高质量可湿粉配方研究及设备选择

前言：

可湿粉是常见的剂型之一，它产量大，应用范®围广；可湿粉在国内生产历史悠久，登记数量多，不属于限制登记剂型。乳油、可湿粉、悬浮剂成为农药主要三大剂型，产量逐年上升中，随着新型✫助剂和设备的改进，可湿粉质量也在提升中。

1.可湿粉概念

可湿粉简称WP，是指含有原药、填料、润湿剂、分散剂、稳定剂、增效剂、警戒色等，并且粉碎到一定目数的农药制剂。此制剂在用水稀释成田间使用浓度时，能形成一种稳定的、可供喷雾的悬浮液。

2.原药加工成可湿性粉剂的条件

原药不溶于常用的溶剂或者溶解度很小。

原药为固体，熔点较高，易粉碎。

常温下为液体或熔点较低的原药也可以加工成可湿粉，但在配方中不可以含量过高，如精甲霜灵原药为液体，毒死蜱原药熔点较低。

3.可湿粉的主要指标要求

流动性、分散性、润湿性、悬浮性、低发泡性、物理化学贮藏稳定性、细度、水分、酸碱度等性能是评价可湿性粉剂质量的主要指标。

展着性、水温水质适应性混用性也是考虑因素。

3.1可湿粉性能指标-流动性

好的流动性便于生产过程中的输送、包装和防止在料仓或螺旋输送中堵塞。

流动性好的可湿粉外观和手感比较好。

影响流动性的主要因素是载体的吸附能力以及原药的含量、粘度。

3.2可湿性粉剂的技术要求-润湿性

润湿性应包括两个内容

1）可湿性粉剂倒入水中，能自然润湿下降，不能漂于水面。

2）药剂的稀释悬浮液对植株、虫体以及标靶表面的润湿能力。

润湿性通常用润湿时间来表示，润湿时间越长，润湿性越差；反之，润湿性能越好。

3.3可湿性粉剂技术要求-分散性

定义：分散性是指药粒悬浮于水介质中，保持分散成细微个体粒子的能力。

分散性的好坏可以从悬浮率高低来衡量，悬浮率越高表明分散性越好。

影响分散性能的主要因素是原药和载体的表面性质和分散剂的种类、用量。

可湿性粉剂要求粒子要细，但粒子越细，表面的自由能就越大，越容易发生团聚现象，从而降低悬浮能力。

要提高细微粒子在悬浮液中的分散性，就必须克服团聚现象。主要方法就是加入分散剂。

3.4可湿性粉剂技术指标-悬浮性

定义：是指分散的药粒在悬浮液中保持一定时间的能力。

悬浮性能好的制剂，在兑水使用时可使所有的药粒均匀的悬浮于水中，药液浓度一致。粒径在加工过程中变化很大，影响悬浮性的主要因素就是制剂的粒径大小和粒谱宽窄，悬จ浮性的好坏用悬浮率来表示。悬浮率越高，悬浮性能越好。

悬浮率的表示有两种：

1）有效悬浮率

2）质量悬浮率

有效悬浮率即一般所说的悬浮率，指的是可湿性粉剂有效成分悬浮率。

质量悬浮率指的是可湿性粉剂固体物的悬浮率。

一般情况下，可湿性粉剂只测定有效悬浮率，常用书籍和标准上也是指的有效悬浮率，简称悬浮率

有效悬浮率和质量悬浮率关系：

1）质量悬浮率和有效悬浮率应该是一致的，即质量悬浮率高，有效悬浮率也高。

2）在理想情况下，两个悬浮率值应该相等。在生产中

①加工混合不均匀

②不同大小粒子吸附原药数量不等

导致：质量悬浮率和有效悬浮率的值不等（大粒子总是先沉降，沉降主要是大粒子），因此可湿性粉剂两种悬浮率都要高，才能避免喷雾不均匀和堵塞喷头的现象。

几种特殊情况：

1）原药为水溶性，有效悬浮率不能代表制剂真正悬浮率时，必须从质量悬浮率来衡量悬浮率的好坏。

2）混合制剂中有一种成分为水溶性时，也必须通过质量悬浮率来判断悬浮率好坏，即有效悬浮率和质量悬浮率均同时满足规定的指标或标准才视为合格。

3.5可湿性粉剂的技术指标-细度

细度：可湿粉产品中的粒子大小。

可湿性粉剂的粒子细度是通过粉碎来完成的，任何粉碎都不可能得到均匀粒径和形状完全相同的粒子，而是得到一定粒径分布范围的不同形状的混合体。

可湿性粉剂的细度（粒径大小和分布）直接与悬浮率有关。一般来说，细度越小，悬浮率越高。

测定可湿粉粒径的常用方法

1）粒径分布仪法 适用于可湿粉一般指标控制和生产异常分析。

2）筛分法 简单❧易行，适用于每批产品的例行分析。

国内可湿粉细度控制一般指标：

湿筛法：98%以上的通过325目标准筛，其通过粒径小于45微米。

3.6可湿性粉剂技术指标-水分

定义：水分是指可湿性粉剂中含水量的多少。

水分的含量过高对产品的影响：

1）在贮存期间易结块

2）流动性降低

3）加剧有效成分的分解，影响产品质量

4）市场抽检不合格

国际粮农组织（FAO）一般要求可湿性粉剂中水分含量小于2.5%，我国现在规定可湿粉水分含量小于3%，实际生产中水分最好控制在2%以下。

3.7可湿性粉剂指标要求--起泡性

起泡性：可湿性粉剂在兑水稀释成悬浮液时产生泡沫的能力，泡沫越多，起泡性越大，则喷雾效果越差。

起泡性通常以可湿性粉剂配制成稀释液，搅拌均匀后一分钟产生的泡沫体积来表示。泡沫体积越大，起泡性越大。国内未对起泡性作规定。

3.8可湿性粉剂技术指标-贮藏稳定性 贮藏稳定性：制剂在贮藏一定的时间后，其物理、化学性能变化的大小，通常分为物理贮藏稳定性和化学贮藏稳定性。

1）物理贮藏稳定性：产品在存放过程中，药粒间相互粘结或团聚所引起的流动性、分散性和悬浮性的变化。

2）化学贮藏稳定性：产品在存放过程中，由于原药与载体的不相容性，及其它原因引起的原药分解，使制剂的有效成分含量降低。

通常用热贮稳定性来检验产品的质量，国际粮农组织（FAO）一般规定54±2℃存放14天。

1）悬浮率、润湿时间均合格

2）有效成分含量与热贮前含量变化在允许范围内，分解率一般不超过规定值

4.可湿性粉剂配方技术研究：

研究步骤：

①有效成分的选择确定

②载体的选择

③助剂的选择

④配方确定

⑤小试中试合格

4.1可湿性粉剂配方研究-有效成分选择

有效成分选择原则：

①原药为固态，熔点高

②稳定性好，不易分解并且易粉碎

③液态原药也可以加工成可湿粉，但工序复杂例如20%精甲霜灵WP

4.2可湿性粉剂配方研究-载体选择

载体：通常指吸附、稀释农药用的惰性成分，是农药可湿粉必不可少的原料。使用载体的目的主要是将农药原药、助剂均匀的被吸附、分布到载体的粒子表面，使农药稀释成为均匀的混合物。

载体的性质对产品的影响：粉碎过程的产量、产品性能、使用效果。

载体主要性能：

①流动性：可湿粉很大程度上依赖于载体的流动性，使用流动性好的载体有利于加工操作和改进产品外观质量。载体的流动性同载体的结构和组成有关。

②载体的吸附容量（饱和吸附容量）：单位重量的载体吸附液体农药原药和助剂达到饱和点之前，仍保持产品的流动性和分散性的吸附量，常用mg/g表示。选择载体的吸附容量需视农药的理化性能、有效成分的含量而定。

如果用固体原药，可以用吸附容量中等的载体，而低熔点原药或者液体原药，则需选用吸附容量大的载体，对高浓度可湿性粉剂必须选用吸附容量大的载体。

③载体的松密度：载体的松密度越小吸油率越大，可加工高浓度可湿性粉剂，也可有利于可湿性粉剂的吸附率的提高。载体的松密度越小，会增加整个生产过程中粉尘飞散量和产品包装过大。

④载体的细度：载体的细度对可湿性粉剂细度的影响较大。载体的细度应符合制剂细度标准，载体粒谱分布窄以保证混合后制剂中有效成分均匀。一般要求载体90%通过325目筛，以利于预混合粉碎操作。

⑤载体的活性：载体的活性是指载体表面的活性。载体的活性越小，用它制成的制剂在贮藏期间有效成分的分解率越小。

由于不同载体来源和结构不同， 所表现出来的活性差异很大。同名载体产地不同，所表现出来的活性差异也很大。合适的载体要通过实验结果来确定。

4.3可湿性粉剂配方研究-助剂选择

①润湿剂：是能降低液-固体表面张力、增加液体在固体上的扩展性和渗透力，使其润湿或更加润湿的一类物资。如果产品不易被水润湿，则微粉将漂浮于水面，无法形成均匀悬浊液。

阴离子表面活性剂的润湿剂：月桂醇基硫酸钠、月桂醇和硫酸相互作用经中和制得，它是由R为C12-C14的烷基组成的混合物，其中以十二烷基硫酸钠为主。

拉开粉系，其母体结构为苯磺酸盐，此结构本身具有较好的润湿性并在低温下有较好的效果。而且，此类物质易溶于水，在强酸、强碱介质及硬水中稳定。

高效润湿剂ZY-201：润湿、扩散、抗硬水适用于可湿粉中，提高产品润湿性能。

高效扩散剂SA：润湿、扩散、抗硬水性能好，适用于所有可湿粉中。

②助悬分散剂：是指能阻止固-液分散体系中固体粒子的相互凝集，使固体微粒在液相中较长时间保持均匀分散的一类助剂，使可湿粉的分散性能好，悬浮率高。

阴离子表面活性剂的分散剂：

木质素及衍生物磺酸盐：常温下是固体，润湿、分散性能好，来源丰富，价格便宜。

木质素磺酸盐主要是钠盐和钙盐，是一种价廉物美的助悬分散剂，我国生产的木质素磺酸盐为粉状物，吸水性强，易潮解。属于水溶性高分子物资，有抗沉降，保护胶体的作用。扩散剂NO，NNO、MF，萘和烷基甲醛缩合物磺酸盐，分散性能好，常温下是固体，有一定的润湿乳化作用。

水溶性高分子物资助悬分散剂：

羧甲基纤维素钠CMC，是一种具有高分子结构的水溶性纤维素，其水溶液为胶体。它能溶于冷水、热水中，溶于水后，水的粘度增加，粒子的沉降速度减慢，提高了粒子的悬浮性能。在可湿性粉剂中加入一定量的CMC，一般为1%左右，提高水的粘度，防止颗粒再沉淀，起抗沉淀作用。

新型高分子分散剂：

酚-脲-甲醛缩合物磺酸盐 PO-EO代表助剂朗钛的wgwinD06扩散助悬剂具有良好代表性。

一般在配方中加入量2-6%，在可湿粉中具有良好的分散性，提高悬浮率。

羧甲基纤维素是一种水溶性阴离子助剂具有优良的成膜性，易受水分影响，主要用于可湿粉中。

5.可湿性粉剂生产工艺

①生产流程

a）第一种三级混合，两级粉碎。

b）第二种两级混合，一级粉碎。

物料的预粉碎，一般是原药或者助剂物料颗粒较大进入气流粉碎机会降低粉碎效率，必须进行预粉碎，一般预粉碎目数在100目即可，达到200目更好。一般预粉碎使用的设备为万能粉碎机、锤式粉碎机等，但是这两种粉碎机对高熔点低粘度原药、助剂可以，低熔点粘度高原药、助剂就不能用。现在有一种新型循环水降温万能粉碎机，他可以解决低熔点预粉碎。

物料混合--主要设备混合机，常用的混合机有：双螺旋锥形混合机、无重力混合机。分为碳钢、不锈钢两种，用于前混合和后混合。在厂房高度允许情况下应首选双螺旋混合机，清洗方便，适用于多品种小批量生产，在厂房高度不足时选用无重力混合机，混合时间短，效率高损耗大，清洗不方便，适用于单一品种大批量生产。

气流粉碎设备--圆盘式、流化床式汽流粉碎机。

选择不同的工艺和设备的优缺点：

三级混合两级粉碎工艺，物料粉碎效率高，大大提高了气流粉碎效率，适用于多种ผ原料和助剂。混合均匀，生产工艺复杂占地面积大，成本造价高。

两级混合一级粉碎，大颗粒物料制约了气流粉碎机的生产效率，或者是不能够进行粉碎，投资少占地小，有部分产品制约性。

6.可湿性粉剂未来展望：

在农药剂型中，可湿性粉剂最早被称为农药主要剂型之一，由于环保和安全法规要求，乳油多为消防法规中规定的危险品，还有随着甲苯、甲醇等溶剂的限用，在制造、运输、保管等方面要求越来越高。粉剂在此类问题较少，填料多为高岭土、滑石粉、轻钙等矿物质，国内储量大价位低，价格不受国际油价等经济影响。可湿粉中没有有机溶剂和危险品溶剂，环境污染小、排污水少。可湿性粉剂向高分散、可乳化性、高悬浮性发展是今后研究的总趋势。