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以笔者近年来研制的十几种农药微乳剂为对象,其中包括多个具有自主知识产权、国内外首创的品种。以核磁共振、光散射技术和电导法等物理化学的先进手段探讨农药微乳剂组份对微乳剂稳定性机理进行较系统的研究。
浊点作为微乳剂质量技术指标,是笔者首先提出的概念。浊点是以非离子表面活性剂为主要组份的微乳剂固有的特点。农药微乳剂的浊点高低与表面活性剂、助表面活性剂、有机溶剂和水质硬度有关。首次尝试以17O-核磁共振(NMR)方法研究了3种不同种类农药的微乳剂组份与浊点的关系,并利用17O-NMR方法对浊点形成机理进行了探索。研究表明,浊点高低与表面活性剂、助表面活性剂与水之间形成的氢键强度成正相关。为了提高农药微乳剂的浊点,建议选用亲水性强的表面活性剂、极性较强的助表面活性剂来配制微乳剂。发现了助表面活性剂用量对浊点的影响存在突升点的特性。
微乳剂低温稳定性的研究国内外尚未见报道。由于某些农药有效成分难溶于常规有机溶剂,存在着配制难度大、低温不稳定的问题。其主要影响因素为有机溶剂、表面活性剂、助表面活性剂和水质。经研究发现微乳剂存在有机溶剂中有效成分的稳定溶解突升点的规律并提出添加表面活性剂应保持亲水性与亲油性平衡的观点。
从有机溶剂、表面活性剂和有效成分质量分数等方面研究了对微乳剂乳液稳定性的影响,并以流体力学粒径及分布表征乳液的稳定性。提出了对于导致某些微乳剂乳液不稳定的有效成分,采用混合溶剂是达到乳液稳定性要求的最佳途径。在微乳剂的粒径范围内,乳液稳定性与粒径分布密切相关,而与粒径大小关系不大。粒径分布越窄,乳液越稳定。
利用电导法和光散射法研究微乳剂的稳定性机理。农药微乳剂中助表面活性剂和有机溶剂用量增加,电导率下降;水质硬度提高、表面活性剂用量增加,电导率上升。活化能反映了界面膜的强度,活化能越高,膜强度越大,微乳剂越稳定。农药微乳剂的粒径越小,分布越窄,则微乳剂越稳定。
从理论上验证了采用乙醇作为助表面活性剂配制微乳剂,是配制稳定的农药微乳剂措施之一。在助表面活性剂允许范围内,乙醇用量增加,活化能增大,粒径减小,分布变窄,微乳剂更稳定。适当增加助表面活性剂及表面活性剂用量,可以配制出稳定的农药微乳剂,不过适当增加助表面活性剂用量来提高微乳剂的稳定性可以更经济有效。
从不同水质配制的微乳剂粒径大小及分布来看,对于一些微乳剂,用蒸馏水配制粒径增大,分布变宽。从微观水平上证实了用自来水配制某些微乳剂可能更稳定,用自来水配制的5%烯唑醇微乳剂低温更稳定,10%阿维·哒微乳剂中阿维菌素B1a热贮分解率更低。对微乳剂的质量技术指标及测定方法进行研究。首次提出把微乳剂的用水量作为一项技术指标。提出了微乳剂质量技术指标的建议值:透明温度区域为0~56℃,最佳为-5~60℃;冷贮稳定性0℃±1℃下贮存14d稳定,能达到-5℃±1℃下贮存14d稳定更佳;乳液稳定性的稀释倍数为100倍;经时稳定性2年以上;热贮稳定性在54℃±2℃下贮存14d,有效成分分解率≤5%;pH值主要根据有效成分性质及热贮稳定性测定确定范围;水介质一般为自来水,配制用水量在30%以上。