制劑加工：新型農(nóng)藥劑型微乳劑的發(fā)展現(xiàn)狀及展望
在農(nóng)林病蟲害的防治過(guò)程中，化學(xué)農(nóng)藥功不可沒(méi)，然而農(nóng)藥的大量使用，給自然環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重危機(jī)，隨著社會(huì)的發(fā)展，人們?cè)诤侠硎褂棉r(nóng)藥的同時(shí)，更加注重農(nóng)藥的安全性，科學(xué)家們也在不斷研究和開(kāi)發(fā)新型綠色農(nóng)藥，以減少或避免農(nóng)藥對(duì)環(huán)境造成的污染。目前，國(guó)內(nèi)外農(nóng)藥新劑型研究的熱點(diǎn)主要是水基性制劑，如懸浮劑、水乳劑、微乳劑等，逐步替代有機(jī)溶劑用量大的傳統(tǒng)乳油劑。其中，農(nóng)藥微乳劑是近年發(fā)展起來(lái)的一種較安全、綠色環(huán)保的新農(nóng)藥劑型，成為新型綠色農(nóng)藥發(fā)展的方向。為此筆者就這一新的劑型做一報(bào)道，希望對(duì)我國(guó)農(nóng)藥企業(yè)的發(fā)展有一定指導(dǎo)作用。
一、微乳劑的特點(diǎn)
微乳劑（miroemubbn, M）是透明或半透明的均一液體，是由基質(zhì)水與液體農(nóng)藥原藥，在表面活性劑或助表面活性劑（乳化劑、分散劑、防凍劑、穩(wěn)定劑等）的幫助下，自發(fā)形成的各向同性的熱力學(xué)穩(wěn)定分散體系，其粒子半徑一般在10 lOOnm。由于農(nóng)藥微乳劑不用或少用有機(jī)溶劑，對(duì)環(huán)境污染大大減少，相較其他農(nóng)藥劑型有諸多優(yōu)點(diǎn)，被視為新型綠色農(nóng)藥制劑。其具有以下的特點(diǎn)：
1. 穩(wěn)定性
農(nóng)藥制劑從配制成到使用前，通常需要較長(zhǎng)的保存期。使用時(shí)，為了有利于噴霧器噴施，需要加水稀釋和攪拌以保持均勻狀態(tài)。相較其他不穩(wěn)定的劑型（懸浮劑、可濕性粉劑等配制的稀釋液和各種乳劑），農(nóng)藥微乳劑是熱力學(xué)穩(wěn)定體系，可以長(zhǎng)期放置而不發(fā)生相分離，其配制成的稀釋液也具有非常好的穩(wěn)定性。
2. 增溶作用
農(nóng)藥中的有效成分通常是難溶或不溶于水的，而表面活性劑或助表面活性劑可以對(duì)農(nóng)藥起到增溶作用。增溶不僅可以增加農(nóng)藥的溶解速度，還有利于農(nóng)藥中的有效成分傳遞穿過(guò)生物組織的半透膜，提高藥效。農(nóng)藥微乳劑相較于其他劑型對(duì)農(nóng)藥有效成分的增溶作用更加明顯。
3. 高的傳遞效率
農(nóng)藥在使用過(guò)程中，通常采用稀釋噴灑的方式，要求噴灑的霧滴大小適中，以免影響液滴在葉面上黏附。一方面，農(nóng)藥微乳劑含有高濃度的表面活性劑，用水稀釋得到的噴霧液中也含有較高濃度的表面活性劑，因而可以有效降低表面張力，產(chǎn)生大小適中的噴霧液滴。另一方面，農(nóng)藥微乳劑可以改善霧滴和葉面間的相互作用，由于其降低了表面張力，縮小了噴霧液滴與葉面的接觸角，使其增大了農(nóng)藥?kù)F滴在葉面上的鋪展面積，而且由于農(nóng)藥?kù)F滴較小，減少了農(nóng)藥?kù)F滴在葉面上的反彈現(xiàn)象。待農(nóng)藥?kù)F滴蒸發(fā)后，農(nóng)藥微乳劑濃縮時(shí)生成黏度很高的液晶相，可以牢固黏附在葉面上，從而提高了農(nóng)藥的使用效果。
4. 促進(jìn)向動(dòng)植物組織內(nèi)部的滲透
農(nóng)藥微乳劑中的有效粒子非常細(xì)小，其表面張力大大降低，微乳劑稀釋后的液滴更容易克服動(dòng)植物表皮組織中的毛細(xì)管阻力，從而使農(nóng)藥中的有效成分更好的向生物組織內(nèi)部滲透，明顯提高了藥效。
5. 安全經(jīng)濟(jì)
農(nóng)藥微乳劑以水作為分散介質(zhì)，很少用或不用有機(jī)溶劑，可以抑制有毒有害氣體的揮發(fā)，減少對(duì)動(dòng)植物、生產(chǎn)使用者以及環(huán)境的毒害，安全高效，利于生態(tài)環(huán)境質(zhì)量的改善。同時(shí)，農(nóng)藥微乳劑的配制資源豐富，產(chǎn)品易包裝，閃點(diǎn)高，安全穩(wěn)定，具有很好的經(jīng)濟(jì)性，不僅可以降低生產(chǎn)和運(yùn)輸成本，而且能夠節(jié)省大量的石化資源。
二、微乳劑的配制技術(shù)
微乳劑的三個(gè)基本組分是有效成分、乳化劑和水，通常為了達(dá)到更好的藥效，符合一定質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的微乳劑產(chǎn)品，還需要加入適量的溶劑、助溶劑、增效劑和穩(wěn)定劑等。根據(jù)農(nóng)藥微乳劑的配方組成特點(diǎn)及類型要求，為使體系達(dá)到最穩(wěn)定的狀態(tài)，可選擇相適合的配制技術(shù)。
1. 直接法
將乳化劑和水混合成水相，將油溶性的農(nóng)藥加入水相，并不斷攪拌，復(fù)配成透明的水包油型農(nóng)藥微乳劑。
2. 可乳化油法
將乳化劑溶解于農(nóng)藥油相中，形成透明溶液，后將油相加入水中或?qū)⑺嗉尤胗椭?，不斷攪拌，?fù)配成透明的水包油型農(nóng)藥微乳劑或油包水型農(nóng)藥微乳劑。
3. 轉(zhuǎn)相法
將有機(jī)溶劑、農(nóng)藥原藥和乳化劑混合成均勻透明的油相，緩慢加入水相，不斷攪拌，形成油包水型乳狀液，繼續(xù)攪拌加熱，使其迅速轉(zhuǎn)相成水包油型乳狀液，冷卻至室溫使之達(dá)到平衡，最后過(guò)濾得到穩(wěn)定的水包油型農(nóng)藥微乳劑。
4. 二次乳化法
當(dāng)農(nóng)藥體系中存在油溶性和水溶性兩種不同性質(zhì)的農(nóng)藥時(shí)，可將農(nóng)藥水溶液和低HU3值的乳化劑混合成油相，通過(guò)強(qiáng)烈攪拌，得到粒子在100hm以下的油包水型乳狀液，再將其加入高 HU3值乳化劑的水溶液中，平穩(wěn)混合，得到油包水水包油型農(nóng)藥微乳劑。
三、微乳劑與水乳劑相比較的優(yōu)勢(shì)
微乳劑和水乳劑是液體制劑的兩種分散體系，微乳劑是微乳液體系，水乳劑是乳狀液體系。有人認(rèn)為因微乳劑存在著諸多問(wèn)題而應(yīng)大力發(fā)展水乳劑，限制微乳劑的發(fā)展。筆者則認(rèn)為，一種新劑型的形成與發(fā)展，不僅與其自身的特點(diǎn)有關(guān)，還應(yīng)符合相應(yīng)的國(guó)情，應(yīng)該本著實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，全面比較微乳劑與水乳劑的優(yōu)缺點(diǎn)，從而作出正確的判斷。
1. 藥效
微乳劑油珠粒徑為納米級(jí)，有效成分分散度高，而水乳劑油珠粒徑為微米級(jí)（約1-2μm)。微乳劑粒徑小，易于對(duì)靶標(biāo)產(chǎn)生滲透，因此從藥效來(lái)看，微乳劑應(yīng)優(yōu)于水乳劑。就目前的國(guó)情而言，藥效較好的劑型更易于被用戶接受，這也是微乳劑目前在我國(guó)發(fā)展較快的原因之一。
2. 外觀
微乳劑為透明或半透明的液體，對(duì)水稀釋后的稀釋液也是透明的，流動(dòng)性與乳油接近，使用方便；而水乳劑為乳白色的粘稠液體，其稀釋液與乳油接近，也是乳白色，制劑較粘稠，傾倒性較差，有沾壁現(xiàn)象，易造成藥液浪費(fèi)，使用上不如微乳劑方便。
3. 配方組成
微乳劑主要由有效成分、表面活性劑、助表面活性劑、水等組成，而水乳劑主要由有效成分、表面活性劑、增黏劑、水等組成。兩者的區(qū)別為微乳劑需添加助表面活性劑，水乳劑則含有增黏劑。另外，微乳劑的表面活性劑用量較大，而水乳劑用量較少。有專家認(rèn)為，有些助表面活性劑與二甲苯毒性相當(dāng)，但事實(shí)上若以乙醇作為助表面活性劑，其毒性遠(yuǎn)小于二甲苯，因?yàn)橐掖嫉募毙远拘詾槲⒍炯?jí)，LD50>5000mg/kg而二甲苯的LD50值為1364mg/kg（小鼠靜脈），屬于低毒。
4.經(jīng)時(shí)穩(wěn)定性
微乳劑為熱力學(xué)穩(wěn)定體系，只要配方合適，可自動(dòng)形成，且經(jīng)時(shí)穩(wěn)定；而水乳劑為熱力學(xué)不穩(wěn)定體系，必須借助外力及增黏劑來(lái)增加制劑的穩(wěn)定性，提高其物理穩(wěn)定性比微乳劑要困難。
5.制劑加工工藝
微乳劑加工工藝簡(jiǎn)單，可節(jié)約生產(chǎn)設(shè)備投資（可以直接使用乳油的生產(chǎn)線），流動(dòng)性好，易于包裝；水乳劑加工工藝比微乳劑復(fù)雜，需要依靠剪切機(jī)等外力的作用以形成均相的乳狀液，制劑較粘稠，包裝不便。
6.農(nóng)藥登記品種
截止2014年，在我國(guó)登記的農(nóng)藥微乳劑品種有183個(gè)，水乳劑品種為1 18個(gè)；到2015年底，登記的微乳劑品種為270個(gè)，水乳劑品種為201個(gè)。從農(nóng)藥登記的發(fā)展勢(shì)頭來(lái)看，微乳劑要快于水乳劑，具有較好的市場(chǎng)發(fā)展前景。
四、微乳劑的劣勢(shì)
1. 透明溫度范圍較窄
一般農(nóng)藥微乳劑以非離子型表面活性劑配制，在水溶液中存在著表面活性劑對(duì)溫度比較敏感的濁點(diǎn)問(wèn)題，即透明溫度上限；對(duì)有些不溶于常規(guī)有機(jī)溶劑的有效成分，則存在著低溫穩(wěn)定性問(wèn)題，即透明溫度下限。一個(gè)質(zhì)量?jī)?yōu)良的微乳劑應(yīng)該具有較寬的透明溫度范圍(-5℃- 60℃)，才能保證其在2年的有效期內(nèi)，在任何季節(jié)、任何時(shí)間均能保持微乳劑外觀透明。
2. 乳液不穩(wěn)定問(wèn)題
在一定濃度范圍內(nèi)農(nóng)藥微乳劑應(yīng)可以以任何比例對(duì)水稀釋，乳液穩(wěn)定，外觀保持清澈透明。筆者研究發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)農(nóng)藥品種的微乳劑乳液非常穩(wěn)定，但對(duì)于一些有效成分理化性狀較特殊者，如三唑類殺菌劑，乳液不穩(wěn)定問(wèn)題則比較突出。
乳液不穩(wěn)定，即微乳油珠在稀釋后的微乳液中很快破乳，析出結(jié)晶或油層，乳液變渾濁或出現(xiàn)懸浮物。在田間使用中，微乳劑乳液不穩(wěn)定會(huì)嚴(yán)重影響藥液在靶標(biāo)上的沉積和粘著，析出的結(jié)晶甚至可堵塞噴頭，進(jìn)而影響藥效或產(chǎn)生藥害。目前已經(jīng)發(fā)現(xiàn)乳液不穩(wěn)定的農(nóng)藥微乳劑品種有烯唑醇、三唑酮、氟鈴脲、戊唑醇、氟蟲腈、溴蟲腈等。其中已完全解決穩(wěn)定性問(wèn)題的微乳劑有三唑酮、氟鈴脲，解決得較好的有烯唑醇、戊唑醇，有待于解決或難以解決的有溴蟲腈（包括lO%除盡懸浮劑）、氟蟲腈等。
3. 微乳劑的用水問(wèn)題
微乳劑以水為連續(xù)相，因此對(duì)水質(zhì)的影響應(yīng)給予充分重視。一般認(rèn)為配制微乳劑以蒸餾水為佳，但在5%烯唑醇微乳劑中，用自來(lái)水配制反而比用蒸餾水配制的低溫穩(wěn)定性要好。在10%阿維•噠微乳劑中，用蒸餾水和1026m g/L硬水配制時(shí)阿維菌素的分解率較高。根據(jù)筆者的研究結(jié)果，用自來(lái)水配制的某些微乳劑油珠粒徑更小，分布更窄，微乳劑更穩(wěn)定。
采用各種不同水質(zhì)的水進(jìn)行配制對(duì)微乳劑的理化性狀有一定的影響，一個(gè)質(zhì)量?jī)?yōu)良的微乳劑配方，應(yīng)綜合考慮各種影響因素，使之有較寬的適應(yīng)性，在不同水質(zhì)情況下配制的微乳劑理化性狀均應(yīng)保持穩(wěn)定。我國(guó)各地水質(zhì)不一樣，若一味強(qiáng)調(diào)用蒸餾水或去離子水配制，不但會(huì)增加企業(yè)的成本，而且較為不便。所以制劑工作者為企業(yè)研制的微乳劑配方應(yīng)適合當(dāng)時(shí)當(dāng)?shù)刈钸m宜的水質(zhì)，一般應(yīng)首先考慮以自來(lái)水配制微乳劑。農(nóng)藥微乳劑定義為水包油的微乳液，所以應(yīng)達(dá)到一定的用水量，一般水的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)在30%以上。若用水量太少，則成為油包水的微乳液，和乳油沒(méi)有什么區(qū)別，對(duì)保護(hù)環(huán)境亦沒(méi)有意義。
4. 原料成本高
微乳劑的助表面活性劑和表面活性劑用量比水乳劑的增黏劑和表面活性劑用量大，原料成本高于水乳劑。
五、新型綠色農(nóng)藥微乳劑的發(fā)展與展望
新型綠色農(nóng)藥微乳劑是與環(huán)境相容性較好的一種綠色環(huán)保新劑型，早在20世紀(jì)70年代國(guó)外就有農(nóng)藥微乳劑的相關(guān)報(bào)道，我國(guó)農(nóng)藥微乳劑的開(kāi)發(fā)較晚，實(shí)際應(yīng)用也相對(duì)較少。但在日益重視改善環(huán)境的今天，農(nóng)藥微乳劑等新型綠色農(nóng)藥將逐步取代傳統(tǒng)乳油。新型綠色農(nóng)藥微乳劑在我國(guó)屬于相對(duì)較新的研究領(lǐng)域，我國(guó)應(yīng)根據(jù)自身發(fā)展過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及微乳劑體系自身的一些弊端，加強(qiáng)以下幾點(diǎn)工作：
1. 加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究，關(guān)注其他領(lǐng)域
我們可以借鑒一些技術(shù)，如日用化學(xué)、化妝品、油田化工、紡織、涂料和藥物等方面研究的微乳技術(shù)，并將它們應(yīng)用到農(nóng)藥劑型中，提高微乳劑的穩(wěn)定性，研發(fā)出更多更好的微乳劑產(chǎn)品，把我國(guó)微乳劑的發(fā)展提高到國(guó)際水平。
2. 向多元化方向發(fā)展，積極開(kāi)發(fā)新產(chǎn)品
加強(qiáng)殺菌劑和除草劑的開(kāi)發(fā)，尤其是除草劑多為莖葉處理劑，禾本科雜草由于葉面光滑，藥液液滴容易滑落。微乳劑含有較多的表面活性劑，改善了霧滴和葉面之間的相互作用，使霧滴粘在葉面上，可大大提高除草效果。
3.加強(qiáng)對(duì)表面活性劑的研究，開(kāi)發(fā)出更多性能優(yōu)良、毒性低的乳化劑
提高微乳劑配方研究中對(duì)增溶劑及其他助劑的選擇性，以便研制出成本低、效果好、毒性低、質(zhì)量高的微乳劑產(chǎn)品。
4. 加強(qiáng)技術(shù)研究
提高微乳劑的有效成分含量，以節(jié)約成本。我國(guó)目前微乳劑配方中的原藥含量雖已達(dá)到較高的水平，如25%毒死蜱微乳劑、45%咪鮮胺微乳劑、56%阿維-炔螨微乳劑等，但一般的農(nóng)藥含量?jī)H在25%左右，還有待于進(jìn)一步的提高。
綜上所述，微乳劑是一種較理想的農(nóng)藥新劑型，該劑型提高了農(nóng)藥有效成分在乳劑中的分散度，增強(qiáng)了農(nóng)藥有效成分對(duì)動(dòng)植物的通透能力，不僅提高了藥效，而且減低了毒害殘留，它安全高效、經(jīng)濟(jì)環(huán)保等特點(diǎn)，給農(nóng)藥微乳劑的發(fā)展帶來(lái)了巨大的潛力，值得表面活性劑和農(nóng)藥研究人員深入研發(fā)。我國(guó)作為農(nóng)藥生產(chǎn)和使用的農(nóng)業(yè)大國(guó)，為了緩解更加嚴(yán)格的環(huán)保以及資源緊張帶來(lái)的壓力，應(yīng)該更加重視和加強(qiáng)對(duì)微乳劑等水基化劑型的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用。
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