膨润土无机凝胶制备及其在水基农药中的应用

雷东升，汪思孝

（苏州中材非金属矿工业设计研究院有限公司，江苏 苏州 215011)

膨润土是以蒙脱石为主要成分的粘土矿物。蒙脱石是由两层Si-O四面体中间夹一层Al-O(OH)八面体片组成的层片状含水铝硅酸盐矿物，其层间为层间水和可交换性阳离子。将膨润土经过钠化提纯、凝胶性能调节、凝胶干燥等工艺制备出的膨润土无机凝胶，其在水溶液中可形成非牛顿液体类型的触变性凝胶，这种矿物无机凝胶对于悬浮液的稳定性具有重要作用[1-2]。

近年来随着农药行业整体产业升级，农药剂型中水基农药在农药行业所占的比重逐年增多。农药水悬浮剂是一种普遍使用的水基农药，一般为非均相粗分散体系，使得其物理稳定性变得更加复杂和不易控制， 造成目前农药水悬浮剂普遍存在贮存析水、稠化、沉积、结块等贮存物理稳定性不够、流动性不佳等问题， 严重影响药效[3]。目前农药制剂生产厂家一般采用两种解决办法：①调节黄原胶等有机增稠体系，通过增减黄原胶含量调节粘度。此办法主要弊端是黄原胶加工性能较差，且易腐化霉变，受到温度影响，稳定性不够或流动性能不好影响倾倒率；②使用黄原胶与无机凝胶复配协调增稠，在获得较好的稳定性能及悬浮性能前提下也拥有良好的流动性能。

本文以河北张家口钙基膨润土为原料，经过钠化提纯、凝胶性能调节、干燥等工艺后制备出膨润土无机凝胶，并将其在水悬浮制剂农药中进行了应用，解决农药水悬浮剂行业存在的贮存析水、稠化、沉积、结块等贮存稳定性不够、流动性不佳等问题。

1 原料

膨润土原矿，取自河北省张家口市，属火山岩型矿床，主要化学成分见表1，主要物化性能见表2，X-射线衍射图谱见图1，由X-射线衍射分析并结合化学分析、物理性能分析可知，原矿中的主要矿物为蒙脱石、石英、方英石、长石等，d(001)值15.08A，此膨润土为钙基膨润土。

2 膨润土无机凝胶的制备及检测

2.1 制备方法及工艺

经过大量试验，确定了下述膨润土无机凝胶制备方法及工艺[4-7]。

表1 原矿的主要化学成分分析 (单位：%)

表2 原矿的物理性能分析

图1 原矿的X-射线衍射图谱

(1) 制浆：称取一定量的膨润土原矿(-200目)，加水配成浓度为10%悬浮液。

(2) 钠化改型：加入钠化剂，用量为膨润土原矿的2.5%，充分搅拌，使矿粉在水中充分分散并钠化改型30min。

(3) 离心分离提纯：将经过钠化改型的膨润土矿浆采用离心机进行分离提纯。

(4) 凝胶性能调节：将经过钠化提纯的膨润土矿浆加入无机改性药剂，加入量为干矿量的0.4%，陈化24h。

(5) 干燥：干燥采用小型电加热喷雾干燥机，干燥后产品细度为200目左右。

2.2 物理性能检测与分析

将膨润土无机凝胶加水配成5%的悬浮体，在均匀器转速为3 000转/分，矿浆温度为25℃的条件下，搅拌40分钟，静置24小时后测定凝胶的粘度，膨润土无机凝胶的物理性能指标见表3。

表3 膨润土无机凝胶的物理性能分析

由表3可知，该膨润土无机凝胶粘度为2 480m Pa·s，触变值为8.7，悬浮率98.5%，触变性、凝胶性能优越，这主要是因为蒙脱石颗粒在水分散液中搭成一个连续的网格状结构，并使大量自由水转变为束缚水，从而使其本身获得较高的粘度，这种粘度与剪切速度变化的关系密切，在高剪切力下，呈低粘滞性悬浮液，在低剪切力或静止状态下，又恢复到初始的均相塑性体状态，具有良好的触变特性[7]。

3 应用试验

福美双为四甲基秋来姆二硫化合物，是一种广谱的保护性杀菌剂，主要用于种子处理和土壤处理，以防止玉米、棉花、谷类作物以及蔬菜等多种作物的猝到病及其他病害。福美双常用剂型是50%、75%、80%可湿性粉剂，但可湿性粉剂在加工粉碎和农民使用过程中，容易造成粉尘飞扬，造成环境污染及对人身的伤害，因此开发使用药效更好、环境友好、安全性更高的福美双水悬浮制剂具有重要的现实意义和环境效益，符合当今农药制剂发展的要求[8-10]。

3.1 试验内容与配方

本次应用试验在制备福美双水悬浮制剂配方中通过使用黄原胶与无机凝胶复配协调增稠悬浮，在获得较好的稳定性能及悬浮性能前提下也使制剂具有良好的流动性能，试验配方见表4。

表4 膨润土无机凝胶在52%福美双水悬浮制剂中应用试验配方

3.2 结果与讨论

以自制的膨润土无机凝胶、市场同类产品A作为增稠悬浮助剂，采用表4的应用试验配方分别制备出52%福美双水悬浮制剂样品，对两种制剂样品的理化指标进行检测，检测结果见表5。

从表5可知，采用对比产品A的制剂粘度下降很大，制剂放置30min后悬浮率为99%，放置1h后悬浮率降为95%，助悬浮作用较差，对制剂整体贮存稳定性影响也很大，54℃储存5天后分层达到5%，制剂贮存稳定性较差。自制的膨润土无机凝胶在52%福美双水悬浮制剂中应用后，制剂体系粘度、水中自分散性、悬浮性都较好，54℃储存5天后，制剂粘度变化不大，无分层现象，制剂的储存稳定性较好。

表5 膨润土无机凝胶在52%福美双水悬浮制剂中的应用试验结果

4 结论

(1) 以河北钙基膨润土为原料，经过钠化提纯、凝胶性能调节、凝胶干燥等工艺后制备出膨润土无机凝胶：粘度值2 480mPa·s、触变值8.7，悬浮率98.5%。

(2) 膨润土无机凝胶在52%福美双水悬浮制剂中应用后，制剂体系粘度、水中自分散性、悬浮性都较好。高温储存后，使用自制膨润土无机凝胶的制剂粘度表观变化不大，制剂稳定性好，该膨润土无机凝胶是农药水悬浮制剂中很好的增稠悬浮助剂。