27%硝磺草酮·异噁唑草酮·莠去津悬浮剂配方筛选及药效试验

刘志航，刘金玲

（海利尔药业集团股份有限公司，山东青岛 266109）

玉米是我国第三大种植作物，也是第二大粮食作物，它不仅关系到我国的粮食总产量，同时也是重要的饲料作物和化工原料，但玉米田杂草发生严重，并且抗性越来越严重[1]。因此，玉米田除草备受我国农民的关注与重视。据统计，目前玉米田杂草共有属于22科38属的43种，常见杂草主要有稗草、马唐、牛筋草、狗尾草、反枝苋、藜、马齿苋和田旋花等[2]。

化学除草剂具有高效、安全、使用量低、使用便捷等特点，通过科学使用，就可以很好地达到防除效果，目前仍深受广大农户的欢迎。玉米田杂草化学防除主要包括3个阶段：在玉米播后苗前进行土壤封闭、玉米苗后早期进行茎叶处理、玉米中期进行封行定向处理[3]。目前应用于玉米田的化学除草剂剂型和有效成分众多，主要包括酰胺类除草剂、三氮苯类除草剂、苯氧羧酸类除草剂和磺酰脲类除草剂。随着玉米田杂草抗性越来越重，更多不同作用机制的产品组合，也越来越多[3]。玉米田除草剂产品主要以悬浮剂、乳油、可湿性粉剂和水分散粒剂等剂型为主。悬浮剂又称浓悬浊剂、流动剂、水悬剂、胶悬剂，通常是有效成分、分散剂、增稠剂、抗沉淀剂、消泡剂、防冻剂和水等混合，利用湿法进行超微粉碎而成的黏稠可流动的悬浮体[4]。其中有效成分的含量一般为5%～50%，悬浮剂的平均粒径一般为3 μm左右。悬浮剂是一种农药新剂型，其特点是粒度小、悬浮率高、低毒环保、对人畜安全，不易燃易爆，贮运安全，可应用于飞防[5]。

硝磺草酮是对羟基苯基丙酮酸双氧化酶（HPPD）抑制剂，三酮类除草剂。异噁唑草酮是一种用于土壤处理的有机杂环类选择性內吸型苗前除草剂，主要通过杂草幼根吸收传导后引起杂草白化失绿近而死亡。莠去津属杂环氮衍生物的均三氮苯类，內吸选择性苗前苗后除草剂，主要以根吸收为主，茎吸收很少，特点与西玛津相似，杀草谱广，广泛被应用在玉米田[6-8]。本研究通过前期大量试验，确定了以上3种不同作用机制的有效成分复配为27%硝磺草酮·异噁唑草酮·莠去津悬浮剂（以下简称27%硝磺·异噁·莠去津SC），有效成分比例为5∶2∶20，该有效成分组合在扩大杀草谱，降低单剂用量的同时延长了药剂的持效期，延缓了杂草抗性的发生，提高了对作物的安全性。但硝磺草酮和异噁唑草酮易降解，各助剂搭配及比例等问题使得该产品开发难度较大。本研究以上述难点为研究重点，通过助剂比例调整，稳定剂和增稠剂筛选等，得到稳定合格的产品。该产品是较好的玉米田封闭除草剂。该研究为其他相同有效成分产品的配方开发提供了科学依据和借鉴。

1 材料、仪器与方法

1.1 试验材料

原药：硝磺草酮（山东潍坊润丰化工股份有限公司，97%）、异噁唑草酮（江苏中旗科技股份有限公司，97.2%）；表面活性剂：润湿分散剂 1287（南京太化）、润湿分散剂 BC/10（索尔维）、分散剂T36（索尔维）、润湿分散剂FD（索尔维）、润湿分散剂G5000（禾大）；增稠剂：黄原胶（郑州凯利化工）、有机膨润土（苏州中材）、白炭黑（索尔维）、硅酸镁铝（苏州中材）；稳定剂：XH-S（市售）、YE-S（市售）；防冻剂：乙二醇（市售）、丙二醇（市售）、丙三醇（市售）；有机硅消泡剂：630（亨斯曼）；防腐剂：卡松（陶氏）。

1.2 主要仪器

ISSMJ0.1-1型立式砂磨机、锆珠（d=0.8～1.0 mm），弗鲁克（德国）实验室用高剪切均质机，马尔文（英国）激光粒径测定仪，博力飞（美国）黏度测定仪，安捷伦气相色谱仪，安捷伦液相色谱仪，BROOKFIELD DV-Ⅱ+黏度计等。

1.3 方法

1.3.1 制备方法

将水、分散剂、润湿剂、消泡剂、防冻剂和硅酸镁铝加入到150 mL烧杯中，剪切均匀，依次加入硝磺草酮、异噁唑草酮和莠去津，再次进行剪切。剪切均匀后倒入砂磨缸内，同时在缸内加入一定量的锆珠（d=0.8～1.0 mm），砂磨1.5～2.0 h，分别用显微镜和粒径测定仪进行粗测定和精确测定，待粒径合格，滤出药液，加入一定量的黄原胶和防腐剂，剪切制备出均一、分散性良好的悬浮剂[9-10]，制备及检测仪器见1.2。

1.3.2 分析方法

气相色谱法（主要用于测定莠去津含量）和液相色谱法（主要用于测定硝磺草酮和异噁唑草酮含量）。

1.3.3 悬浮剂的性能指标测定[11]

1.3.3.1 热贮稳定性

按照GB/T 19136-2003的测定方法，将试样密闭放置于（54±2）℃的恒温箱中贮存14 d后取出，冷却至室温，对规定项目进行测定。

1.3.3.2 冷贮稳定性

按照GB/T 19137-2003的测定方法，先将试样在（0±2）℃冰箱中放置1 h，观察外观有无变化，然后继续在（0±2）℃冰箱中贮存7 d，测其理化指标。

1.3.3.3 pH测定方法

按照GB/T 1601农药pH的测定方法测定。

1.3.3.4 黏度测定方法

按照NY/T1860.21-2010的测定方法进行测定。

1.3.3.5 悬浮率测定

按照GB/T14825-2006悬浮率的方法测定[4]。

1.3.3.6 持久起泡性测定方法

按照GB/T 28137农药持久起泡性的方法测定。

2 结果与分析

2.1 分散剂的选择

硝磺草酮、异噁唑草酮和莠去津3种有效成分常温下均为固体，分散剂的作用是使上述3种有效成分稳定地分散于制剂体系中。根据硝磺草酮、异噁唑草酮和莠去津的物化性质以及悬浮剂的基本要求，选择1287、BC/10、T36、FD和G5000作为备选的润湿分散剂。通过本实验室多年的经验及其他悬浮剂产品润湿分散剂用量及比例筛选，笔者发现磷酸酯和羧酸盐类助剂搭配后再添加一定量的嵌段聚醚类助剂效果最好。因此，通过参照前期的试验结论，最终选择3种润湿分散剂组合搭配。3种不同润湿分散剂用量及比例对该产品稳定性和悬浮率的影响结果如表1所示。

从表1可以看出，27%硝磺·异噁·莠去津SC选用1287、T36和G5000为润湿分散剂且比例为2∶0.5∶1.5，用量为4%时最佳，制备的悬浮剂稳定性好，各项指标均合格。

2.2 稳定剂的选择

配制27%硝磺·异噁·莠去津SC主要存在的问题是如何解决硝磺草酮和异噁唑草酮2种有效成分热贮降解的问题，这一问题直接影响配方的稳定及产品田间药效。本文结合之前实验室的研究成果，重点研究了2种稳定剂以不同比例混合应用对有效成分稳定性的影响，结果见表2。

表1 分散剂种类和用量对制剂稳定性的影响

表2 2种稳定剂配比筛选

从表2可以看出，在稳定剂总用量为3%时，不同配比的XH-S和YE-S对硝磺草酮和异噁唑草酮热贮稳定性具有较大影响。从表2可知第3、4组中的硝磺草酮和异噁唑草酮稳定性较好，但综合考虑产品的稳定性及成本，最终选择第3组中的配比稳定剂，即以1∶1的XH-S和YE-S作为27%硝磺·异噁·莠去津SC配方的稳定剂。

2.3 增稠剂的选择

悬浮剂是一种常见的热力学不稳定体系，增稠剂的作用是通过提供空间位阻和提高体系黏度降低有效成分沉降速度。因此增稠剂的选择对悬浮剂稳定性相当关键。增稠剂选择结果见表3。

表3 增稠剂对制剂稳定性的影响

从表3可以看出，当2%黄原胶使用量为5%，硅酸镁铝使用量为0.5%时，27%硝磺·异噁·莠去津SC产品配方析水率和倾倒性均合格，2种增稠剂搭配使用可用于配制稳定的悬浮剂。

2.4 抗冻剂的选择

抗冻剂的作用主要表现为防止产品在贮存、运输过程中结冻，出现析出结晶、结块、分层等现象，确保制剂具有物理稳定性和产品质量。常用抗冻剂品种有乙二醇、丙二醇、丙三醇和尿素等。通过试验，本配方选用价格相对较低且性能优异的丙三醇作为抗冻剂，使用量为5%。

2.5 防腐剂的选择

为使体系稳定性更好，产品在长时间贮藏过程中保持更好的稳定性，同时使黄原胶保持优异性能，特选择卡松为防腐剂，添加量为0.1%。

2.6 粒径测定结果

以水为介质，取样方法采用干粉多点采样，循环泵速1 600转。该粒径检测方法能够快速简单地测定样品的粒径分布，在保证配方筛选效率及准确性方面能够提供更便捷的分析途径。将制剂产品无需稀释直接超声2 min后，采用激光测试方法进行粒径检测。由图1可见，悬浮剂粒径分布区间为0.112～3.679 μm，平均粒径为0.693 μm。悬浮剂的粒径一般要求为0.1～5 μm。此配方平均粒径小，且粒子分布较均匀，进一步说明此配方是一个优良的悬浮剂组合配方。

图1 27%硝磺·异噁·莠去津悬浮剂粒径分布

2.7 表面张力和黏度

考虑到产品实际应用过程中的有效用量及数据分析处理便捷性，将27%硝磺·异噁·莠去津SC稀释成100倍药液，然后测定其表面张力。采用吊片法或白金环法，用打毛铂片或白金环测定当底片平行于液面并刚好接触液面时的拉力，通过传感器传输到电脑系统后自动计算出结果。黏度测定使用BROOKFIELD DV-Ⅱ+黏度计，2#转子、50 RPM，温度控制在20 ℃，以上试验重复3次后取平均值。由表4统计的结果可以看出，27%硝磺·异噁·莠去津SC悬浮剂表面张力较小，对土壤润湿性良好，能快速在土壤表层形成均匀药膜，并且产品黏度适中，有利于贮存。可见27%硝磺·异噁·莠去津SC在润湿性和倾倒性能方面表现良好。

表4 27%硝磺·异噁·莠去津SC表面张力和黏度

2.8 配方确定及验证

通过试验，最终确定的27%硝磺·异噁·莠去津SC配方见表5。经过（54±2） ℃热贮14 d及常温2年贮存后，制剂外观为乳白色黏稠状均匀悬浮液，无明显分层现象。用气相色谱法测定莠去津含量，用液相色谱法测定硝磺草酮和异噁唑草酮含量。样品中各有效成分组分分析结果显示：硝磺草酮、异噁唑草酮、莠去津分解率分别为2.67%、3.28%、1.39%，悬浮率分别为96.02%、95.78%、95.28%，分解率均小于5%且悬浮率均高于95%以上。结果显示此悬浮剂物理稳定性优良，无析水、膏化、结块现象等异常情况，各项指标均达到要求。

表5 27%硝磺·异噁·莠去津SC最佳配方组成

2.9 配制产品的其他质量指标

27%硝磺·异噁·莠去津SC产品的外观应该是可流动的，易于测量的乳白色黏稠状均匀悬浮液，存放过程中不应该有结块、分层等现象。为进一步确定和控制实际生产时的产品指标，保证产品质量，本试验对该产品其他指标进行了检测。该配制产品的其他质量指标见表6。

表6 27%硝磺·异噁·莠去津SC质量指标

2.10 田间药效试验

为验证产品的封闭效果，于玉米播后2～3 d，用27%硝磺·异噁·莠去津SC进行土壤处理，能有效防除玉米田杂草（表5）。封闭试验结果表明：27%硝磺·异噁·莠去津SC悬浮剂在用量为75 g/667 m2和125 g/667 m2时对玉米田杂草的封闭效果优异。在用药15 d后，封闭效果分别为98.91%和100%，显著优于市面同类产品的75.32%和86.19%。药后35 d封闭防效仍可达95.46%和98.37%，而对照药剂药后35 d对杂草的防治效果仅为65.42%和75.38%。

表7 27%硝磺·异噁·莠去津SC对玉米田杂草封闭试验

3 结论与讨论

本试验通过对润湿分散剂、稳定剂、增稠剂、防冻剂、消泡剂和防腐剂等不同助剂筛选，最终确定27%硝磺·异噁·莠去津SC配方组成。同时，通过对产品田间封闭药效试验验证，27%硝磺·异噁·莠去津SC在玉米田封闭效果显著，药后35 d防效仍达95%以上，而市场同类产品封闭效果仅有65%至75%，具有很大的推广和应用价值。

本研究方法能够快速简单地确定悬浮剂各助剂成分的比例及用量，为以硝磺草酮、异噁唑草酮、莠去津3种有效成分或其他有效成分单剂或复配的悬浮剂产品的配方开发及产品药效试验、丰富玉米田除草剂种类等方面提供了研究思路借鉴。