減少，其余2種助劑增加，將三種助劑按3∶1∶1比例復(fù)配，樣品的D50和D90均較1#樣品明顯減小。在三角圖的其他區(qū)域雖然有更小的粒徑分布，但是制劑黏度較大，很難滿足生產(chǎn)而做成商品。于是進(jìn)一步在1#～13#區(qū)域，選擇5#、8#、9#做進(jìn)一步試驗(yàn)，可以發(fā)現(xiàn)5#粒徑與1#相當(dāng)，黏度優(yōu)于13#，既滿足乳化要求，又能保證樣品在儲(chǔ)存過(guò)程中不會(huì)有較多的析水。

為了進(jìn)一步檢驗(yàn)各配方組成的樣品性能，將樣品密封于20 mL安瓿瓶中，置于54 ℃烘箱中放置14 d，并測(cè)試樣品的粒徑分布;將樣品密封于20 mL安瓿瓶中，置于高低溫培養(yǎng)箱中，放置7個(gè)循環(huán)，觀察外觀是否破乳或者出現(xiàn)析水、析油現(xiàn)象。

由表3可知，13#、5#、9#樣品的粒徑有所降低，其余樣品在熱貯后均有所增大，并且5#樣品黏度適中，成本相對(duì)較低。綜合考慮，選擇5#作為最終乳化劑配比。確定最終配方為98%吡唑醚菌酯原藥占25.6%、溶劑油S150占30%、環(huán)己酮占5%、EMULPON CO-360占4%、ATLAS G-5000占0.5%、SOPROPHOR SC占0.5%、Sag1522占0.1%、乙二醇占4%、異丁醇占2%，余量為去離子水。

2.3 ? ?配方驗(yàn)證

為了驗(yàn)證本試驗(yàn)得到的配方是否合格，將以試驗(yàn)篩選所得配方按照文中的工藝流程進(jìn)行樣品制備，并且檢測(cè)各理化指標(biāo)。25%吡唑醚菌酯水乳劑檢驗(yàn)結(jié)果表明，質(zhì)量分?jǐn)?shù)為25.2%，pH值為6.5，D50、D90分別為0.50、0.90 μm，熱貯后D50、D90分別為0.49、0.91 μm。傾倒后殘余物為2.6%，洗滌后殘余物為0.24%，持久起泡性為2 mL。熱貯穩(wěn)定性、乳液穩(wěn)定性、凍融穩(wěn)定性、低溫穩(wěn)定性均合格。本研究所得配方，經(jīng)過(guò)加工制備的樣品，其各項(xiàng)指標(biāo)完全符合水乳劑指標(biāo)要求，并且熱貯后沒(méi)有出現(xiàn)粒徑長(zhǎng)大現(xiàn)象。

3 ? ?結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，最終配方為98%吡唑醚菌酯原藥占25.6%、溶劑油S150占30%、環(huán)己酮占5%、EMULPON CO-360占 4%、ATLAS G-5000占0.5%、SOPROPHOR SC占0.5%、Sag1522占0.1%、乙二醇占4%、異丁醇占2%，余量為去離子水。經(jīng)檢驗(yàn)，所得配方各項(xiàng)指標(biāo)均符合水乳劑的指標(biāo)要求。由此可知，運(yùn)用三角坐標(biāo)圖法可以快速篩選多組分乳化劑體系在配方中的比例。通過(guò)初步鎖定各組分比例在體系中的區(qū)間，并且進(jìn)一步縮小各比例范圍，可以為配方開(kāi)發(fā)節(jié)省大量的工作時(shí)間，是劑型開(kāi)發(fā)過(guò)程中一種高效實(shí)用的試驗(yàn)方法[4-6]。

4 ? 參考文獻(xiàn)

[1] 袁傳衛(wèi)，姜興印，殷萬(wàn)元，等.吡唑醚菌酯吡唑醚菌酯對(duì)土壤微生物呼吸作用及土壤酶活性的影響[J].農(nóng)業(yè)環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2015，34（5）：897-903.

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作者簡(jiǎn)介 ? 陳濤（1984-），男，安徽蚌埠人，碩士，工程師，從事農(nóng)藥劑型加工及增效減量研究工作。

收稿日期 ? 2020-04-22