10%唑啉草酯水乳劑的研制

張貴森 高海霞 劉浪 張寶俊

摘要：為了制備理化性狀穩定的10%唑啉草酯水乳劑，并探究其對稗草的生物活性。采用轉相法分別制備油相和水相，兩相混合后經高剪切均質機乳化獲得水乳劑，通過測定貯存穩定性、粒徑、pH值、表面張力、黏度等指標驗證體系的穩定性;并采用平皿法測定對稗草的室內抑制活性。結果表明，選用環己酮為溶劑，用量為25%;乳化劑為4KT和司盤60，用量為20%，由此制備出10%唑啉草酯水乳劑，D50粒徑為0.858～1.650 μm，黏度為84.73～85.83 mPa·s，并且熱貯、冷貯均穩定;藥劑對稗草根、芽的抑制活性EC50分別為91.27、69.67 mg/kg，高于對照藥劑5%唑啉草酯乳油。所制備的水乳劑性能結果顯示，其各項質量指標均符合水乳劑的相關標準。室內生物活性數據表明，該產品具有較優的生物活性，在環保意義和農藥制劑研究等方面均有重要意義。

關鍵詞：水乳劑;唑啉草酯;檢測指標;抑制活性;復配

中圖分類號： TQ450.6;S482.4文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2020）18-0123-05

收稿日期：2019-11-18

基金項目：山西省科技基礎條件平臺項目（編號：201605D121024）;山西農業大學科技創新項目（編號：412579）。

作者簡介：張貴森（1985—），男，山西朔州人，碩士，講師，主要從事農藥制劑研究。E-mail：zhangguisen2005@163.com。

通信作者：張寶俊，博士，副教授，主要從事生物農藥研制。E-mail：zhangbj992@163.com。

隨著對環境保護意識的逐步加強，人們越來越意識到一種好的農藥劑型對于環境保護的重要性[1]。目前，國內外常見的新型農藥劑型以水乳劑為首，但在我國農藥登記中水乳劑品種所占市場份額仍然極其有限，僅占總登記品種的1.2%[2]，而乳油仍然占據著主導地位，乳油以有機溶劑為載體，有機溶劑不僅存在易燃、易爆、劇毒等危險，而且浪費石化資源[3]，在人類健康和資源利用等方面均存在弊端;而水乳劑體系中用水替代一部分有機溶劑，可以降低其使用量，但是水乳劑在貯存和使用過程中出現分層、析水、破乳等質量問題，這與表面活性劑的選擇有很大的關系。唑啉草酯是一種具有內吸傳導性、選擇性的新型除草劑，可用于防治麥類田中一年生禾本科雜草[4]，如狗尾草屬、草屬、黑麥草屬和燕麥屬等[5]。目前，國內登記的唑啉草酯產品主要是先正達公司生產的5%唑啉草酯乳油（EC）。由于其為新型的除草劑，廣泛使用的同時在一定程度上給人、動物及環境帶來了潛在的危害，也違背了目前所推崇的農藥劑型研制水劑化、安全化、緩釋、省力化和精細化的發展方向。與乳油相比，水乳劑可以降低有機溶劑和乳化劑的使用量，成為公認的新型綠色環保農藥產品，在市場上具有廣闊的發展前景。但目前針對唑啉草酯水乳劑未見有相關報道，本研究通過篩選合適的溶劑和表面活性劑來制備合格的唑啉草酯水乳劑，旨在豐富其劑型種類，為生產上防治雜草提供理論依據與實踐基礎。

1?材料與方法

1.1?供試材料

96%唑啉草酯原藥，購自安徽省銀山藥業有限公司。溶劑：N，N二甲基癸酰胺（分析純）、環己酮（分析純）、500#溶劑油（化學純）;乳化劑：OP-10、OP-15，化學純;吐溫20、吐溫40、吐溫80，化學純;司盤60、司盤80，化學純;NP-10，化學純;丙烯酸共聚物鉀鹽4KT，化學純;曲拉通AX-100，化學純;聚羧酸銨鹽5029，化學純;農乳500#、600#，化學純;1601，化學純;黃原膠，化學純;乙二醇，化學純。

1.2?儀器設備

高效液相色譜儀（Agilent 1200），購自安捷倫科技（中國）有限公司;JYW-200B微控表界面自動張力儀，購自承德金和儀器制造有限公司;WJL-602型激光粒度分析儀，購自上海儀電物理光學儀器有限公司;LVDV-2數字式黏度計，上海菁海儀器有限公司;FYL-YS-150L恒溫培養箱，購自上海一恒科學儀器有限公司;CP153分析天平，購自奧豪斯儀器（常州）有限公司;JJ-1型增力電動攪拌器，購自金壇區西城新瑞儀器廠。

1.3?試驗時間與地點

試驗于2018年12月至2019年4月在山西省生太谷縣山西農業大學綠色生物農藥工程中心進行。

1.4?10%唑啉草酯水乳劑研制方法

1.4.1?溶劑的篩選

唑啉草酯原藥為淡黃色粉末狀固體，選擇一種合適的溶劑將其溶解是水乳劑制備成功的重要前提。本試驗采用N，N-二甲基癸酰胺、環己酮、500#溶劑油等多種溶劑測定其溶解性能，取原粉按質量比1 ∶4分別溶于上述溶劑中，形成油相;然后，將配制好的油相體系密封于具塞試管中，放入低溫冰箱（4 ℃）中貯存7 d，觀察其結晶情況。

1.4.2?乳化劑的篩選

1.4.2.1?單體乳化劑類型及用量篩選?采用“14.1”節中所確定的溶劑溶解唑啉草酯后得到油相，對供試乳化劑進行逐一篩選，用量暫定為10%;乳化條件：轉速為10 000 r/min，剪切時間為1 min。將制備的水乳劑進行質量指標檢測。

以篩選出的1種或幾種單體乳化劑為基礎進行用量篩選，以10%為基礎，觀察所制備體系的穩定性，如果不穩定可適當提高其用量，可選用15%、20%、25%等，如果穩定，則降低其用量，同時通過指標檢測和結合生產成本確定最佳用量。

1.4.2.2?復配乳化劑的篩選?通過單體乳化劑的篩選試驗，發現當單獨使用某一種乳化劑時，其乳化效果以及體系穩定性和復配乳化劑相比效果較差，因此選用相對較好的2種乳化劑進行復配，在用量為10%的基礎上按照質量比1 ∶9～9 ∶1進行復配，從中選出最佳的配比，篩選過程如“1421”節。

1.4.3?增稠劑用量的篩選

增稠劑可以用來提高分散介質的黏度、降低粒子的沉降速度，從而可起到提高制劑穩定性的作用。對篩選好的體系觀察其黏度是否符合水乳劑的要求。本試驗用黃原膠作為增稠劑，用適量乙二醇溶解后，加入到體系中通過LVDV-2數字式黏度計測定樣品的黏度，對用量進行篩選。

1.4.4?指標測定

1.4.4.1?熱貯（冷貯）穩定性?將篩選好的試樣 30 mL 注入潔凈的安瓿瓶封口后放在（54±2） ℃烘箱中貯存14 d，在貯存前后分別用高效液相色譜儀分析有效成分的含量及測定其他指標的變化情況[6]。

1.4.4.2?pH值?按GB/T 1601—93《農藥pH值的測定方法》測定其pH值。

1.4.4.3?粒徑?粒徑的大小也是反映水乳劑質量的重要指標之一，按所篩選出的最佳配方配好成品制劑后，利用WJL-602型激光粒度分析儀測定粒徑大小。

1.4.4.4?表面張力?表面張力的大小也能反映水乳劑的質量，其主要反映水乳劑的潤濕展布性能，表面張力越小，其潤濕展布越強。試驗利用JYW-200B微控表界面自動張力儀測定其表面張力，進而反映水乳劑的質量。

1.4.4.5?黏度?黏度的大小直接反映水乳劑的傾倒性，它也在一定程度影響穩定性。并非黏度越大所配制體系越好，而應黏度適中，即可保證傾倒性好，又能滿足穩定性要求。試驗將篩選出的體系利用LVDV-2數字式黏度計進行黏度的測定。

1.5?室內活性測定

將制備好的10%唑啉草酯水乳劑和對照藥劑5%唑啉草酯乳油分別配制成5、10、100、500、1 000 mg/kg 的母液待用，通過平皿法[7]測定藥劑的生物活性。

2?結果與分析

2.1?溶劑的篩選

當溶劑用量為40%時結果見表1，選用環己酮溶解后得到黃色透明油相液體，并在冷貯7 d后沒有發生變化。將環己酮用量從40%依次降低，直至原藥能完全溶解，并且在冷貯條件下油相體系穩定，最終確定溶劑與原藥比為2.5 ∶1.0，即用量為25%。

2.2?乳化劑的篩選

2.2.1?單體乳化劑類型及用量篩選?乳化劑篩選結果見表2，丙烯酸共聚物鉀鹽4KT乳化效果最好，所得到的水乳劑在常溫條件下，外觀為均一乳白色液體，放置一段時間無分層，鏡檢其粒徑均勻、無油珠及晶體;熱貯14 d后進行觀察，與常溫幾乎無變化。司盤60乳化效果次之，常溫放置正常，鏡檢發現無油珠及晶體;熱貯14 d后，出現分層。其他水乳劑均不合格。經過初步篩選，得出較好的單體乳

化劑為丙烯酸共聚物鉀鹽4KT，或可用司盤60和丙烯酸共聚物鉀鹽4KT進行復配。

在用量為10%時所制備的體系穩定，降低用量后會出現不同程度的析水、破乳等現象，同時結合生產實際成本確定其最佳用量為10%。

2.2.2?復配乳化劑的篩選?單體乳化劑篩選試驗中得出司盤60乳化效果相比丙烯酸共聚物鉀鹽4KT乳化效果較差，所以選用4KT與其復配進行優化，可以豐富其配方種類。按照總用量為10%進行篩選，結果如表3所示，當配比為5 ∶5的乳化效果最佳，熱貯 14 d 后無油珠無晶體，但出現析水現象;其他配比乳化效果較差，鏡檢有油珠或晶體。

為解決體系不穩定等問題，將乳化劑用量提高為20%后發現配比為5 ∶5時乳化的水乳劑體系外觀為均一乳白、鏡檢無油珠及晶體，符合水乳劑研制要求;其他配比無論從外觀還是鏡檢、熱貯等結果都不符合水乳劑的研制要求。

2.3?增稠劑用量篩選結果

加入增稠劑可以提高體系的穩定性，另一方面增稠劑也影響著乳液的黏度，減少析水等情況的出現，但是黏度太大影響其傾倒性。前期筆者所在實驗室已經明確黃原膠為一種較好的增稠劑，對用量進行了篩選，從表4可以看出，適宜的黃原膠用量可以改善樣品的黏度，并提高體系穩定性，最佳用量為0.02%。

2.4?指標性能測定結果

由表5可知，單體乳化劑4KT在用量為10%時所制備的水乳劑體系熱貯、冷貯14 d后都顯示正常;而復配乳化劑以司盤60與4KT以5 ∶5配比、用量為20%時，所乳化的水乳劑體系的熱貯、冷貯結果最為穩定;二者的pH值為中性偏堿，符合要求。水乳劑粒徑D50分別為0.858、1650 μm，10%唑啉草酯水乳劑（2）的表面張力更小一些，利于潤濕鋪展;體系黏度較為接近，即其傾倒能力幾乎相同。

2.5?配方確定

通過試驗貯存穩定性篩選出的2個體系：10%唑啉草酯水乳劑（1）（乳化劑為10% 4KT）與10%唑啉草酯水乳劑（2）（乳化劑為司盤60與4KT以 5 ∶5 復配，用量為20%）。經過指標檢測，判定10%唑啉草酯水乳劑（2）和10%唑啉草酯水乳劑（1）均滿足要求，其配方如表6所示。

2.6?室內活性試驗結果

采用平皿法測定藥劑的室內活性，選用5%唑啉草酯單劑乳油為對照藥劑，對稗草根長和芽長的抑制效果分別見表7、表8，結果表明，10%唑啉草酯水乳劑（2）對稗草的根長、芽長的EC50最小，抑制活性最強，分別為91.27、69.67 mg/kg，效果優于10%唑啉草酯水乳劑（1）和對照藥劑。

3?結論

乳化劑具有乳化、分散、潤濕、分散等一系列的作用，在水乳劑的篩選過程中乳化劑可以提高組分間的乳化作用，能夠使各組分之間更加充分混合;在發泡過程中，使體系具備適當的表面張力，產生良好的氣泡網絡結構，所以也可稱為泡沫穩定劑[8]。本試驗通過篩選合適的乳化劑及其他組分等可以制備出2種不同乳化劑體系的合格水乳劑，其除草活性較對照藥劑優良，并且各項指標均符合要求。本著豐富其劑型種類和綠色環保的理念，探索出更加高效環保的藥劑新劑型，以期為后續工業生產提供新的思路與方向。

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