懸浮劑SC加工工藝與流程及配方

懸浮劑的組成和配方篩選，農(nóng)藥懸浮劑加工的設(shè)備和工藝非常重要，常常影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。

2016-07-18 11:39:22上海儒佳機(jī)電科技有限公司984

一、懸浮劑概述
農(nóng)藥懸浮劑是20世紀(jì)70年代發(fā)展的劑型，現(xiàn)已成為基本加工劑型之一。懸浮劑（簡稱SC）又稱水懸浮劑、膠懸劑、濃縮懸浮劑，是在表面活性劑和其他助劑作用下，將不溶于或難溶于水的原藥分散到水中，形成均勻穩(wěn)定的粗懸浮體系。由于其分散介質(zhì)是水，所以懸浮劑具有成本低，生產(chǎn)、貯運(yùn)和使用安全等特點(diǎn)，而且容易與水混合，使用方便。與以有機(jī)溶劑為介質(zhì)的農(nóng)藥劑型相比，具有對環(huán)境影響小和藥害輕等優(yōu)點(diǎn)。
懸浮劑的制劑技術(shù)涉及到農(nóng)藥化學(xué)、農(nóng)藥制劑學(xué)、物理化學(xué)、化工機(jī)械等多個學(xué)科，研究和制造技術(shù)比較復(fù)雜。盡管早在20世紀(jì)70年代，懸浮劑就已經(jīng)出現(xiàn)，但由于受到研磨機(jī)械、表面活性劑等技術(shù)發(fā)展的影響，其推廣規(guī)模仍難與乳油、可濕性粉劑等大宗劑型相比。目前開發(fā)的品種，尤其是國內(nèi)生產(chǎn)的多數(shù)懸浮劑產(chǎn)品物理穩(wěn)定性較差，貯存中易發(fā)生分層、沉淀，農(nóng)藥有效成份難以均勻分散，甚至結(jié)塊不能從包裝物中倒出，嚴(yán)重影響了懸浮劑這一農(nóng)藥新劑型在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的推廣和使用。
農(nóng)藥懸浮劑SC.png

二、懸浮劑的組成和配方篩選
懸浮劑（SC）主要由農(nóng)藥原藥、潤濕劑、分散劑、增稠劑、防凍劑、pH調(diào)整劑、消泡劑和水等組成。但不同品種、不同規(guī)格的制劑配方各有不同，篩選合理的制劑配方是懸浮劑開發(fā)的重要工作。
水懸浮劑的基本配方組成如下：
有效成分： 40％－50%（也有更低一些的）
防凍劑： 5％左右（最低氣溫高于0℃的地區(qū)可不加）
潤濕分散劑： 3％－7％
增稠劑： 0.1％－0.5％
水加至：100%
pH調(diào)整劑和消泡劑一般不加。
配方的最后確定，主要是憑經(jīng)驗完成的。經(jīng)驗積累得越多，越豐富，就能從中總結(jié)出規(guī)律，形成一定的模式。因而，也就少失誤，少走彎路，事半功倍。在這里筆者也難以給出懸浮劑配方篩選的公式，只能就選擇各成分的原則加以敘述。

1．確定有效成分
固體有效成分的確定需滿足以下三個條件：（1）在水中的溶解度一般不得大于70mg/L，最好不溶，否則在制劑貯存時易產(chǎn)生結(jié)晶。但也有在液相中的溶解度超過100mg/L的原藥制得穩(wěn)定性好的膠懸劑的例子，如谷硫磷、吡蟲啉、滅害威等。通過調(diào)整潤濕分散劑和增稠劑使之達(dá)到穩(wěn)定化，其制劑的質(zhì)量保證期甚至達(dá)到3年。（2）在水中的化學(xué)穩(wěn)定性好，對某些穩(wěn)定性不太好的有效成分通常使用緩沖劑、抗氧化劑來改善其化學(xué)穩(wěn)定性。（3）熔點(diǎn)一般在60℃以上，以免在研磨時熔化，引起粒子凝聚，影響制劑的穩(wěn)定性。（4）對于復(fù)配制劑來說，還要考慮以兩原藥增效不增毒、兼容穩(wěn)定性好為原則確定其的最佳配比和最佳濃度。

2．選擇潤濕分散劑
農(nóng)藥懸浮劑的潤濕分散劑，具有潤濕和分散雙重作用，多選用陰離子表面活性劑。潤濕分散劑的用量一般不超過10%，但要保證其能溶在所選用的分散介質(zhì)中或與分散介質(zhì)穩(wěn)定的結(jié)合。

3．選擇防凍劑
農(nóng)藥懸浮劑在低溫環(huán)境中能穩(wěn)定貯存，就需要加入一定量的防凍劑。如用乙二醇做防凍劑，一般加入5%左右，最多不超過10%。選用的防凍劑一般要求防凍性能好、揮發(fā)性低、對有效成分不溶解。
如果加工的農(nóng)藥懸浮劑在氣溫高于0℃的地區(qū)貯存和使用，則在配方中可不加防凍劑；否則就必須加入防凍劑以保持制劑的穩(wěn)定。

4．選擇增稠劑
增稠劑是農(nóng)藥懸浮劑不可缺少的主要成分之一。選擇增稠劑一般選擇用量少、增稠作用強(qiáng)又不影響制劑稀釋穩(wěn)定性的材料。一般用量為0.1%－0.5%，最多不超過3%。

5．選擇消泡劑
農(nóng)藥懸浮劑在加工過程中容易產(chǎn)生大量氣泡，影響制劑的加工、計量、包裝和使用。如果配方中的其他助劑不控制氣泡量時，就要考慮加入消泡劑。一般選用酯類物質(zhì)，用量也很少。在生產(chǎn)過程中也可用超聲波、真空脫泡等消泡方法。（好象不太現(xiàn)實吧?。?nbsp;

6．選擇pH調(diào)整劑
這是保證制劑中有效成分化學(xué)穩(wěn)定性的重要手段。絕大多數(shù)原藥在中性介質(zhì)條件下穩(wěn)定，而少數(shù)原藥則需要酸性或堿性介質(zhì)條件，因此，必須通過加入pH調(diào)整劑調(diào)節(jié)介質(zhì)，以適合原藥對介質(zhì)pH值的需要。一般用硫酸或有機(jī)酸調(diào)節(jié)酸性；而用有機(jī)胺調(diào)整介質(zhì)的堿性。用量都很少。
農(nóng)藥懸浮劑生產(chǎn)設(shè)備工藝流程.png

三、懸浮劑加工設(shè)備和工藝
農(nóng)藥懸浮劑加工的設(shè)備和工藝非常重要，常常影響到產(chǎn)品的質(zhì)量。
懸浮劑加工工藝研究的主要內(nèi)容就是：

1、根據(jù)選好的農(nóng)藥有效成分的性質(zhì)確定一種加工方法，即確定工藝路線；
2、選定合適的加工設(shè)備；
3、確定各組分的加料順序。

農(nóng)藥懸浮劑加工方法主要有兩種。一種是超微粉碎法（亦稱濕磨法），另一種是凝聚法（亦稱熱熔—分散法）。而農(nóng)藥水懸浮劑的加工基本都采用超微粉碎法。

1．懸浮劑加工設(shè)備
超微粉碎法的主要加工設(shè)備有三種：一是預(yù)粉碎設(shè)備：球磨機(jī)或膠體磨；二是超微粉碎設(shè)備：砂磨機(jī)，以立式開放式砂磨機(jī)最常用；三是高速混合機(jī)（1000~15000r/min）和均質(zhì)器（>8000r/min），主要起均勻均化作用。

⑴砂磨機(jī)
砂磨機(jī)是農(nóng)藥懸浮劑加工的關(guān)鍵設(shè)備。多級串聯(lián)連續(xù)化生產(chǎn)工藝流程中，每臺的研磨介質(zhì)粒徑不相同。通常采用四臺砂磨機(jī)串聯(lián)，使用細(xì)砂和粗砂兩種玻璃砂。第一臺砂磨機(jī)全部裝粗砂，第二臺砂磨機(jī)2/3裝粗砂，l/3裝細(xì)砂，第三臺砂磨機(jī)與第二臺砂磨機(jī)相反，第四臺砂磨機(jī)全部裝細(xì)砂。因為砂磨的初級階段（第一臺砂磨機(jī)）粉碎效率高，而均勻度差。砂磨的中級階段（第三、二臺砂磨機(jī)）粉碎，細(xì)度達(dá)到要求，只是均勻度還不夠。終級階段（第四臺砂磨機(jī)）粉碎，使懸浮劑中粒子更加均勻化。這將大大有助于提高懸浮劑的懸浮率和貯存穩(wěn)定性。目前我國砂磨機(jī)有兩種材質(zhì)的機(jī)型三種，即立式開放式、立式密閉式和臥式；材質(zhì)分別有碳鋼和不銹鋼。

⑵膠體磨
我國生產(chǎn)膠體磨的廠家較多，其規(guī)格型號各異，選擇的余地很大。膠體磨體積小、生產(chǎn)能力大、產(chǎn)品粒度細(xì)。膠體磨主要起預(yù)粉碎作用，為砂磨機(jī)制備細(xì)粉料漿。

⑶球磨機(jī)
我國生產(chǎn)球磨機(jī)的廠家也很多，一般為碳鋼或不銹鋼，襯里為花崗巖石。球磨機(jī)作為農(nóng)藥懸浮劑加工的第一道工序―配料、混合、預(yù)粉碎使用。

⑷均質(zhì)混合器
均質(zhì)混合器是通過高速沖擊、剪切、摩擦等作用來達(dá)到對介質(zhì)破碎和勻化的設(shè)備。在農(nóng)藥懸浮劑加工中，對該設(shè)備的使用可能會逐漸增多。

2．連續(xù)法生產(chǎn)流程簡述
在我國，農(nóng)藥懸浮劑的生產(chǎn)工藝經(jīng)過20多年的研究，已經(jīng)形成了一套基本模式，即：配料——預(yù)粉料——砂磨粉碎——調(diào)配混合——包裝。這一工藝的主要特點(diǎn)是：

（1）采用四機(jī)（砂磨機(jī)）串聯(lián)、空氣壓縮管道送料連續(xù)化生產(chǎn)工藝流程；
（2）比間歇式操作縮短了三分之一操作時間；
（3）采用濕法工藝，污染小或沒有污染；

（4）減少了操作工序，減輕了工人勞動強(qiáng)度，大大地改善了操作條件。

農(nóng)藥懸浮劑生產(chǎn)工藝基本模式有年多優(yōu)點(diǎn)，采用連續(xù)式超微粉碎，生產(chǎn)效率高、粒子均勻度好、產(chǎn)品質(zhì)量好。但是該工藝并不是對所有的原藥都適用，因此應(yīng)該從實際出發(fā)，根據(jù)原藥的性質(zhì)特點(diǎn)具體選用其制劑的加工工藝流程。

四、質(zhì)量評價體系
1．懸浮劑的性能要求
一個好的農(nóng)藥懸浮劑（SC）應(yīng)當(dāng)具備以下性能：
⑴粒度范圍。目前一般認(rèn)為最佳粒度范圍為0.3－5μm。

⑵好的傾倒性。

⑶室溫貯存兩年以上穩(wěn)定。允許靜置后有少量（<5％體積）滲析層（水層或清液層），其余絕大部分經(jīng)搖動很易形成良好的懸浮液。
⑷反復(fù)冷凍-融化穩(wěn)定性和熱貯穩(wěn)定性合格。
⑸良好的自動分散性和高的懸浮率。
⑹良好的桶混相容性。
⑺不產(chǎn)生藥害。
⑻低泡性。

2．懸浮劑的工控指標(biāo)
為了保證農(nóng)藥懸浮劑產(chǎn)品的性能，我國化工行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《農(nóng)藥懸浮劑產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)編寫規(guī)范》（HG/T2467.5—2003）中規(guī)定，一般農(nóng)藥懸浮劑產(chǎn)品應(yīng)當(dāng)控制有效成分含量、相關(guān)雜質(zhì)限量、酸堿度或pH值范圍、懸浮率、傾倒性、濕篩試驗、持久起泡性、低溫和熱貯穩(wěn)定性等9項指標(biāo)。這些指標(biāo)可以保證農(nóng)藥懸浮劑產(chǎn)品的有效成分含量和一些性能。但從保證其使用性能角度考慮，農(nóng)藥懸浮劑還應(yīng)控制一些必要項目。這些項目包括：離心穩(wěn)定性、黏度和對水質(zhì)適應(yīng)性的試驗。其試驗方法簡述如下：
⑴ 離心穩(wěn)定性的測定
取5ml懸浮劑試樣3000r/min離心30min后取出，觀察記錄析水和沉淀情況。按析水體積和總體積的比計算析水率。析水率大于5%不合格。
⑵ 黏度的測定
黏度是影響農(nóng)藥懸浮劑穩(wěn)定性的重要因素之一，因而是農(nóng)藥懸浮劑的重要技術(shù)指標(biāo)。在能控制制劑穩(wěn)定性的前提下，可以使用旋轉(zhuǎn)黏度計，控制指標(biāo)視制劑品種而定。
⑶ 對水質(zhì)適應(yīng)性的試驗
于250mL量筒中，分別裝入249mL蒸餾水和342mg/L，500mg/L兩個濃度的標(biāo)準(zhǔn)硬水，用注射器取1mL懸浮劑試樣，從距量筒水面5cm處滴入水中。觀察其分散狀況。在水中都能自動分散為合格。這個實驗還同時測定了分散性。
優(yōu)級：在水中呈云霧狀自動分散無可見顆粒下沉。
良級：在水中能自動分散，有顆粒下沉，下沉顆?？陕稚⒒蜉p微搖動后分散。
劣級：在水中不能自動分散，呈顆粒狀或絮狀下沉，經(jīng)強(qiáng)烈搖動后才能分散。
五、總結(jié)
農(nóng)藥懸浮劑是當(dāng)前公認(rèn)的環(huán)保型農(nóng)藥制劑之一，但在我國農(nóng)藥市場上所占的份額還很有限，農(nóng)藥助劑仍是影響該制劑開發(fā)的因素之一。隨著國外助劑進(jìn)入中國市場和國內(nèi)農(nóng)藥助劑的開發(fā)，農(nóng)藥懸浮劑開發(fā)必將得到迅速發(fā)展。