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农药微乳剂的研究进展杨克勤（河南科技学院，河南新乡453003）摘要：论述了农药新剂型微乳剂的进展、形成机理、特性和基本组成，较详细地讨论了表面活性剂和助表面活性剂的选择。
关键词：微乳剂稳定性透明表面活性剂70年代起美、英、德和日本等国家都有微乳液的研究报道，研究内容涉及卫生用药和农用杀虫、杀菌和除草剂等方面。
在农药微乳液研究中，80年代国外有关专利就有用非-阴离子复配制农药微乳剂的报道，90年代就研发出5%氰戊菊酯和 10%高效苯醚菊酯微乳剂产品进入市场。
我国80年代后期开始涉及家庭卫生用药的微乳剂开发，90年代开始研发拟除虫菊酯类微乳剂用在蔬菜和棉花上防治害虫。
目前我国对农药微乳剂不断增加兴趣和投入，并且迅速研发，是由于我国农药销售市场仍旧以乳油为主，约占 60%，每年使用的有机溶剂（主要是二甲苯为主的“三苯”溶剂）近 30万吨。
这些溶剂在加工时不仅存在易燃易爆和中毒问题，而且在使用中对人类和哺乳动物构成直接危害，也严重污染环境，还耗费大量资金（使成本增加）和造成石化资源的浪费。
农药微乳剂是我国近几年来出现的一种安全、环保型水基性的新剂型，也是发达国家近几年来重视研发的一种代替农药乳油的优良液体剂型，并已成为国际上农药新剂型发展的方向。
1 微乳液的形成和特性1.1 微乳液形成的机理Schulman 等人认为，油-水-表面活性剂体系要形成微乳液，体系的界面张力必须降到零附近。
Gerbacia 和 Rosano 认为，微乳液的形成与助表面活性剂（如乙醇）沿着界面迁移有关。
这种迁移作用暂时将界面张力降到零，使得液滴重组为更小的液滴，一旦迁移结束，助表面活性剂又像表面活性剂那样使高表面能的液滴稳定下来。
有时加入助表面活性剂也不能制得微乳液是因为不能使这些更小的液滴稳定下来，这些小液滴就聚结起来形成液径较大的乳液。
Shinda 和Hirnoko 则认为，微乳液中观测到的迁移现象与胶团溶液中出现的现象没有本质区别。
5.0％高效氯氰菊酯微乳剂的研究翟溯航【摘要】The effective ingredient 5% beta-cypermethrin microemulsion had been prepared successfully with the use of compound emulsifier. The stable performances can reach the national standard. New research methods had been used to determinate the differences between these two kinds of dosage form, microemul sion and emulsion. The dispersed state, aggregation state after dried and the infiltration on plant leaf surface after diluted by water are all different These microscopic detection results showed that 5.0% self-made microemulsion comparing with traditional emulsion has better dispersion effect and invasive,and shows a distinct crystalline state.%采用自配复合乳化剂成功制备高效氯氰菊酯质量分数为5.0％的微乳剂,测定其稳定性能均能达到国家标准；采用新型研究方法从微观领域考察高效氯氰菊酯的微乳剂和乳油这两种不同剂型,发现稀释后,二者在水溶液中的分散状态、风干后的聚集状态以及在植物叶片表面的浸润情况都存在差异.这些微观检测结果说明高效氯氰菊酯质量分数为5.0％的微乳剂相较于传统乳油有更好的分散效果和浸润性,并显示了与乳油截然不同的结晶状态.【期刊名称】《河南科学》【年(卷),期】2012(030)003【总页数】4页(P337-340)【关键词】高效氯氰菊酯;微乳剂;微观【作者】翟溯航【作者单位】暨南大学材料系,广州510632【正文语种】中文【中图分类】S482.3+5高效氯氰菊酯（beta-cypermethrin，以下简称Bcy）又称顺式氯氰菊酯、高效灭百可，是将氯氰菊酯（cypermethrin）8个异构体中的两个无效体经催化异构转为高效体而得到的产品，相较于传统氯氰菊酯，Bcy的杀虫效力能提高1倍，而毒性降低50%～70%.Bcy主要用于防治棉铃虫、菜粉蝶、桃小食心虫、梨小食心虫等鳞翅目害虫，杀虫机理以触杀和胃毒为主，目前剂型有乳油（EC）、高渗乳油（HEC）、高渗水乳剂（HEW）、微乳剂（ME）、水乳剂（EW）、可湿性粉剂、粉剂、悬浮剂、片剂、烟剂等，实际使用中以乳油最为常见.近年来，Bcy的微乳剂和水乳剂逐渐发展并展露优势，兀新养、杨旭彬[1]等人研究了Bcy质量分数为4.5%的水乳剂的工艺和影响；吴秀华、陈蔚林[2]研究了Bcy质量分数为5%的微乳剂配方；此外，谭涓[3]等人还研究了Bcy与阿维菌素的复配；王亚廷[4]等探讨了Bcy与辛硫磷的复配.这些剂型以水为主要介质，代替了乳油中的二甲苯，环保效果尤为突出.但是目前水乳剂和微乳剂也存在缺陷，最明显的就是Bcy原药含量低，一般微乳剂中Bcy的质量分数为4.5%，而在乳油中可以达到20%甚至更高；其次，水剂的分散效果不如乳油理想，稳定性也有待提高，这些弊端在一定程度上都限制了水乳剂和微乳剂在实际中的应用.为了解决这一问题，采用了自配复合乳化剂，配置了Bcy质量分数为5.0%的微乳剂，并且采用微观方法对其性质和作用效果进行了研究.这些微观方法区别于传统的检测手段，不仅从外观上表征制剂，更是从粒子角度分析了制剂在用水稀释后的分散状况、与植物叶片的接触情况、带电性以及结晶状态，有助于对农药作用机理的研究，并对今后进一步开发利用提供依据.1.1 实验材料Bey质量分数为95%的Bcy原药，江苏扬农化工集团有限公司提供；乳化剂：农乳401（苯乙基酚甲醛树脂聚氧乙烯醚，HLB值为13～15）、农乳500#（十二烷基苯磺酸钙，HLB值为5.0）、EL-20（蓖麻油聚氧乙烯醚，HLB值为9.5）、农乳601#（苯乙基酚聚氧乙烯醚，HLB值为13.5）、农乳602#（苯乙基酚聚氧乙烯醚，HLB值为14.5）、农乳1600#（苯乙烯基苯基聚氧乙烯基聚氧丙基醚），均由邢台蓝星助剂厂提供；4.5%高氯乳油、正丁醇、丙三醇、乙酸乙酯、二甲苯，丙酮均为分析纯，广州化学制剂厂提供；去离子水等.1.2 实验仪器FLUKO公司FM200乳化机、DF-101集热式恒温磁力搅拌器、英国Malvern仪器有限公司激光光散射纳米粒度仪、德国Kruss公司DSA100型接触角测量仪、美国惠普公司Agilent 1100型高效液相色谱仪、怡星有限公司JSM 6510扫描式电子显微镜、精密天平.1.3 试验方法1.3.1 Bcy微乳剂的制备微乳剂溶液包括连续相和分散相.连续相主要为水，分散相包括Bcy原药、乳化剂和其他助剂[5].采用相转化的方法，将Bcy溶解于有机溶剂中，加入乳化剂和其他助剂制成分散相，在FM200乳化机的搅拌下（1000r/min），把去离子水缓慢加入到分散相中，完成有机相和水相之间的转化.1.3.2 物理性能测试根据国家相关标准，对自制Bcy微乳剂的外观、pH值、对硬水的稳定性、稀释稳定性、热贮稳定性（在54℃±2℃下保存14 d）和冷贮稳定性（在0℃±2℃下保存7 d）分别进行检测.1.3.3 Bcy稀释后在水中的分散情况用激光光散射纳米粒度仪分别对稀释500倍、1000倍、1500倍、2000倍的Bcy质量分数为4.5%的市售乳油和5.0%的自制微乳剂的粒径、粒径分布指数和表面带电荷进行测定.保持室温25℃，采用连续测量模式，每个样品测4次，取平均值.1.3.4 接触角的测量用DSA100型接触角测量仪测定Bcy质量分数为4.5%的乳油和5.0%的自制微乳剂稀释至500倍后与不同植物叶片的接触角.1.3.5 扫描电镜（SEM）采用JSM 6510扫描式电子显微镜观察稀释1000倍的Bry质量分数为5.0%的微乳剂和4.5%的乳油制剂的形态和分布.2.1 微乳剂的制备及物理性能实验表1为初步筛选的结果，由于实验内容涉及具体配方，故所采用的乳化剂分别由字母A至F编号代表.根据外观以及热贮稳定性和冷贮稳定性初步判断第Ⅱ、Ⅵ、Ⅶ号微乳剂合格，并对其进一步分析，表2为进一步实验后的结果.可以看出，Ⅱ号、Ⅶ号各方面物理性能表现均良好，热贮稳定性实验和冷贮稳定性试验也都没有出现沉淀，保持无色透明；分散实验中将微乳剂逐滴加入到自来水中稀释200倍，液滴分散快速不聚集，30℃水浴1 h后无油无沉淀；在硬水中和自来水中也能保持稳定，说明这两种微乳剂是符合标准的.但是由于Ⅶ号微乳剂的乳化剂含量高而Bry含量略低，所以选择Ⅱ号微乳剂做后续实验.2.2 最佳配方经过实验筛选出最佳的高效氯氰菊酯微乳剂配方如下：Bcy质量分数5.0%；有机助剂为乙酸乙酯，质量分数为8.0%；乳化剂A+C占整个微乳剂体系总质量的12.0%；防冻剂丙三醇质量分数3.0%；剩余由去离子水补足100%.2.3 微观观察Bry微乳剂分散情况将自制的5.0%Bcy微乳剂和市售4.5%Bcy乳油仿照农业实际应用的要求分别稀释500倍、1000倍、1500倍和2000倍，采用激光光散射纳米粒度仪测定其粒径（D）、粒径分布指数（PDI）以及电荷（Zata）分布，结果见表3.通常农药微乳剂的粒径范围为1～100 nm，5.0%Bcy自制微乳剂稀释后粒径为30～60 nm，正好落在这个范围内，且随着稀释倍数增加微乳剂的粒径有变大的趋势；而乳油的粒径则要大得多，在160～200 nm.另外，从粒径分布指数上看，乳油的分布指数为0.3～0.5，微乳剂的分布指数都小于0.3，属于分散均匀的体系，分散状况比乳油要好.分布更均匀有利于植物对药物的充分利用，而小的粒径又增大了接触面积，二者共同作用能起到提高药效的效果.表3中Zata电位表示粒子所带的电荷性质和大小.粒子的带电性能往往会影响到粒子与溶液中带相反电荷粒子的结合性能，两种制剂粒子都带负电荷且微乳剂的绝对值更大些，这就有利于粒子结合带正电荷的粒子特别是在形成复配药物时更容易.而复配药物是未来农药发展的趋势，这样看来，微乳剂更具潜力.2.4 接触角测定实际应用中还应考虑到药物与植物的接触即浸润情况，因为喷洒过程中大量农药会因为来不及完全浸润而流失在土壤中，因此，良好的浸润性是充分利用农药的前提.表4为使用DSA100型接触角测量仪测得的两种制剂在稀释500倍后，分别在包菜、上海青、芥蓝上的接触角.总体上看，微乳剂的接触角普遍小于乳油，这是因为乳油经稀释后在水中以大分子油滴的形式存在，与叶片接触时体现疏水性，而微乳剂的的尺寸小，液滴成分中油相含量少，在水中易分散，在植物表面更易浸润.良好的接触情况可以减少农药在喷洒过程中的损失，从而间接提高了药效.2.5 SEM结果将Bcy的微乳剂和乳油分别稀释1000倍后滴在载玻片上，经过风干、喷金后，进行测试，结果如图1所示.可以看出，微乳剂的结晶成分呈现分散的颗粒状粒径为几个微米；乳油的油汕滴则大范围不规则连续分布，这是不同剂型中不同的介质（乳油中为二甲苯，微乳剂中为乙酸乙酯和水）对结晶产生了影响，水溶液中更利于形成分散的粒状结晶，有机溶剂中更易形成连续的不规则结晶.Bcy是聚酯类农药中极为重要的一种，传统研究集中于宏观方向上的考察，如外观、杀虫效果等，而没有涉及微观层次的探讨.此次采用粒径分析、电荷分析、SEM和接触角测量，从微观领域对微乳剂和乳油进行分别研究，发现微乳剂在稀释后粒径更小，在纳米级，且分布更均匀，并带有更多负电荷，这有利于农药在实际使用中的药效提高和与其他农药制成复合药剂.另外Bcy的微乳剂的结晶状态和乳油也有明显差异，这种区别是由于分散介质对结晶产生了影响所致，至于这种影响的作用机理以及如何进一步利用微乳剂中的负电荷是今后研究中有待解决的问题.［1］兀新养，杨旭彬，谭涓，等.4.5%高效氯氰菊酯水乳剂的研制［J］.应用化工，2007，36（3）：302-307.［2］吴秀华，陈蔚林，易秀成，等.5%高效氯氰菊酯微乳剂的研究［J］.农药，1999，38（1）：19-20.［3］谭涓，刘永忠，邹忠良.3.5%阿维菌素·高效氯氰菊酯微乳剂的研究［J］.应用化工，2007，36（2）：202-209.［4］王亚廷，李波，刘亚敏，等.20%高效氯氰菊酯·辛硫磷微乳剂的研制［J］.农药科学与管理，2007，28（9）：46-49.［5］王广远.5.0%缓释型高效氯氰菊酯微乳剂的研究［J］.农药，1998，37（12）：13-15.【相关文献】［1］兀新养，杨旭彬，谭涓，等.4.5%高效氯氰菊酯水乳剂的研制［J］.应用化工，2007，36（3）：302-307.［2］吴秀华，陈蔚林，易秀成，等.5%高效氯氰菊酯微乳剂的研究［J］.农药，1999，38（1）：19-20.［3］谭涓，刘永忠，邹忠良.3.5%阿维菌素·高效氯氰菊酯微乳剂的研究［J］.应用化工，2007，36（2）：202-209.［4］王亚廷，李波，刘亚敏，等.20%高效氯氰菊酯·辛硫磷微乳剂的研制［J］.农药科学与管理，2007，28（9）：46-49.［5］王广远.5.0%缓释型高效氯氰菊酯微乳剂的研究［J］.农药，1998，37（12）：13-15. Research of the 5.0%Beta-cypermethrin Microemulsion。
引言在1958年“微乳”正式出现之前,微乳已应用于生产活动中,60年代以后,微乳在三次采油中的应用前景引起了广大科学工作者的兴趣,目前,微乳已在三次采油、日用化学、纺织染整、催化、化学反应介质、药物传递等领域广泛应用,其中,微乳剂作为一种水性化制剂,便是微乳在药物领域中的应用。
在农药、安全性和环境污染要求日趋严格的今天,以水为基剂的农药新剂型已成为世界农药剂型研究和发展的方向,而作为一种新型的水性化农药制剂,微乳剂正是这样一种绿色农药制剂。
外观透明、均匀的微乳剂是一种热力学稳定的Ｏ/Ｗ型体系,是由农药有效成分和乳化剂、分散剂、防冻剂、稳定剂、助溶剂等助剂均匀地分散在基质水中而形成的。
1 微乳剂在农药加工中的应用1.1 农药制剂概况我国是以农业为基础的大国,随着农药的大量使用,农药领域存在的问题也愈来愈突出,其中,广泛引起注意的问题之一就是农药给环境造成的严重污染。
目前,我国使用的农药剂型主要有乳油、可湿性粉剂、颗粒剂、粉剂、水剂、悬浮剂、微乳剂等。
在农药剂型使用方面存在着结构不合理的问题。
例如:水稻、棉花是我国主要作物,虫害普遍发生,杀虫剂的使用约占整个农药产量的70%,而杀虫剂中乳油制剂占各种剂型总量的70%,其中有机磷农药又占70%。
这种不合理情况也可由1998年我国各种剂型制剂数占制剂总数的百分比情况来说明:乳油(ＥＣ)、可湿性粉剂(ＷＰ)、粉剂(ＤＰ)、颗粒剂(ＧＰ)四种传统剂型占我国剂型产量的75%,其中乳油产量及制剂数就占一半。
由于乳油要耗用大量的甲苯、二甲苯等有毒的有机溶剂,而这些有机溶剂在使用中绝大部分又被白白耗费,这不仅造成了生产成本的提高,而且对环境造成了严重的污染。
发达国家从可持续发展的战略目标出发,限制和禁止芳香烃类有机溶剂在农药中的使用,尤其是在蔬菜、果树上的使用。
鉴于此,我国应压缩乳油的产量,大力发展新剂型品种,逐步开发乳油的替代品。
1.2 微乳剂在农药制剂中的应用从一些国家和地区限用、禁用乳油农药起,许多科学工作者致力于微乳剂的研究。
农药微乳剂型的研究进展近年来国家加大对农业发展的重视，使得防治农业病、虫、草的重要性尤为突出。
农药用量增加，在提高作物产量的同时也给环境带来了负面影响。
为适应农业持续发展的要求，微乳剂将成为农药的主导剂型，其对环境污染小，易于操作使用，防治效率高，药效稳定等优点，被人们所接受和认识。
微乳剂是近年来很受欢迎的农药新剂型。
农药微乳剂是借助表面活性剂的增溶作用将液体或固体原药均匀分散在水中形成的一种水包油型微乳液。
该剂型是指在表面活性剂的增溶作用下，使不溶于或微溶于水的有机化学农药有效成分高度分散在水介质中，自发地形成“胶束”。
胶束的表面有一层表面活性剂分子，使之形成稳定的、各向同性的、透明或半透明的均相液体分散体系。
由于它具有稳定性、增溶、高的传递效率、安全性、促进向动植物组织内部渗透等特点，因此，较之其他类型的农药有许多优越性。
与水乳剂比较，都是将液体或半固体农药成分分散在水中制得，是一种经时稳定的分散体系。
微乳剂与水乳剂不同之处在于分散在水中的有效成分的粒径不同，前者粒子超微细，为0．01～0．1 m，外观透明或接近透明，后者为0．1～50 m，外观为乳白色。
配制微乳剂所需乳化剂的用量通常比配制乳油或水乳剂的用量大，成本高。
与乳油相比，微乳剂基本不用或少用有机溶剂。
乳油因大量使用甲苯、二甲苯等有机溶剂对环境的污染而受到限制。
微乳剂因基本不用或较少使用有机溶剂，贮运安全，无易燃易爆之虑，使用后也不存在环境污染，所以被认为是与环境相容性较好的一种“绿色农药制剂”。
而且，田间药效比乳油高5％～10％，刺激性、臭味减轻；贮运稳定性好；没有沉淀、结块以及粘度增大、流动性差的缺点，对作物的安全性也较高，是取代乳油的最佳剂型。
与水剂、可溶性液剂相比，微乳剂适用于很多水溶性低的农药有效成分，水剂只适用于很少一些水溶性高的有效成分。
而水溶性高的有效成分更合理的剂型是水溶性固体制剂。
我国用于加工水剂的原药含量一般不高(如杀虫双)，很难加工成高浓度的水剂，因而包装费用和运输费较高。
农药微乳剂型的研究进展农药微乳剂型的研究进展王军,刘大勇,许培援(郑州轻工业学院材料与化工学院,河南郑州450002)中图分类号:S48 文献标识码:A 文章编号:1004-3268(2005)06-0009-06化学防治是人类防治农林病、虫、草、鼠害等的主要手段,对保证农业的增产增收起着非常重要的作用。
然而随着乳油、可湿性粉剂等农药老剂型的大量使用,给自然环境带来了严重的污染。
在环保要求更加严格的今天,国际上减少农药污染的呼声愈来愈强烈,不宜再大力发展乳油、可湿性粉剂等老剂型,迫切需要开发一些安全、高效的新剂型,从而出现了微乳剂、悬浮剂、水溶剂、微胶囊剂、水分散性粒剂、浓乳剂、农药缓释剂、多功能混合制剂等许多新剂型。
悬浮剂、水溶剂、微胶囊剂、水分散性粒剂、浓乳剂、农药缓释剂、多功能混合制剂等都具有一定优点,但是其技术难度大,生产成本比较高。
而微乳剂配制工艺简单,具有稳定性、增溶、传递效率高、安全性、促进向动植物组织内部渗透等优点,因此,以水部分或全部代替乳油中有机溶剂的微乳剂[1]便成了较好的农药新剂型而得到开发应用,成为国内外研究的热点。
收稿日期:2004-12-10基金项目:河南省科技攻关项目(022*******)作者简介:王军(1961-),男,山西宝鸡人,教授,主要从事表面活性剂合成及应用研究。
E-mail:wangjun8828@/doc/004773340.html,[29]Pierce J S.Institute of brewing analysis committee mea2surement of yeast viability[J].J Inst Brew,1970,76:442-443.[30] Lloyd,David Hayes,Anthony J.Vigour,vitality and vi2ability of microorganisms[J].FEMS Microbiology Let2ters,1995,133(1):1-7.[31] Srienc F.Cytometric data as the basis for rigorous mod2els of cell population dynamics[J].J Biotechnol,1999,71:233-238.[32] Porro D,Ranzi BM,Smeraldi C,et al.A double flowcytometric tag allows tracking of dynamics of cell cycleprogression of newborn saccharomyce scerevisiae cellsduring balanced exponential growth[J].Y east,1995,30:1157-1169.[33] Müllers,Hutter K J.Prozessoptimierung von reinzuch2tund Anstellverfaren mittels flusscytometrie chssischenbrauereien[J].Monatsschr Brauwiss,1999,3:40-48.[34] Day J P,K ell D B,Griffith G W.Differentiation ofPhytophthora infestans sporangia from other airbornebiological particles by flow cytometry[J].Appl EnvironMicrobiol,2002,68(1):37-45.[35] McSharry J J,Costantino R,McSharry M B,et al.Rapid detection of herpes simplex virus in clinical sam2ples by flow cytometry after amplification in tissue cul2ture[J].J Clin Microbiol,1990,28:1864-1866. [36] Barardi C R M,Emslie K R,Vesey G,et al.Develop2ment of a rapid and sensitive quantitative assay for ro2tavirus based on flow cytometry[J].J Virol Methods,1998,74:31-38.[37] Patterson B K,Till M,Otto P,et al.Detection of HIV-1DNA and messenger RNA in individual cells by PCR-driven in situ hybridisation and flow cytometry[J].Science,1993,260:976-979.[38] Marie D,Partensky F,Jacquet S,et al.Enumerationand cell cycle analysis of natural populations of marinepicoplankton by flow cytometry using the nucleic acidstain SY BR green I[J].Appl Environ Microbiol,1997,63:186-193.[39] Defoort J P,Martin M,Casano B,et al.SimultaneousDetection of Multiplex-Amplified Human Immunodefi2ciency Virus Type1RNA,Hepatitis C Virus RNA,andHepatitis B Virus DNA Using a Flow Cytometer Micro2sphere-Based Hybridization Assay[J].J Clin Microbiol.2000,38(3):1066-1071.[40] Y an X,E G Schielke,K M G race,et al.Microsphere-based duplexed immunoassay for influenza virus typing byflow cytometry[J].J Immunological Methods,2004,284:27-38.91 农药微乳剂的优越性微乳剂是近年来很受欢迎的农药新剂型。
