36%春雷霉素·喹啉銅納米懸浮劑配方研究

王愛臣，譚葵，張小敏，莫俊銳

（惠州市銀農科技股份有限公司，廣東惠州 516257）

懸浮劑（Suspension Concentrates，SC）是農藥水基性制劑的一種重要劑型，是懸浮有微細固體粒子的水基液體，具有良好的流動性、分散性、展著性和生物活性。不添加有機溶劑，加工和使用中無粉塵，對人及環境都更為安全[1]。

隨著納米技術不斷發展，將其與農藥研制相結合，形成了一個新興的納米農藥研究領域。納米農藥的出現，不僅大大降低用藥量、提高藥效，在使用經濟性上也得到突破發展，真正體現了使用濃度低、殺蟲防病廣譜、不易產生抗性、低毒低殘留、對環境污染小等諸多優點[2]。因此，將傳統的懸浮劑加工成納米懸浮劑，是未來農藥制劑加工的一個發展方向。但目前懸浮劑制劑存在容易出現析水和膏化的現象，且在加工成納米級時會更加容易出現顆粒聚集，導致黏度增大、粒徑增大、無法長期保存等問題。

喹啉銅是一種廣譜、高效、低殘留的有機銅螯合物，兼具喹啉和銅鹽的作用。可抑制早期細胞表示的G-蛋白質合成，又兼有多點接觸活性；銅離子被萌發的孢子吸收后，可殺死孢子，從而起到殺菌作用；在作物表面形成一層嚴密保護膜，抑制病菌萌發和侵入，具有很好的防病治病作用。整體來看，喹啉銅防效高且使用成本低，產品應用前景較好[3]。

春雷霉素（kasugamycin）又名春日霉素、加收米、加瑞農等，是由春日鏈霉菌（Streptomyces kasugaensis）產生的一種氨基糖苷類抗生素，廣泛應用于農業生產。春雷霉素防治效果好，且對人畜無害，無污染、無殘留，符合現代環保要求，是當前農作物病蟲害防治中具有廣闊發展前景的綠色農藥之一[4]。

本文主要研究36%春雷霉素·喹啉銅納米懸浮劑的制備條件，通過濕法研磨的方式，將有效成分粒徑D98研磨至600 nm以下，通過對分散劑、潤濕劑、增稠劑、穩定劑和研磨介質的篩選，獲得最優的配方組成及研磨條件，以解決懸浮劑容易發生析水、結塊以及制備成納米級粒徑穩定性問題。

1 材料與方法

1.1 儀器

SHW-SM-0.5L實驗室砂磨機，上海盛海威電氣儀表有限公司；氧化鋯珠，廣州柏勵司研磨介質有限公司；FM200高剪切分散乳化機，上海弗魯克科技發展有限公司；LS-POP(9)激光粒度分析儀，珠海歐美克儀器有限公司；NDJ-8S數顯粘度計，上海方瑞儀器有限公司；DHP-9162電熱恒溫培養箱，上海慧泰儀器制造有限公司；Turbiscan分散穩定性分析儀，法國Formulation公司；JEA5001電子天平，上海浦春計量儀器有限公司；A10表面張力儀，美國Kino公司。

1.2 試劑

（1）原藥。春雷霉素（85%），山西新源華康化工股份有限公司；喹啉銅（93%），陜西諾正生物科技有限公司。（2）分散劑。Emulson AG TRSS、Emulson AG TRN 14105，意大利Lamberti公司；Atlox 4913，美國Croda公司；3016，無錫頤景豐科技有限公司；DS505P，廣州方中化工有限公司；D-400，東莞市長洲化工科技有限公司；Y97，實驗室自制。（3）潤濕劑。Atlox G5000、Atlox 4894，美國Croda公司；4075，無錫頤景豐科技有限公司；YUS-WET108，上海杰世化工有限公司。（4）增稠劑。黃原膠，中軒生化有限公司；硅酸鎂鋁，蘇州中材建設有限公司。（5）防凍劑。乙二醇，惠州市坤洋實業有限公司。（6）pH調節劑。檸檬酸，山東英軒實業股份有限公司；乙酸，汕頭市達濠精細化學品有限公司。

1.3 實驗方法

1.3.1 制備方法

采用濕法砂磨，將春雷霉素、喹啉銅原藥、分散劑、潤濕劑、增稠劑、防凍劑、pH值調劑和水按一定的質量比例稱量后混合，用均質乳化剪切機剪切5 min后砂磨，粒徑小于0.5 μm后，將增稠劑均質剪切。

（1）分散劑：固定春雷霉素、喹啉銅、潤濕劑、增稠劑、防凍劑、pH調節劑和水的質量比例分別為3.00%、33.00%、2.00%、0.50%、4.00%、1.00%和水補足 100%，選擇 Emulson AG TRSS、Envipol 14105、Atlox 4913、3016、DS505P、D400、Y97分散劑的一種或幾種，添加量質量比例分別為8.00%和6.00%，使用0.6～0.8 mm規格的磨珠進行研磨，考察其對產品穩定性的影響。

（2）濕潤劑：固定春雷霉素、喹啉銅、分散劑、增稠劑、防凍劑、pH調節劑和水的質量比例分別為3.00%、33.00%、8.00%、0.50%、4.00%、1.00% 和水補足 100%，選擇Atlox G5000、Atlox4894、4075、YUS-WET108潤濕劑中的一種，添加質量比例分別為2.00%和1.00%，使用0.6～0.8 mm規格的磨珠進行研磨，考察其對產品穩定性的影響。

（3）增稠劑：固定春雷霉素、喹啉銅、分散劑、潤濕劑、防凍劑、pH調節劑和水的質量比例分別為 3.00%、33.00%、8.00%、1.00%、4.00%、1.00%和水補足100%，選擇黃原膠、硅酸鎂鋁的一種或兩種，添加質量比例分別為0.05%～0.20%和0.50%～1.50%，使用0.6～0.8 mm規格的磨珠進行研磨，考察其對產品析水率和傾倒性的影響。

（4）pH：固定春雷霉素、喹啉銅、分散劑、潤濕劑、防凍劑、增稠劑和水的質量比例分別為3.00%、33.00%、8.00%、1.00%、4.00%、1.00%和水補足100%，pH調節劑（乙酸或檸檬酸）添加質量比例分別為0.50%、1.00%和1.50%，使用0.6～0.8 mm規格的磨珠進行研磨，考察其對產品分解率的影響。

（5）磨珠：固定春雷霉素、喹啉銅原藥、分散劑、潤濕劑、防凍劑、增稠劑、pH調節劑和水的質量比例分別為 3.00%、33.00%、8.00%、1.00%、4.00%、1.00%、1.00%和水補足100%，選1.0～1.2 mm、0.6～0.8 mm、0.3～0.4 mm規格的磨珠進行研磨，考察其對產品分解率的影響。

1.3.2 懸浮劑的性能指標測定

（1）熱儲穩定性。按《農藥熱儲穩定性測定方法》（GB/T 19136—2021）方法要求，將試樣密閉放置于（54±2）℃的恒溫箱中貯存14 d后取出，冷卻至室溫，并于24 h內對規定項目進行測定。

（2）低溫穩定性。按《農藥低溫穩定性測定方法》（GB/T 19137—2003）方法要求，將試樣在（0±2）℃冰箱中放置1 h，觀察外觀有無變化，繼續在（0±2）℃冰箱中貯存7 d，測試其理化指標。

（3）pH值的測定。按《農藥理化性質測定試驗導則 第1部分：pH值》（NY/T 1860.1—2016）進行。

（4）黏度的測定。按《農藥理化性質測定試驗導則 第21部分：黏度》（NY/T 1860.21—2016）進行。

（5）懸浮率的測定。按《農藥懸浮率測定方法》（GB/T 14825—2006）進行。

（6）持久起泡性的測定。按《農藥持久起泡性測定方法》（GB/T 28137—2011）進行。

（7）表面張力的測定。在室溫下對已稀釋3 000倍的樣品進行表面張力測定，重復3次，取其平均值作為最終測定結果。

（8）粒度的測定。將樣品稀釋100倍，使用激光顆粒分布儀對其進行粒度測定，重復3次，取其平均值作為最終測定結果。

2 結果與分析

2.1 分散劑

合適的分散劑可以將原藥顆粒在樣品中均勻地分散開，形成一個穩定的固液分散體系[5]。傳統懸浮劑的有效成分粒徑在1～5 μm，分散劑可以較好地包裹有效成分，形成穩定的分散體系。然而將有效成分粒徑加工至0.6 μm時，粒子的比表面積變大，表面能升高，粒子熱運動變強，受范德華引力的作用，粒子發生聚沉，其聚結、絮凝、奧氏熟化等現象將會更加明顯，從而導致穩定性差。因此，有效成分粒徑越小對分散劑的要求越高。

分別加入不同比例的分散劑或分散劑組合，研磨至目標粒度后進行比較篩選，結果見表1。由表1數據可知，單一助劑很難控制納米級的顆粒在熱儲中穩定存在，需要幾種助劑搭配協同作用，且其用量對粒徑的變化有較大影響。

表1 分散劑對制劑穩定性的影響

將Atlox 4913、Emulson AG TRN 14105+Y97三種分散劑復配，可以有效控制粒徑增大，且黏度較低。

2.2 潤濕劑

懸浮劑中潤濕劑主要作用為潤濕原藥等固體表面，提高潤濕速度和砂磨效率，使分散劑能快速與原藥相結合，同時要求其不能影響整個分散體系，因此潤濕劑的選擇也非常重要。

不同種類潤濕劑及其用量對制劑穩定性的影響結果見表2。由表2數據可知，用量為1%的4075或2%的Atlox 4984表現較好，樣品研磨效率高，熱儲狀態較好。

表2 不同種類潤濕劑及其用量對制劑穩定性的影響

對含有1%的4075和2%的Atlox 4984的樣品進行穩定性檢測分析，結果如表3所示。多重光散射技術是經過穿透力極強的近紅外脈沖光源的掃描，快速、準確分析懸浮液體系的乳化、絮凝、沉淀、破裂等現象，可定量分析上述現象所發生的速率以及粒子的平均粒徑、濃度等特性[6]。該儀器能夠在不破壞樣品的前提下，準確測量樣品沉淀層、澄清層以及粒子平均粒徑隨時間的變化情況。穩定性指數（TSI）可以直觀判斷樣品的穩定性，同樣的時間下，穩定性指數越小意味著樣品穩定性越好。將配制好的懸浮劑樣品不稀釋放置于42 mm高的玻璃樣品瓶中，分別在30 ℃每隔1 h掃描1次，共掃描24 h。從測試結果可以看出，兩個樣品的穩定性系數TSI（整體）都在0.3以下，體系較為穩定，其中4075表現更佳。

表3 2種潤濕劑對體系TSI的影響

2.3 增稠劑

懸浮劑屬于一種不穩定的分散體系，粒子間會相互聚集并發生沉降，其沉降速率符合Stokes定律，與懸浮液的黏度成反比[7]。增加體系的黏度，可以降低粒徑的沉降速度，提高體系穩定性。但增稠劑過多，則導致體系黏度過大，流動性差，故選擇合適的增稠劑及其用量也相當重要。

本實驗通過改變增稠劑的種類及用量，對樣品析水率和傾倒性指標進行考察，結果見表4。數據顯示，添加0.05%黃原膠或1.00%硅酸鎂鋁增稠效果較好，在黏度較小的情況下析水少，且入水分散較好，傾倒性合格。

表4 不同種類及用量的增稠劑對析水率和傾倒性的影響

2.4 pH調節劑

春雷霉素在樣品體系中很容易發生分解，熱儲后分解率一般會超出5%。其在pH值為4～5的條件下較為穩定，因此本實驗選用了兩種酸度調節劑進行比較，結果見表5。數據表明，春雷霉素分解率隨著pH值降低而減少，不同種類的調節劑對其影響不同，其中當乙酸用量為1.0%時，春雷霉素的分解率為3.4%，符合要求，且此時體系pH值適中。

表5 不同種類pH值調劑在不同pH值的條件下春雷霉素分解率

2.5 磨珠規格

懸浮劑的研磨一般選用0.3～1.2 mm的磨珠，研磨粒徑至1～2 μm，本實驗使用3種不同直徑的磨珠，考察研磨至目標粒徑0.6 μm的情況下研磨效率的差異，結果見表6。實驗結果表明，選用0.3～0.4 mm磨珠更為合適，研磨時間為6.5 h，效率較高。

表6 不同直徑的磨珠對樣品研磨效率的影響

2.6 最優配方及技術指標

綜合以上實驗結果獲得最優配方，見表7。

表7 36%春雷霉素·喹啉銅懸浮劑最優配方

對最優配方樣品指標進行分析，結果見表8。

表8 36%春雷霉素·喹啉銅懸浮劑技術指標

3 結論

通過試驗確定了36%春雷霉素·喹啉銅納米懸浮劑的最優配方（質量分數）：春雷霉素3.00%，喹啉銅33.00%，Atlox 4913 4.00%，Emulson AG TRN 14105 2.00%，Y97 2.00%，4075 1.00%，Y97 2.00%，乙二醇4.00%，硅酸鎂鋁1.00%，黃原膠0.05%，乙酸1.00%，1522 0.30%，BIT20 0.30%，去離子水補足100%。該配方可以制得穩定的有效成分粒徑D98≤600 nm的納米級懸浮劑，且熱儲穩定，無結晶及粒徑增大現象，各項指標均符合標準要求。此外，研究篩選的合適粒徑的研磨介質為0.3～0.4 mm磨珠，生產速率較高。