劉志航，劉金玲

（海利爾藥業(yè)集團(tuán)股份有限公司，山東青島 266109）

玉米是我國第三大種植作物，也是第二大糧食作物，它不僅關(guān)系到我國的糧食總產(chǎn)量，同時(shí)也是重要的飼料作物和化工原料，但玉米田雜草發(fā)生嚴(yán)重，并且抗性越來越嚴(yán)重[1]。因此，玉米田除草備受我國農(nóng)民的關(guān)注與重視。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前玉米田雜草共有屬于22科38屬的43種，常見雜草主要有稗草、馬唐、牛筋草、狗尾草、反枝莧、藜、馬齒莧和田旋花等[2]。

化學(xué)除草劑具有高效、安全、使用量低、使用便捷等特點(diǎn)，通過科學(xué)使用，就可以很好地達(dá)到防除效果，目前仍深受廣大農(nóng)戶的歡迎。玉米田雜草化學(xué)防除主要包括3個(gè)階段：在玉米播后苗前進(jìn)行土壤封閉、玉米苗后早期進(jìn)行莖葉處理、玉米中期進(jìn)行封行定向處理[3]。目前應(yīng)用于玉米田的化學(xué)除草劑劑型和有效成分眾多，主要包括酰胺類除草劑、三氮苯類除草劑、苯氧羧酸類除草劑和磺酰脲類除草劑。隨著玉米田雜草抗性越來越重，更多不同作用機(jī)制的產(chǎn)品組合，也越來越多[3]。玉米田除草劑產(chǎn)品主要以懸浮劑、乳油、可濕性粉劑和水分散粒劑等劑型為主。懸浮劑又稱濃懸濁劑、流動劑、水懸劑、膠懸劑，通常是有效成分、分散劑、增稠劑、抗沉淀劑、消泡劑、防凍劑和水等混合，利用濕法進(jìn)行超微粉碎而成的黏稠可流動的懸浮體[4]。其中有效成分的含量一般為5%～50%，懸浮劑的平均粒徑一般為3 μm左右。懸浮劑是一種農(nóng)藥新劑型，其特點(diǎn)是粒度小、懸浮率高、低毒環(huán)保、對人畜安全，不易燃易爆，貯運(yùn)安全，可應(yīng)用于飛防[5]。

硝磺草酮是對羥基苯基丙酮酸雙氧化酶（HPPD）抑制劑，三酮類除草劑。異噁唑草酮是一種用于土壤處理的有機(jī)雜環(huán)類選擇性內(nèi)吸型苗前除草劑，主要通過雜草幼根吸收傳導(dǎo)后引起雜草白化失綠近而死亡。莠去津?qū)匐s環(huán)氮衍生物的均三氮苯類，內(nèi)吸選擇性苗前苗后除草劑，主要以根吸收為主，莖吸收很少，特點(diǎn)與西瑪津相似，殺草譜廣，廣泛被應(yīng)用在玉米田[6-8]。本研究通過前期大量試驗(yàn)，確定了以上3種不同作用機(jī)制的有效成分復(fù)配為27%硝磺草酮·異噁唑草酮·莠去津懸浮劑（以下簡稱27%硝磺·異噁·莠去津SC），有效成分比例為5∶2∶20，該有效成分組合在擴(kuò)大殺草譜，降低單劑用量的同時(shí)延長了藥劑的持效期，延緩了雜草抗性的發(fā)生，提高了對作物的安全性。但硝磺草酮和異噁唑草酮易降解，各助劑搭配及比例等問題使得該產(chǎn)品開發(fā)難度較大。本研究以上述難點(diǎn)為研究重點(diǎn)，通過助劑比例調(diào)整，穩(wěn)定劑和增稠劑篩選等，得到穩(wěn)定合格的產(chǎn)品。該產(chǎn)品是較好的玉米田封閉除草劑。該研究為其他相同有效成分產(chǎn)品的配方開發(fā)提供了科學(xué)依據(jù)和借鑒。

1 材料、儀器與方法

1.1 試驗(yàn)材料

原藥：硝磺草酮（山東濰坊潤豐化工股份有限公司，97%）、異噁唑草酮（江蘇中旗科技股份有限公司，97.2%）；表面活性劑：潤濕分散劑 1287（南京太化）、潤濕分散劑 BC/10（索爾維）、分散劑T36（索爾維）、潤濕分散劑FD（索爾維）、潤濕分散劑G5000（禾大）；增稠劑：黃原膠（鄭州凱利化工）、有機(jī)膨潤土（蘇州中材）、白炭黑（索爾維）、硅酸鎂鋁（蘇州中材）；穩(wěn)定劑：XH-S（市售）、YE-S（市售）；防凍劑：乙二醇（市售）、丙二醇（市售）、丙三醇（市售）；有機(jī)硅消泡劑：630（亨斯曼）；防腐劑：卡松（陶氏）。

1.2 主要儀器

ISSMJ0.1-1型立式砂磨機(jī)、鋯珠（d=0.8～1.0 mm），弗魯克（德國）實(shí)驗(yàn)室用高剪切均質(zhì)機(jī)，馬爾文（英國）激光粒徑測定儀，博力飛（美國）黏度測定儀，安捷倫氣相色譜儀，安捷倫液相色譜儀，BROOKFIELD DV-Ⅱ+黏度計(jì)等。

1.3 方法

1.3.1 制備方法

將水、分散劑、潤濕劑、消泡劑、防凍劑和硅酸鎂鋁加入到150 mL燒杯中，剪切均勻，依次加入硝磺草酮、異噁唑草酮和莠去津，再次進(jìn)行剪切。剪切均勻后倒入砂磨缸內(nèi)，同時(shí)在缸內(nèi)加入一定量的鋯珠（d=0.8～1.0 mm），砂磨1.5～2.0 h，分別用顯微鏡和粒徑測定儀進(jìn)行粗測定和精確測定，待粒徑合格，濾出藥液，加入一定量的黃原膠和防腐劑，剪切制備出均一、分散性良好的懸浮劑[9-10]，制備及檢測儀器見1.2。

1.3.2 分析方法

氣相色譜法（主要用于測定莠去津含量）和液相色譜法（主要用于測定硝磺草酮和異噁唑草酮含量）。

1.3.3 懸浮劑的性能指標(biāo)測定[11]

1.3.3.1 熱貯穩(wěn)定性

按照GB/T 19136-2003的測定方法，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，對規(guī)定項(xiàng)目進(jìn)行測定。

1.3.3.2 冷貯穩(wěn)定性

按照GB/T 19137-2003的測定方法，先將試樣在（0±2）℃冰箱中放置1 h，觀察外觀有無變化，然后繼續(xù)在（0±2）℃冰箱中貯存7 d，測其理化指標(biāo)。

1.3.3.3 pH測定方法

按照GB/T 1601農(nóng)藥pH的測定方法測定。

1.3.3.4 黏度測定方法

按照NY/T1860.21-2010的測定方法進(jìn)行測定。

1.3.3.5 懸浮率測定

按照GB/T14825-2006懸浮率的方法測定[4]。

1.3.3.6 持久起泡性測定方法

按照GB/T 28137農(nóng)藥持久起泡性的方法測定。

2 結(jié)果與分析

2.1 分散劑的選擇

硝磺草酮、異噁唑草酮和莠去津3種有效成分常溫下均為固體，分散劑的作用是使上述3種有效成分穩(wěn)定地分散于制劑體系中。根據(jù)硝磺草酮、異噁唑草酮和莠去津的物化性質(zhì)以及懸浮劑的基本要求，選擇1287、BC/10、T36、FD和G5000作為備選的潤濕分散劑。通過本實(shí)驗(yàn)室多年的經(jīng)驗(yàn)及其他懸浮劑產(chǎn)品潤濕分散劑用量及比例篩選，筆者發(fā)現(xiàn)磷酸酯和羧酸鹽類助劑搭配后再添加一定量的嵌段聚醚類助劑效果最好。因此，通過參照前期的試驗(yàn)結(jié)論，最終選擇3種潤濕分散劑組合搭配。3種不同潤濕分散劑用量及比例對該產(chǎn)品穩(wěn)定性和懸浮率的影響結(jié)果如表1所示。

從表1可以看出，27%硝磺·異噁·莠去津SC選用1287、T36和G5000為潤濕分散劑且比例為2∶0.5∶1.5，用量為4%時(shí)最佳，制備的懸浮劑穩(wěn)定性好，各項(xiàng)指標(biāo)均合格。

2.2 穩(wěn)定劑的選擇

配制27%硝磺·異噁·莠去津SC主要存在的問題是如何解決硝磺草酮和異噁唑草酮2種有效成分熱貯降解的問題，這一問題直接影響配方的穩(wěn)定及產(chǎn)品田間藥效。本文結(jié)合之前實(shí)驗(yàn)室的研究成果，重點(diǎn)研究了2種穩(wěn)定劑以不同比例混合應(yīng)用對有效成分穩(wěn)定性的影響，結(jié)果見表2。

表1 分散劑種類和用量對制劑穩(wěn)定性的影響

表2 2種穩(wěn)定劑配比篩選

從表2可以看出，在穩(wěn)定劑總用量為3%時(shí)，不同配比的XH-S和YE-S對硝磺草酮和異噁唑草酮熱貯穩(wěn)定性具有較大影響。從表2可知第3、4組中的硝磺草酮和異噁唑草酮穩(wěn)定性較好，但綜合考慮產(chǎn)品的穩(wěn)定性及成本，最終選擇第3組中的配比穩(wěn)定劑，即以1∶1的XH-S和YE-S作為27%硝磺·異噁·莠去津SC配方的穩(wěn)定劑。

2.3 增稠劑的選擇

懸浮劑是一種常見的熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，增稠劑的作用是通過提供空間位阻和提高體系黏度降低有效成分沉降速度。因此增稠劑的選擇對懸浮劑穩(wěn)定性相當(dāng)關(guān)鍵。增稠劑選擇結(jié)果見表3。

表3 增稠劑對制劑穩(wěn)定性的影響

從表3可以看出，當(dāng)2%黃原膠使用量為5%，硅酸鎂鋁使用量為0.5%時(shí)，27%硝磺·異噁·莠去津SC產(chǎn)品配方析水率和傾倒性均合格，2種增稠劑搭配使用可用于配制穩(wěn)定的懸浮劑。

2.4 抗凍劑的選擇

抗凍劑的作用主要表現(xiàn)為防止產(chǎn)品在貯存、運(yùn)輸過程中結(jié)凍，出現(xiàn)析出結(jié)晶、結(jié)塊、分層等現(xiàn)象，確保制劑具有物理穩(wěn)定性和產(chǎn)品質(zhì)量。常用抗凍劑品種有乙二醇、丙二醇、丙三醇和尿素等。通過試驗(yàn)，本配方選用價(jià)格相對較低且性能優(yōu)異的丙三醇作為抗凍劑，使用量為5%。

2.5 防腐劑的選擇

為使體系穩(wěn)定性更好，產(chǎn)品在長時(shí)間貯藏過程中保持更好的穩(wěn)定性，同時(shí)使黃原膠保持優(yōu)異性能，特選擇卡松為防腐劑，添加量為0.1%。

2.6 粒徑測定結(jié)果

以水為介質(zhì)，取樣方法采用干粉多點(diǎn)采樣，循環(huán)泵速1 600轉(zhuǎn)。該粒徑檢測方法能夠快速簡單地測定樣品的粒徑分布，在保證配方篩選效率及準(zhǔn)確性方面能夠提供更便捷的分析途徑。將制劑產(chǎn)品無需稀釋直接超聲2 min后，采用激光測試方法進(jìn)行粒徑檢測。由圖1可見，懸浮劑粒徑分布區(qū)間為0.112～3.679 μm，平均粒徑為0.693 μm。懸浮劑的粒徑一般要求為0.1～5 μm。此配方平均粒徑小，且粒子分布較均勻，進(jìn)一步說明此配方是一個(gè)優(yōu)良的懸浮劑組合配方。

圖1 27%硝磺·異噁·莠去津懸浮劑粒徑分布

2.7 表面張力和黏度

考慮到產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用過程中的有效用量及數(shù)據(jù)分析處理便捷性，將27%硝磺·異噁·莠去津SC稀釋成100倍藥液，然后測定其表面張力。采用吊片法或白金環(huán)法，用打毛鉑片或白金環(huán)測定當(dāng)?shù)灼叫杏谝好娌偤媒佑|液面時(shí)的拉力，通過傳感器傳輸?shù)诫娔X系統(tǒng)后自動計(jì)算出結(jié)果。黏度測定使用BROOKFIELD DV-Ⅱ+黏度計(jì)，2#轉(zhuǎn)子、50 RPM，溫度控制在20 ℃，以上試驗(yàn)重復(fù)3次后取平均值。由表4統(tǒng)計(jì)的結(jié)果可以看出，27%硝磺·異噁·莠去津SC懸浮劑表面張力較小，對土壤潤濕性良好，能快速在土壤表層形成均勻藥膜，并且產(chǎn)品黏度適中，有利于貯存?？梢?7%硝磺·異噁·莠去津SC在潤濕性和傾倒性能方面表現(xiàn)良好。

表4 27%硝磺·異噁·莠去津SC表面張力和黏度

2.8 配方確定及驗(yàn)證

通過試驗(yàn)，最終確定的27%硝磺·異噁·莠去津SC配方見表5。經(jīng)過（54±2） ℃熱貯14 d及常溫2年貯存后，制劑外觀為乳白色黏稠狀均勻懸浮液，無明顯分層現(xiàn)象。用氣相色譜法測定莠去津含量，用液相色譜法測定硝磺草酮和異噁唑草酮含量。樣品中各有效成分組分分析結(jié)果顯示：硝磺草酮、異噁唑草酮、莠去津分解率分別為2.67%、3.28%、1.39%，懸浮率分別為96.02%、95.78%、95.28%，分解率均小于5%且懸浮率均高于95%以上。結(jié)果顯示此懸浮劑物理穩(wěn)定性優(yōu)良，無析水、膏化、結(jié)塊現(xiàn)象等異常情況，各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到要求。

表5 27%硝磺·異噁·莠去津SC最佳配方組成

2.9 配制產(chǎn)品的其他質(zhì)量指標(biāo)

27%硝磺·異噁·莠去津SC產(chǎn)品的外觀應(yīng)該是可流動的，易于測量的乳白色黏稠狀均勻懸浮液，存放過程中不應(yīng)該有結(jié)塊、分層等現(xiàn)象。為進(jìn)一步確定和控制實(shí)際生產(chǎn)時(shí)的產(chǎn)品指標(biāo)，保證產(chǎn)品質(zhì)量，本試驗(yàn)對該產(chǎn)品其他指標(biāo)進(jìn)行了檢測。該配制產(chǎn)品的其他質(zhì)量指標(biāo)見表6。

表6 27%硝磺·異噁·莠去津SC質(zhì)量指標(biāo)

2.10 田間藥效試驗(yàn)

為驗(yàn)證產(chǎn)品的封閉效果，于玉米播后2～3 d，用27%硝磺·異噁·莠去津SC進(jìn)行土壤處理，能有效防除玉米田雜草（表5）。封閉試驗(yàn)結(jié)果表明：27%硝磺·異噁·莠去津SC懸浮劑在用量為75 g/667 m2和125 g/667 m2時(shí)對玉米田雜草的封閉效果優(yōu)異。在用藥15 d后，封閉效果分別為98.91%和100%，顯著優(yōu)于市面同類產(chǎn)品的75.32%和86.19%。藥后35 d封閉防效仍可達(dá)95.46%和98.37%，而對照藥劑藥后35 d對雜草的防治效果僅為65.42%和75.38%。

表7 27%硝磺·異噁·莠去津SC對玉米田雜草封閉試驗(yàn)

3 結(jié)論與討論

本試驗(yàn)通過對潤濕分散劑、穩(wěn)定劑、增稠劑、防凍劑、消泡劑和防腐劑等不同助劑篩選，最終確定27%硝磺·異噁·莠去津SC配方組成。同時(shí)，通過對產(chǎn)品田間封閉藥效試驗(yàn)驗(yàn)證，27%硝磺·異噁·莠去津SC在玉米田封閉效果顯著，藥后35 d防效仍達(dá)95%以上，而市場同類產(chǎn)品封閉效果僅有65%至75%，具有很大的推廣和應(yīng)用價(jià)值。

本研究方法能夠快速簡單地確定懸浮劑各助劑成分的比例及用量，為以硝磺草酮、異噁唑草酮、莠去津3種有效成分或其他有效成分單劑或復(fù)配的懸浮劑產(chǎn)品的配方開發(fā)及產(chǎn)品藥效試驗(yàn)、豐富玉米田除草劑種類等方面提供了研究思路借鑒。