CN115812722A - 一种纳米农药水悬浮剂及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种纳米农药水悬浮剂，属于农药技术领域，所述纳米农药水悬浮剂包括以下质量百分比的原料：原药1‑20％，分散剂1‑20％，助分散剂1‑5％，消泡剂0.1‑1％，增稠剂1‑12％，余量为水。本发明制得的纳米农药水悬浮剂的粒径分布在200‑700nm之间，有助于原药活性成分渗透穿过植物组织或虫体的组织膜，促进原药活性成分对靶标的杀虫或杀菌效果。同时，本发明还提供了一种纳米农药水悬浮剂的制备方法及应用，即本发明制得的纳米农药水悬浮剂能够用于防治菜青虫、稻飞虱和白粉病等病虫害，且具有明显的防治效果。
Description
技术领域
本发明属于农药技术领域，尤其涉及一种纳米农药水悬浮剂及其制备方法与应用。
背景技术
水悬浮剂又称胶悬浮剂，指在添加助剂(分散剂、增稠剂、pH调整剂、稳定剂和消泡剂等)的作用下，将不溶于水或难溶于水的原药分散到水中形成稳定的分散体系。水悬浮剂外观不透明，粒径范围1～5μm，属于热力学不稳定多分散体系，可与水任意比例均匀混合分散，几乎不受水质和水温的影响，加工使用方便。该剂型具有有效成分颗粒小、悬浮率高、药效好；以水为基质，基本不用二甲苯类有机溶剂；使用方便等优点。
但现有加工制备和生产销售过程中，水悬浮剂普遍存在：(1)分散性问题，粒子间的相互吸引力引起原药颗粒间的絮凝和聚集；(2)奥氏熟化问题，奥氏熟化作用导致农药颗粒在贮存过程中粒径大小分布的变化；(3)悬浮稳定性问题，在重力场作用下导致悬浮体系的分层和粒子沉积现象。其中，产生奥氏熟化问题的原因在于农药粒子大小和农药活性成分及各晶态间溶解度有关。因此，若想降低奥氏熟化作用，必须降低产品粒度大小和分布范围。
同时，现有提高水悬浮剂稳定性的具体措施包括：(1)选择水溶性小、晶体稳定的固体农药加工成水悬浮剂；(2)控制研磨后农药粒子粒径大小和分布，其粒径一般控制在1～5μm，粒径分布尽可能的窄；(3)合理控制水悬浮剂的黏度，在不影响水悬浮剂分散性、流动性等指标的情况下根据不同剂型选择合适的增稠剂等。
即现有农药水悬浮剂的粒径普遍为1～5μm，粒径偏大，不利于活性成分进入靶标发挥药效，生物活性和靶标利用率低，尤其是作物病虫害爆发的时候需要多次施药，导致作物农药残留超标，并且造成环境污染。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种纳米农药及其制备方法，本发明提供的纳米农药能够解决现有农药制剂的粒径普遍偏大，不利于活性成分进入靶标发挥药效的问题，以及由于现有农药的抗药性显著提升导致的药物活性成分的生物活性和利用率降低，需多次施药而带来的作物农药残留高及环境污染的问题。
为了实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
一种纳米农药水悬浮剂，农药水悬浮剂的粒径为200-700nm；
其原料组分包括：原药1-20％，分散剂1-20％，助分散剂1-5％，消泡剂0.1-1％，增稠剂1-12％，余量为水；
优选的，各原料组分的用量为：原药5-16％，分散剂4-13％，助分散剂2-4％，消泡剂0.3-0.7％，增稠剂3-10％，余量为水；
优选的，各原料组分的用量为：原药10％，分散剂9％，助分散剂3％，消泡剂0.6％，增稠剂7％，余量为水；
所述原药为杀虫剂或杀菌剂；
优选的，所述原药为氯虫苯甲酰胺、环丙氟虫胺、氟唑菌酰胺、三氟苯嘧啶和环丙氟虫胺中的一种；
所述分散剂为磺酸基/羧基混合型高分子分散剂DX251或聚羧酸盐类分散剂PS80；
所述助分散剂为聚羧酸盐类分散剂TERSPERSE 2500，EO-PO嵌段共聚物类分散剂TERSPERSE 5500，聚羧酸盐类分散剂PS80中的一种；
所述消泡剂为改性聚醚类消泡剂L27。
所述增稠剂为黄原胶或硅酸镁铝；所述黄原胶在使用时需配制成溶液使用；
优选的，黄原胶配制成1.0-2.0％的水溶液使用。
所述DX251、PS80、TERSPERSE 2500、TERSPERSE 5500和L27均为市售产品，本申请中使用的DX251产自东莞市长洲化工科技有限公司，PS80产自上海科羽贸易有限公司；TERSPERSE 2500和TERSPERSE 5500产自印尼indorama集团-Indorama Corporation；L27产自上海薏稼新材料有限公司。
本发明还提供了一种纳米农药水悬浮剂的制备方法，包括以下步骤：
将原药、助分散剂、消泡剂总量的40-60％和水总量的20-40％混合搅拌均匀，加入氧化锆珠，砂磨，分批次加入分散剂，待粒径达到200-700nm后，加入剩余的40-60％的消泡剂、增稠剂和剩余的水，搅拌均匀，即得纳米农药。
优选的，将原药、助分散剂、消泡剂总量的45-55％和水总量的25-35％混合搅拌均匀，加入氧化锆珠，砂磨，分2-4次加入助分散剂，待粒径达到200-700nm后，加入剩余的45-55％的消泡剂、增稠剂和剩余的水，搅拌均匀，即得纳米农药；
进一步优选的，将原药、助分散剂、消泡剂总量的50％和水总量的30％混合搅拌均匀，加入氧化锆珠，砂磨，分3次加入助分散剂，待粒径达到200-700nm后，加入剩余的50％的消泡剂、增稠剂和剩余的水，搅拌均匀，即得纳米农药。
所述砂磨时加入粒径为0.1-0.4mm的氧化锆珠；
优选的，所述砂磨时加入粒径为0.2-0.3mm的氧化锆珠。
本发明还提供了一种纳米农药水悬浮剂在防治菜青虫、稻飞虱、白粉病中的应用。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
(1)本发明制得的纳米农药水悬浮剂的粒径分布在200-700nm之间，有助于原药活性成分渗透穿过植物组织或虫体的组织膜，促进原药活性成分对靶标的杀虫或杀菌效果；通过高分子羧酸盐分散剂的梳状结构，形成的良好分散性，且同时兼具优异的润湿性能，通过降低在靶标表面张力，提高纳米(亚微米)颗粒的亲水或亲油性，从而提高农药活性成分的药效和利用率，减少使用量和使用次数，减少农残和对环境的污染。
(2)本发明通过配合使用分散剂和助分散剂，能够显著改善水悬浮剂中各种构成相之间的表面张力和稳定性，在不加增稠剂或加少量增稠剂的情况下，形成均匀稳定的分散体系，促进有效成分在靶标位置的渗透和吸收，改善农药活性成分在叶面附着，沉积和展布的性能，使农药的有效利用率提高30％以上，并能有效减少农药在植株和叶片表面的流失，改善农药活性成分对靶标发挥生物活性的方式和效率，直接透过植株并实现内部传导，或直接渗透虫体的蜡质层，显著提升杀虫和杀菌效果。
(3)本发明的制备方法在不显著提升成本的情况下，实现了纳米(亚微米)农药水悬浮剂的制备，提升了药效，并加速了农药残留物在植物及水体等环境中的降级过程，改善了纳米农药水悬浮剂对生物体和环境的安全性，提高了食品的安全性，降低了农产品残留和环境污染的风险，增强了新型农药制剂对生态环境的安全性。
具体实施方式
本发明提供了一种纳米农药水悬浮剂，农药水悬浮剂的粒径为200-700nm；其原料组分包括：原药1-20％，分散剂1-20％，助分散剂1-5％，消泡剂0.1-1％，增稠剂1-12％，余量为水。
在本发明中，所述纳米农药水悬浮剂中包括原药1-20％，优选为5-16％，进一步优选为10％，在本发明中，所述原药可选为氯虫苯甲酰胺、环丙氟虫胺、氟唑菌酰胺、三氟苯嘧啶和环丙氟虫胺中的一种。
在本发明中，所述纳米农药水悬浮剂中包括分散剂1-20％，优选为4-13％，进一步优选为9％；所述分散剂优选为磺酸基/羧基混合型高分子分散剂DX251或聚羧酸盐类分散剂PS80。
在本发明中，所述纳米农药水悬浮剂中包括助分散剂1-5％，优选为2-4％，进一步优选为3％；所述助分散剂优选为聚羧酸盐类分散剂TERSPERSE 2500，EO-PO嵌段共聚物类分散剂TERSPERSE 5500，聚羧酸盐类分散剂PS80中的一种。
在本发明中，所述纳米农药水悬浮剂中包括消泡剂0.1-1％，优选为0.3-0.7％，进一步优选为0.6％；所述消泡剂优选为改性聚醚类消泡剂L27。
在本发明中，所述纳米农药水悬浮剂中包括增稠剂1-12％，优选为3-10％，进一步优选为7％；所述增稠剂优选为黄原胶或硅酸镁铝。
在本发明中，通过分散剂和助分散剂的配合使用，能够显著改善水悬浮剂中各种构成相之间的表面张力和稳定性，并通过减少增稠剂的添加量，获得了一种均匀稳定的分散体系，促进了有效成分在靶标位置的渗透和吸收，改善了农药活性成分在叶面附着、沉积和展布的性能，使农药的有效利用率提高了30％以上，同时有效减少农药在植株和叶片表面的流失，改善了农药活性成分对靶标发挥生物活性的方式和效率，通过直接透过植株实现内部传导，或直接渗透虫体的蜡质层，显著提升杀虫和杀菌的效果。
本发明还提供了一种纳米农药水悬浮剂的制备方法，包括以下步骤：
将原药、助分散剂、消泡剂总量的40-60％和水总量的20-40％混合搅拌均匀，加入氧化锆珠，砂磨，分批次加入分散剂，待粒径达到200-700nm后，加入剩余的40-60％的消泡剂、增稠剂和剩余的水，搅拌均匀，即得纳米农药。
优选的，将原药、助分散剂、消泡剂总量的45-55％和水总量的25-35％混合搅拌均匀，加入氧化锆珠，砂磨，分2-4次加入助分散剂，待粒径达到200-700nm后，加入剩余的45-55％的消泡剂、增稠剂和剩余的水，搅拌均匀，即得纳米农药。
进一步优选的，将原药、助分散剂、消泡剂总量的50％和水总量的30％混合搅拌均匀，加入氧化锆珠，砂磨，分3次加入助分散剂，待粒径达到200-700nm后，加入剩余的50％的消泡剂、增稠剂和剩余的水，搅拌均匀，即得纳米农药。
所述砂磨时加入粒径为0.1-0.4mm的氧化锆珠，所述氧化锆珠的添加量为600-800g；
优选的，加入粒径为0.2-0.3mm的氧化锆珠，所述氧化锆珠的添加量为700g。
本发明还提供了所述纳米农药水悬浮剂在防治菜青虫、稻飞虱、白粉病中的应用。
在本发明中，将纳米农药水悬浮剂用于防治菜青虫、稻飞虱、白粉病时，优选的将制得的农药水悬浮剂稀释1500-3500倍后进行叶面喷施处理，使用时优选的遵循现用现配原则，并根据虫害大小、种类和分布的区域等适当调整悬浮剂的用量及施药频率。在进行叶面喷施时，雾滴细小、喷洒均匀，并注意在喷施双子叶作物时，要在叶片正面和背面同样均匀喷施，而喷施单子叶作物时，只需将农药自上而下喷洒在叶片正面即可。
下面结合实施例对本发明提供的技术方案进行详细的说明，但是不能把它们理解为对本发明保护范围的限定。
实施例1
一种20％氯虫苯甲酰胺纳米水悬浮剂，将20％氯虫苯甲酰胺，20％分散剂DX 251，5％助分散剂2500，0.2％消泡剂L27与水总量的30％混合，搅拌5min，加入700g直径为0.3mm的氧化锆珠作为介质砂磨，砂磨3h后，检测粒径为200nm后停止砂磨，使用0.3％消泡剂L27消泡、5％浓度为1.5％的黄原胶水溶液增稠，并加入剩余的水，搅拌均匀，形成均相分散体系，即得粒径为200nm的20％氯虫苯甲酰胺纳米水悬浮剂。
实施例2
一种20％环丙氟虫胺纳米水悬浮剂，将20％的环丙呋虫胺，15％的分散剂PS80，3％的助分散剂2500，0.5％消泡剂L27和水总量的35％混合，搅拌，加入600g直径为0.1mm的氧化锆珠作为介质砂磨，砂磨3h后，检测粒径为400nm后停止砂磨，使用0.5％消泡剂L27消泡、1％硅酸镁铝增稠，并加入剩余的水，搅拌均匀，形成均相分散体系，即得粒径为400nm的20％环丙氟虫胺纳米水悬浮剂。
实施例3
一种20％三氟苯嘧啶纳米水悬浮剂，将20％三氟苯嘧啶，15％分散剂PS80，4％助分散剂2500，0.3％的消泡剂L27和水总量的40％混合，搅拌，加入600g直径为0.4mm的氧化锆珠作为介质砂磨，砂磨3h后，检测粒径为220nm后停止砂磨，使用0.4％消泡剂L27消泡、7％硅酸镁铝增稠，并加入剩余的水，搅拌均匀，形成均相分散体系，即得粒径为220nm的20％三氟苯嘧啶纳米水悬浮剂。
实施例4
一种20％氟唑菌酰胺纳米水悬浮剂，将20％氟唑菌酰胺，20％分散剂DX 251，5％助分散剂5500，0.6％消泡剂L27和水总量的20％混合，搅拌，加入800g直径为0.2mm的氧化锆珠作为介质砂磨，砂磨3h后，检测粒径为450nm后停止砂磨，使用0.4％消泡剂L27消泡、10％浓度为1.5％的黄原胶水溶液增稠，并加入剩余的水，搅拌均匀，形成均相分散体系，即得粒径为450nm的20％氟唑菌酰胺纳米水悬浮剂。
防治试验1：实施例1中的氯虫苯甲酰胺可用于防治水稻、玉米和蔬菜上的鳞翅目虫害，如二化螟、玉米螟、菜青虫等。将本发明实施例1制得的200nm的20％氯虫苯甲酰胺纳米水悬浮剂稀释1500倍，用于防治蔬菜上的菜青虫，并将常规使用的20％氯虫苯甲酰胺水悬浮剂在相同稀释倍数下作为对照，观察其防治效果，根据计算，结果如表1所示：
表1对菜青虫的防治效果
结果显示，使用本发明实施例1制备的纳米水悬浮剂在药后1-7d的防治效果均高于常规使用的水悬浮剂，其中药后7d的防效为91.2％，且本申请使用的有效成分的亩用量相较于常规使用的水悬浮剂减少了一倍，而常规水悬浮剂在用量为本发明用量的2倍的情况下，其药后7d的防效仅为82.9％。
防治实验2：实施例2中的环丙氟虫胺可用于防治水稻及蔬菜上的鳞翅目害虫和小虫，如二化螟、玉米螟、蓟马等。将本发明实施例2制得的400nm的20％环丙氟虫胺纳米水悬浮剂稀释2000倍，用于防治蔬菜上的菜青虫，并设定常规使用的20％环丙氟虫胺水悬浮剂在相同稀释倍数下为对照组，观察其防治效果，根据计算，结果如表2所示：
表2对菜青虫的防治效果
结果显示，本发明实施例2制备的400nm的20％环丙氟虫胺纳米水悬浮剂在使用后1-7d的防治效果均高于对照组，且在本申请使用的药剂有效成分的亩用量减少一半的情况下，药后7d的使用效果仍强于对照组。
防治实验3：实施例3中的三氟苯嘧啶是水稻飞虱的特效药，将本发明实施例3制得的220nm的20％三氟苯嘧啶纳米水悬浮剂稀释2000倍，用于防治稻飞虱，并设定常规使用的20％三氟苯嘧啶水悬浮剂在相同稀释倍数下为对照组，观察其防治效果，根据防效计算，结果如表3所示：
表3对稻飞虱的防治效果
结果显示，本发明实施例3制得的220nm的20％三氟苯嘧啶纳米水悬浮剂在使用后1-14d的防治效果均高于常规使用的20％三氟苯嘧啶水悬浮剂，且药后14d的防治效果为92.4％，而对照组的防治效果为84.9％，其防治效果明显高于对照组。
防治实验4：本申请实施例4中的氟唑菌酰胺是防治蔬菜白粉病的特效药。将本发明实施例4制得的450nm的20％氟唑菌酰胺水悬浮剂稀释3500倍，用于防治白粉病，并设定常规使用的20％氟唑菌酰胺水悬浮剂在相同稀释倍数下作为对照组进行实验，观察其防治效果，根据防效计算方法得出的防治效果如表4所示：
表4对白粉病的防治效果
结果显示，本发明实施例4制得的纳米农药水悬浮剂的使用效果均明显强于对照组的使用效果。
综上所述，本发明制备的纳米农药水悬浮剂对菜青虫、稻飞虱和白粉病等病虫害具有显著的防治效果，与常规使用的水悬浮剂相比，本发明中的纳米农药水悬浮剂具有独特的针对靶标的作用方式，且具有单位用药量少，速效性好，持效期长等优点。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种纳米农药水悬浮剂，其特征在于，所述纳米农药水悬浮剂的粒径为200-700nm；
所述纳米农药水悬浮剂包括以下质量百分含量的原料：原药1-20％，分散剂1-20％，助分散剂1-5％，消泡剂0.1-1％，增稠剂1-12％和余量的水。
2.根据权利要求1所述的纳米农药水悬浮剂，其特征在于，所述原药为杀虫剂或杀菌剂。
3.根据权利要求1或2所述的纳米农药水悬浮剂，其特征在于，所述原药为氯虫苯甲酰胺、环丙氟虫胺、氟唑菌酰胺、三氟苯嘧啶和环丙氟虫胺中的一种。
4.根据权利要求1所述的纳米农药水悬浮剂，其特征在于，所述分散剂为磺酸基/羧基混合型高分子分散剂DX251或聚羧酸盐类分散剂PS80。
5.根据权利要求1所述的纳米农药水悬浮剂，其特征在于，所述助分散剂为聚羧酸盐类分散剂TERSPERSE 2500，EO-PO嵌段共聚物类分散剂TERSPERSE 5500，聚羧酸盐类分散剂PS80中的一种。
6.根据权利要求1所述的纳米农药水悬浮剂，其特征在于，所述消泡剂为改性聚醚类消泡剂L27。
7.根据权利要求1所述的纳米农药水悬浮剂，其特征在于，所述增稠剂为黄原胶或硅酸镁铝。
8.权利要求1至7任一项所述的纳米农药水悬浮剂的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将原药、助分散剂、消泡剂总量的40-60％和水总量的20-40％混合搅拌均匀，加入氧化锆珠，砂磨，分批次加入分散剂，待粒径达到200-700nm后，加入剩余的40-60％的消泡剂、增稠剂和剩余的水，搅拌均匀，即得纳米农药。
9.根据权利要求8所述的纳米农药水悬浮剂的制备方法，其特征在于，所述砂磨时加入粒径为0.1-0.4mm的氧化锆珠。
10.一种权利要求1至7任一项所述的纳米农药水悬浮剂在防治菜青虫、稻飞虱、白粉病中的应用。
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