25%丁苯草酮水分散粒劑的配方研發

李娟，殷毓，范文昱，祝丹

(江蘇省農用激素工程技術研究中心有限公司，江蘇 常州 213022)

水分散粒劑(WG)是20 世紀80 年代初在可濕性粉劑(WP)和懸浮劑(SC)的基礎上發展起來的農藥新制劑，國際農藥工業協會聯合會(GJFAR)將其定義為在水中崩解和分散后使用的顆粒劑。該劑型具有含量高、粉塵少、懸浮率高、使用方便、穩定性強等優點，深受各農藥公司的關注[1]。

丁苯草酮(butroxydim)是捷利康公司開發的環己烯酮類除草劑，屬于ACCase 抑制劑。該藥劑莖葉處理后經葉迅速吸收，傳導到分生組織，在敏感植物中抑制支鏈脂肪酸和黃酮類化合物的生物合成，使植物細胞分裂遭到破壞，抑制植物分生細胞的活性，造成植株生長延緩[2]。

本研究利用江蘇省農用激素工程技術研究中心有限公司開發的丁苯草酮原藥，通過對潤濕劑、分散劑等的篩選，成功開發了25%丁苯草酮水分散粒劑，各項技術指標均符合水分散粒劑的制劑標準。

1 材料與方法

1.1 實驗材料

丁苯草酮原藥(質量分數≥95%，江蘇省農用激素工程技術研究中心有限公司)；潤濕劑：十二烷基硫酸鈉(國產，市售)，十二烷基苯磺酸鈉(蘇州飛鵬)，烯基磺酸鹽Terwet 1004(美國HUNTSMAN 公司)，脂肪醇硫酸鹽Geropon L-WET-P(SOLVAY 公司)，烷基萘磺酸鹽和陰離子復合物Morwet EFW(AKZO NOBEL 公司)，烯基磺酸鈉和醇醚硫酸鹽復合物SP-2845(江蘇擎宇化工)；分散劑：烷基萘磺酸鹽Tersperse 2020、聚羧酸鹽Tersperse 2700 (美國HUNTSMAN 公司)，烷基萘磺酸鹽甲醛縮合物的鈉鹽Morwet D-425(AKZO NOBEL 公司)，羧酸鈉鹽共聚物Geropon T/36(SOLVAY 公司)，聚羧酸鈉鹽SP-2836 (江蘇擎宇化工)，改性木質素磺酸鈉Borresperse 3A(Borregaard 公司)；填料：高嶺土、玉米淀粉、滑石粉、輕鈣、白炭黑、珍珠巖，均為市售。

1.2 儀器

實驗室50 型圓盤式氣流粉碎機(昆山優納克機械有限公司)；沸騰干燥機、ZLB-80 試驗用旋轉擠壓造粒機(張家港榮華機械制造有限公司)；安捷倫1100 型高效液相色譜分析儀(美國安捷倫科技有限公司)；瑤新LQ-30002A 電子天平、S220 型pH 計(梅特勒托利多科技有限公司)；GP-9050 隔水式培養箱(常州普天儀器制造有限公司)。

1.3 實驗方法

1.3.1 水分散粒劑加工工藝

采用擠壓造粒將原藥、助劑、載體等物料混合均勻后經過氣流粉碎、加水捏合、造粒、干燥、篩分等工序，形成具備圓柱狀、崩解快、懸浮率高等特征的均勻顆粒。

1.3.2 產品性能指標的測定

制劑懸浮率、潤濕時間、分散性、pH、熱儲穩定性等指標的測定均采用國標進行檢測。丁苯草酮的質量分數測定采用HPLC 進行檢測。

2 結果與分析

2.1 潤濕劑及其用量的篩選

稱取分散劑Tersperse 2020(用量6%)和高嶺土，加入丁苯草酮原藥；分別加入待選的潤濕劑(用量4%)：十二烷基硫酸鈉、十二烷基苯磺酸鈉、Terwet 1004、Geropon L-WET-P、Morwet EFW、SP-2845。將混合物氣流粉碎，擠壓造粒，烘干溫度50 ℃。因潤濕劑對制劑的持久起泡性存在一定的影響，故同時檢測潤濕時間和持久起泡性，結果見表1。

表1 25%丁苯草酮水分散粒劑潤濕劑種類篩選

由表1 可知：采用Geropon L-WET-P 為潤濕劑，潤濕時間短，持久起泡性適中，造粒過程流暢，整體性能良好。在此基礎上，改變潤濕劑的用量，分別制備了多個試樣，結果見表2。

表2 25%丁苯草酮水分散粒劑潤濕劑用量的篩選

由表2 可知：隨著Geropon L-WET-P 用量的增加，顆粒的潤濕時間逐漸降低，當用量為6%時，潤濕時間基本在20 s 左右；同時，隨著潤濕劑用量的增加，顆粒的持久起泡性有上升的趨勢，造粒過程的流暢度有所下降。綜合考慮，選擇Geropon L-WET-P 作為潤濕劑，用量6%。

2.2 分散劑及其用量的篩選

分散劑是一種在分子內同時具有親油性和親水性2 種相反性質的界面活性劑，可分散固體和液體顆粒，防止顆粒的沉降和凝聚，形成穩定的懸浮液[5]。以Tersperse 2020、Tersperse 2700、Morwet D-425、Geropon T/36、SP-2836、Borresperse 3A 為篩選對象，用量均為6%；以Geropon L-WET-P 為潤濕劑，用量為6%；以高嶺土為填料，分別制備小樣進行崩解性、懸浮率的測試，烘干溫度為50 ℃，結果見表3。

表3 25%丁苯草酮水分散粒劑分散劑的篩選

由表3 可知：采用Morwet D-425 作為分散劑，崩解時間較快，懸浮率較高，造粒流暢。在此基礎上，改變分散劑用量，分別制備了試樣，結果見表4。

表4 25%丁苯草酮水分散粒劑分散劑用量的篩選

由表4 可知：分散劑用量≥6%時，崩解時間均穩定在40 s，但當用量為10%時，懸浮率可達93.6%，隨后出現了懸浮率下降、造粒過程不流暢的缺點。綜合考慮，選擇分散劑Morwet D-425，用量為10%。

2.3 填料的篩選

上述潤濕劑和分散劑的篩選，均采用高嶺土作為填料，實際上優良的填料組合，對水分散粒劑的崩解時間、懸浮率、造粒過程及后期的熱儲結果都有影響[6-7]。為此，對常用填料高嶺土、玉米淀粉、滑石粉、輕鈣、白炭黑、珍珠巖進行了篩選，配方中分散劑為Morwet D-425，用量10%，潤濕劑為Geropon L-WET-P，用量6%，結果見表5。

由表5 可知：高嶺土在常溫狀態下，崩解次數少，懸浮率達到78.6%，但是熱儲后會存在不崩解顆粒；玉米淀粉崩解時間和懸浮率，以及熱儲試驗均有良好的表現；其他填料制備的試樣均有缺陷。為進一步優化，選擇效果較好的高嶺土和玉米淀粉以不同比例混合制備試樣，結果見表6。

表6 25%丁苯草酮水分散粒劑填料優化篩選

由表6 可以看出：當高嶺土和玉米淀粉的添加比例為3∶7 和4∶6 時，擠壓造粒的過程流暢，加水量適中，崩解次數少，懸浮率高，且熱儲后的產品性能表現良好，綜合考慮產品的成本和指標，最終選擇高嶺土和淀粉的配比為4∶6。

2.4 烘干時間和烘干溫度的篩選

丁苯草酮純品的熔點只有79～81 ℃，屬于低熔點產品；擠壓造粒工藝屬于產熱的生產工藝，濕顆粒的烘干溫度及時間對成品的品質有較大的影響[8]。因此，在確認配方的基礎上，對制劑的烘干時間和烘干溫度進行優化篩選，結果見表7。

表7 25%丁苯草酮水分散粒劑烘干溫度和烘干時間的篩選

由表7 可知：在相同溫度下，隨著烘干時間延長，試樣的懸浮率呈下降的趨勢；烘干時間相同時，隨著烘干溫度的升高，試樣的懸浮率呈下降趨勢。考慮到實際生產效率，最終選擇的烘干溫度為55 ℃，烘干持續時間為1 h。

2.5 優化配方的性能檢測

根據上述篩選，確定了25%丁苯草酮水分散粒劑的優化配方：丁苯草酮原藥25%、分散劑Morwet D-425 10%、潤濕劑Geropon L-WET-P 6%、高嶺土25.2%，剩余填料用玉米淀粉補足；烘干條件為55 ℃、1 h。按照此配方制備的顆粒外觀為類白色、圓柱狀固體，經過多批次的試驗重復，檢測結果見表8。

表8 25%丁苯草酮水分散粒劑配方重復試驗及指標檢測

3 小結與討論

丁苯草酮屬于低熔點原藥，試驗過程中如何提高產品加工時的耐高溫性能一直是困擾試驗人員的主要問題[9]。本實驗室經過不斷嘗試，發現分散劑Morwet D-425 對原藥的包裹性較強，尤其是入水后能阻礙粒子間的相互吸引、碰撞產生的絮凝和沉降；潤濕劑Geropon L-WET-P 的使用量較常規產品多，可以快速降低固-液間的表面張力，減緩造粒前期的捏合時間，使原藥、助劑、水分充分融合，有效降低捏合階段產生的熱量；高嶺土和玉米淀粉組合而成的填料，能有效提高造粒過程中物料的出料速度，減少空轉現象；再加上對最終的物料烘干溫度和烘干時間進行進一步優化，確保了在55 ℃、1 h 的烘干條件下，所得制劑產品符合水分散粒劑的質量技術指標。