三角坐标图法在25%吡唑醚菌酯水乳剂配方优选中的应用研究

陈涛　李清标　王国华　祁月月

摘要    本文介绍了运用三角坐标图法快速筛选25%吡唑醚菌酯水乳剂最佳配方的方法，以乳液稳定性、粒径分布、黏度作为试验指标，选用3种不同类型的乳化剂作为变量，快速筛选出25%吡唑醚菌酯水乳剂的最佳配方。结果表明，确定最终配方为98%吡唑醚菌酯原药占25.6%、溶剂油S150占30%、环己酮占5%、EMULPON CO-360占4%、ATLAS G-5000占0.5%、SOPROPHOR SC占0.5%、Sag1522占0.1%、乙二醇占4%、异丁醇占2%，余量为去离子水。该产品于54 ℃条件下热贮14 d，有效成分吡唑醚菌酯分解率<5%，粒径未出现长大，产品各项指标均符合水乳剂的要求。

关键词    25%吡唑醚菌酯水乳剂;三角坐标图法;配方筛选

中图分类号    TQ450.6        文献标识码    A

文章编号   1007-5739（2020）16-0075-02

吡唑醚菌酯（pyraclostrobin）是德国巴斯夫公司1993年开发的一种甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂。该制剂是一种线粒体呼吸抑制剂，通过阻止细胞色素b和c1之间电子传递而抑制线粒体呼吸作用，使线粒体不能产生ATP，从而导致细胞死亡[1]。

农药水乳剂（emulsion in water，EW）是一种以水为分散介质的水性化制剂，不用或很少使用有机溶剂，毒性低，对环境污染小，防效突出，是取代传统剂型制剂最经济、安全、有效的剂型之一[2]。

1    材料与方法

1.1    供试材料

原药为98%吡唑醚菌酯原药;乳化剂为EMULPON CO-360（蓖麻油聚氧乙烯醚，由荷兰阿克苏诺贝尔公司生产）、SOPROPHOR SC（烷氧基化聚芳基苯酚磷酸酯衍生物，由比利时索尔维集团生产）、ATLAS G-5000（EO/PO嵌段聚醚，由英国禾大公司生产）;防冻剂为乙二醇;溶剂为溶剂油S150、环己酮;其他材料为有机硅消泡剂SAG1522、正丁醇、去离子水。

1.2   仪器与设备

高剪切分散乳化机FA25，由上海弗鲁克流体机械制造有限公司生产;激光粒度仪BT-9300ST，由丹东百特仪器有限公司生产;烘箱9140A、低溫培养箱 LRH-50CB、高低温培养箱BPHJ-120B，由上海一恒科技有限公司生产;旋转粘度计NDJ-8S，由上海方瑞仪器有限公司生产。

1.3    试验方法

1.3.1    工艺流程。将原药、溶剂加入反应釜，经过剪切使原药完全溶解，加入乳化剂，继续于10 000 r/min剪切5 min，即为油相;将消泡剂Sag1522、乙二醇、正丁醇、去离子水等加入另一剪切釜，剪切均匀，即为水相;将油相缓慢加入水相，边加边剪切，加完后继续于10 000 r/min剪切5 min，即得25%吡唑醚菌酯水乳剂。具体制备流程见图1。

1.3.2    性能检测方法。农药pH值检测方法参照《农药pH值的测定方法》（GB/T 1601—1993）;农药乳液稳定性检测方法参照《农药乳液稳定性测定方法》（GB/T 1603—2001）;农药持久起泡性检测方法参照《农药持久起泡性测定方法》（GB/T 28137—2011）;农药倾倒性检测方法参照《农药倾倒性测定方法》（GB/T 31737—2015）;农药热贮稳定性检测方法参照《农药热贮稳定性测定方法》（GB/T 19136—2003）;农药低温稳定性检测方法参照《农药低温稳定性测定方法》（GB/T 19137—2003）;冻融稳定性检测将样品密封至安瓿瓶中，置于高低温培养箱中，将温度设置为40 ℃贮存8 h，-10 ℃贮存16 h，24 h为一个循环周期，经过7个周期，没有破乳、析油即为合格。粒径检测采用激光粒度仪，加入相同的样品浓度，每个样品检测3次，取平均值，即为样品粒径，实际读数取D50和D90。黏度检测用数字式旋转粘度计，选择2号转子，转速为30 r/min，试样温度在25 ℃下，取400 mL样品于500 mL玻璃烧杯中，让液面与转子的刻度对齐，启动开关，1 min后立即读取数值。

1.4    三角坐标图法的应用

1.4.1    三角坐标图法介绍。三角坐标图法是指在一个等边三角形中利用坐标来表示A、B、C等3种组分在体系中的组成，通过试验指标的考核，最终确定A、B、C等3种物质最佳配比的方法（图2）[3]。在三角形中虽然有很多点，但是配方筛选时，通常只选择有代表性的几个点，即1#、13#、16#、21#、33#、40#、43#、57#、62#、67#，然后根据试验指标的考核确定较佳配方所在区域。

1.4.2    试验因素。根据预试验结果，选择3个具有代表性的乳化剂，分别为EMULPON CO-360、SOPROPHOR SC、ATLAS G-5000，作为配方的乳化剂组分，通过三角坐标图法调整其在配方中的比例来制备样品。通过检测样品乳液稳定性、粒径分布、黏度等最终确定产品的乳化剂组成。

2    结果与分析

2.1    确定基础配方

在确定25%吡唑醚菌酯水乳剂配方时，应充分考虑原材料的来源、价格及加工的便捷性，并根据制备水乳剂的成功经验，选择Sag1522作为配方的消泡剂组成，并初步确定其用量为 0.1%;选择乙二醇为体系防冻剂，并初步确定其用量为4%;选择异丁醇为助表面活性剂，并初步确定其用量为2%。

2.1.1    溶剂筛选。经过预试验，选择溶剂油S150作为配方溶剂，选择环己酮作为配方助溶剂，并进一步做溶剂用量的优化（表1）。

2.1.2    乳化剂筛选。根据水包油形成的HLB值理论，需要选择HLB值为8～18的乳化剂[2]。EMULPON CO-360 是蓖麻油聚氧乙烯醚，HLB值为13.4;ATLAS G-5000为EO/PO嵌段聚醚，HLB值为16;SOPROPHOR SC 为烷氧基化聚芳基苯酚磷酸酯衍生物，HLB值为15.6。

2.2    运用三角坐标图法确定最佳配方

选择EMULPON CO-360、ATLAS G-5000、SOPROPHOR SC等3种不同类型的表面活性剂作为25%吡唑醚菌酯水乳剂配方的乳化剂，并且总用量为5%，用三角坐标图法确定3种乳化剂的最佳配比。用三角坐标图法根据质量比分别将1#、13#、16#、21#、33#、40#、44#、57#、62#、67#所代表的配方做成样品。

由表2可知，1#、57#、67#所得样品的D90分别为 0.91、49.29、2.91 μm。由此可知，1#样品乳化性最好，67#次之，57#最差。从13#样品可以发现，当EMULPON CO-360减少，其余2种助剂增加，将三种助剂按3∶1∶1比例复配，样品的D50和D90均较1#样品明显减小。在三角图的其他区域虽然有更小的粒径分布，但是制剂黏度较大，很难满足生产而做成商品。于是进一步在1#～13#区域，选择5#、8#、9#做进一步试验，可以发现5#粒径与1#相当，黏度优于13#，既满足乳化要求，又能保证样品在储存过程中不会有较多的析水。

为了进一步检验各配方组成的样品性能，将样品密封于20 mL安瓿瓶中，置于54 ℃烘箱中放置14 d，并测试样品的粒径分布;将样品密封于20 mL安瓿瓶中，置于高低温培养箱中，放置7个循环，观察外观是否破乳或者出现析水、析油现象。

由表3可知，13#、5#、9#样品的粒径有所降低，其余样品在热贮后均有所增大，并且5#样品黏度适中，成本相对较低。综合考虑，选择5#作为最终乳化剂配比。确定最终配方为98%吡唑醚菌酯原药占25.6%、溶剂油S150占30%、环己酮占5%、EMULPON CO-360占4%、ATLAS G-5000占0.5%、SOPROPHOR SC占0.5%、Sag1522占0.1%、乙二醇占4%、异丁醇占2%，余量为去离子水。

2.3    配方验证

为了验证本试验得到的配方是否合格，将以试验筛选所得配方按照文中的工艺流程进行样品制备，并且检测各理化指标。25%吡唑醚菌酯水乳剂检验结果表明，质量分数为25.2%，pH值为6.5，D50、D90分别为0.50、0.90 μm，热贮后D50、D90分别为0.49、0.91 μm。倾倒后残余物为2.6%，洗涤后残余物为0.24%，持久起泡性为2 mL。热贮稳定性、乳液稳定性、冻融稳定性、低温稳定性均合格。本研究所得配方，经过加工制备的样品，其各项指标完全符合水乳剂指标要求，并且热贮后没有出现粒径长大现象。

3    结论与讨论

本研究结果表明，最终配方为98%吡唑醚菌酯原药占25.6%、溶剂油S150占30%、环己酮占5%、EMULPON CO-360占 4%、ATLAS G-5000占0.5%、SOPROPHOR SC占0.5%、Sag1522占0.1%、乙二醇占4%、异丁醇占2%，余量为去离子水。经检验，所得配方各项指标均符合水乳剂的指标要求。由此可知，运用三角坐标图法可以快速筛选多组分乳化剂体系在配方中的比例。通过初步锁定各组分比例在体系中的区间，并且进一步缩小各比例范围，可以为配方开发节省大量的工作时间，是剂型开发过程中一种高效实用的试验方法[4-6]。

4   参考文献

[1] 袁传卫，姜兴印，殷万元，等.吡唑醚菌酯吡唑醚菌酯对土壤微生物呼吸作用及土壤酶活性的影响[J].农业环境科学学报，2015，34（5）：897-903.

[2] 刘广文.现代农药剂型加工技术[M].北京：化学工业出版社，2013.

[3] 张小军，张宗俭.三角坐标法在25%噻虫嗪WDG配方优选中的应用[J].现代农药，2008（2）：17-19.

[4] 储西平，明亮，苏小冬，等.利用三角坐标法筛选75%除虫脲水分散粒剂配方[J].江苏农业科学，2010（3）：147-149.

[5] 马超，刘峰，慕卫，等.三角坐标图法在农药水分散粒剂配方研制中的应用[J].农药学学报，2006，8（4）：379-382.

[6] 张鹏九，高越，刘中芳，等.三角坐标图法在优化高效氟氯氰菊酯纳米乳液配方上的应用[J].农药，2017（3）：180-184.

作者簡介   陈涛（1984-），男，安徽蚌埠人，硕士，工程师，从事农药剂型加工及增效减量研究工作。

收稿日期   2020-04-22