在农药活性组分制备为各种制剂时，粒径和粒径分布尽管不是目前许多剂型种类的标准控制指标，但在实际研究和生产中是一个重要的控制参数，制剂产品的许多理化性质、贮存稳定性、流变学行为以及生物活性等都与其密切相关。尤其在悬浮种衣剂中，粒径大小和粒径分布会直接影响包衣种子的外观均匀度。在影响病虫害防治效果的同时，也可能由于粒径分布的不均匀、大小不一，造成活性组分在每粒种子上附着量不一致，甚至会影响到作物安全性。45%烯肟菌胺·苯醚甲环唑·噻虫嗪悬浮种衣剂，由于其固含量较高以及警色剂等粉体的加入，粒径大小的控制相较单一的悬浮剂更加困难，粒径均匀性的把握更加重要。本研究从配方体系筛选、工艺条件确定、均匀度测定等方面，对产品粒径的控制进行研究，最终获得系列数据，可以根据产品市场需要，结合包衣作物需求，控制产品的粒径D₉₈在2～5 μm之间。

1  配方体系筛选

1.1  筛选思路                       

       该产品作为一类含有创制化合物烯肟菌胺的高含量种子处理剂，对于配方体系的控制要求较为严格，除了常规的悬浮种衣剂性能符合相关标准外，产品的粒径及粒径分布在配方体系筛选时是主要关注指标。对于固液分散体系来说，最主要控制粒径及粒径分布的助剂为润湿分散剂，它的种类、用量、配伍配比筛选是粒径控制的核心点。本研究主要从单一润湿分散剂入手，以粒径及粒径分布为依据，选出较优润湿分散剂、将单一较优润湿分散剂复配，得到润湿分散剂最佳助剂体系。

1.2  单一润湿分散剂筛选

       润湿分散剂在固液悬浮体系中是最重要的助剂，主要起到分散、悬浮、稳定体系等作用。在本文的研究中，主要考察润湿分散剂对于粒径及粒径分布的影响，特别是对粒径D₉₈的影响，保证体系粒径分布的均一性，筛选出对于该高含量体系的最佳润湿分散剂。对于单一润湿分散剂用量进行筛选，选出较优选润湿分散剂的最佳用量。单一润湿分散剂对体系粒径及粒径分布的影响，如表1所示。

       从表1中可以看出，润湿分散剂Morwet EFW、Dispersogen LFH、Morwet D-425的D₉₈粒径分别为6.83 μm、4.94 μm、11.05 μm，粒径相对较小，可以作为优选润湿分散剂。结合3三个助剂的粒径分布来看，均需要进一步复配及工艺条件摸索研究，才能保证体系粒子的均匀，获得较优的制剂产品。

1.3  复配润湿分散剂筛选

       为了进一步确定最优润湿分散剂的种类和用量，继续考察了Dispersogen LFH、Morwet D-425、Morwet EFW的不同用量以及不同复配比例对粒径及粒径分布的影响，结果见表2。

       从表2中可以看出，复配润湿分散剂对粒径及粒度分布的影响很明显，复配合适的助剂体系后，体系粒径D₉₈可控制在2.99～4.33 μm之间。相较单一润湿分散剂，体系均匀性佳，较大粒子的颗粒尺寸明显下降，保证了悬浮种衣剂粒子的均一性。

       4个助剂体系的筛选粒径分布情况如图1～图4所示。

图1  A组复配体系粒径分布图

图2  B组复配体系粒径分布图

图3  C组复配体系粒径分布图

图4  D组复配体系粒径分布图

       由图1～图4粒径分布图可以看出，D组复配体系的粒径均匀程度最佳，近似于正态分布，说明该体系下粒子的粒径均一，是农药制剂中最佳的粒径分布模式，尤其对于悬浮种衣剂而言，可以保证种子表皮包衣后的均匀性。B组、C组的粒径分布可接受，但均存在前沿峰，说明有较大粒径的部分未达到理想状态。对于A组的粒径类似双峰曲线，是需要尽可能避免的峰形。综上所述，结合粒径大小以及粒径分布图，复配润湿分散剂的最佳种类及配比为Morwet D-425、Morwet EFW、Dispersogen LFH=4︰1︰2。

2  工艺条件确定

2.1  工艺条件概述

       固液分散体系中理想状况是固体颗粒的粒径均一且呈正态分布。传统固液分散体系一般考察体系粒径D₅₀，本研究主要控制固液悬浮体系粒径D₉₈的大小，能够更加精准地显示体系内颗粒状态。粒径及粒径分布直接关系到悬浮种衣剂体系的稳定性，同时对包衣外观也有一定影响。对于需要包衣使用的悬浮种衣剂，D₉₈的控制更为重要。在产品研究过程中，配方体系基本确定的基础上，对于工艺条件的研究，是降低粒径D₉₈数值及其分布的关键步骤。研究中分别考察了制备工艺中的高剪切转速及时间，砂磨时间及介质大小等因素。不同工艺条件相结合，确定适宜的粒径调控机制，根据具体包衣作物种类，选择合适的粒径，是精细化农药制剂配方开发的关键思路及方法。

2.2  高剪切转速时间确定

       高剪切技术是将配制好的农药制剂药液，置于高剪切混合机上，使定子和转子包埋在药液中，通过带刀片的转子高速转动，在定子和转子的狭小缝隙，约微米级别，实现对物料的剪切，液层之间摩擦、高速碰击等外力作用，药液经剪切作用后从定子孔喷射出去，遇到容器壁弹回又被负压吸到夹缝中进行下一次剪切，如此往复，实现对料液粒径的降低。

       高剪切工艺是悬浮种衣剂制备过程中较为重要的预分散过程，对于最终产品粒径有一定的影响。在高剪切速率下，颗粒的流变行为会产生明显变化，流变学上的变化，直接控制体系颗粒的微观结构，同时影响体系颗粒的大小。

       对确定配方的药液体系，进行了不同高剪切转速及时间的研究，高剪切转速及时间对粒径及粒径分布的影响如图5所示。

图5  高剪切转速与粒径关系

       从图5中可以看出，体系的粒径随着剪切速度的增加，粒径逐渐降低。当剪切速度达到12,000 rpm时，粒径D₉₈约为26 μm，进一步增加剪切速度，到15,000 rpm时，粒径D₉₈约为23 μm，当剪切速度进一步增加至18,000 rpm时，粒径D₉₈基本不再变化。在该体系下，最佳的高剪切转速为15,000 rpm。

图6  高剪切时间与粒径关系

       从图6中可以看出，体系的粒径随着剪切时间的增加，粒径逐渐降低，当剪切时间为4 min时，粒径D₉₈可达20 μm，且继续增加剪切时间，粒径不再减少。由此，可以确定较佳剪切时间为4 min。

2.3  砂磨时间、介质控制

       砂磨是固液分散体系制剂制备中极其关键的一环，其工艺条件的研究水平，直接影响制剂产品质量好坏。一个产品进行砂磨时，对于砂磨效果的评价，首要指标就是体系的粒径及其分布情况。高速运转的砂磨介质，通常为氧化锆珠，通过剪切、挤压和撞击等作用力对初步分散完成的药液进行进一步粉碎和分散，从而可以获得粒径符合需求、粒径分布较佳的砂磨料液。砂磨时间和介质直接影响药液的粒径大小，研究中考察了在确定润湿分散剂体系基础上，最佳高剪切条件下，不同砂磨时间以及不同介质对体系粒径及粒径分布的影响，如图7所示。

图7  砂磨时间、介质与粒径关系

       从图7中数据可以看出，当砂磨时间为0.5 h时，无论砂磨介质的尺寸为1 mm、2 mm、3 mm，物料粒径D₉₈均可控制在7～8 μm范围内。当砂磨时间为1 h时，砂磨介质的尺寸为1 mm与2 mm时，粒径D₉₈可保证在3 μm，当介质尺寸为3 mm时，粒径D₉₈为3.5 μm。当砂磨时间为1.5 h时，砂磨介质的尺寸为1 mm与2 mm时，粒径D₉₈可达到2.8 μm，当介质尺寸为3 mm时，粒径D₉₈基本与1 h砂磨时间不变。

       从砂磨时间、介质与粒径关系中可以总结出，砂磨介质在1 mm、2 mm时，在相同砂磨时间下，物料粒径大小差距并不大，可根据需要选择。砂磨介质在3 mm时，同等条件下，粒径大小数值大于1 mm和2 mm的砂磨介质。对于砂磨时间的选择，粒径的大小有极其明显的影响，当砂磨时间较低为0.5 h时，粒径较大，随着砂磨时间的增加，粒径有下降趋势，当达到1 h时，粒径可控制在本研究预期达到标准，时间达到1.5 h后，粒径可达到3 μm以下，可根据需要以及对于设备经济损耗等因素，来确定工艺条件。

3  悬浮种衣剂粒径控制与均匀度关系

       45%烯肟菌胺·苯醚甲环唑·噻虫嗪悬浮种衣剂通过对配方筛选、工艺探索等因素的研究，得到了较佳的配方组成以及工艺条件，找到了不同工艺条件下对应粒径的规律，对于粒径D98的控制有了深入了解。对于悬浮种衣剂制剂不同粒径在包衣不同作物如玉米、小麦的均匀度进行了检测。包衣均匀度的测定方法参考国家标准GB/T 17768—1999【悬浮种衣剂产品标准编写规范】和农业部悬浮种衣剂产品标准，采用吸光光度法进行测定。

       根据前述研究中的配方筛选结果（Morwet D-425、Morwet EFW、Dispersogen LFH=4︰1︰2）以及工艺条件，分别包衣玉米与小麦种子，测定对应产品的包衣均匀度，结果如表3所示。

       由表3中可以看出，在粒径为2.98～8.11 μm，包衣作物为小麦时，由于小麦颗粒较小，种皮表面附着能力较强，均匀度均可在90%以上，属于合格范围。当包衣作物为玉米时，种皮表面光滑附着能力较弱，均匀度低于小麦。在粒径为8.11 μm时，玉米包衣均匀度仅为85%，不合格。粒径在6.9 μm以下时，包衣小麦及玉米的均匀度均可达标。在实际应用开发产品中，可以根据开发产品的成本要求、作物种类、利润空间，来决定具体工艺条件，在各方面条件允许前提，建议选择尽可能达到低粒径的配方体系及工艺条件。

4  小结

       本研究通过对含有创制品种烯肟菌胺的高含量种子处理剂的探究，从配方助剂体系筛选以及不同工艺条件的摸索，得到系列粒径及粒径分布数据，结合种子处理剂特点，进一步测定包衣均匀度，深入探讨了粒径与均匀度的关系。当体系中存在较多粒径不均一的颗粒，长期贮存的制剂，有可能存在奥氏熟化的风险，影响制剂性能。当应用在种子处理剂中时，包衣种皮可以明显见到颗粒状物质，且药剂分布不均匀，影响药效，甚至安全性，也有可能在某些环境条件下引发药害。因此，在进行悬浮种衣剂研究时，粒径及其分布的控制至关重要，在各方面条件允许的情况下，结合包衣条件及作物，尽可能选择较小粒径及均匀分布的制剂体系和工艺条件，以保证产品质量、包衣均匀度、药效及安全性。

       【国家项目：国家重点研发计划资助，农药高效对靶载药体系设计与调控原理（2017YFD0200301）】

       作者简介：

       遇璐（1984—），女，工程师，硕士，主要从事农药制剂研究工作。

       通讯作者：丑靖宇（1972—），男，博士，教授级高级工程师。主要从事农药剂型研究与开发工作。