高浓度油悬浮剂OD的创新实践：擎宇科技在OD粒径优化与稳定性调控方面的双重飞跃

编者按：2024年11月26日，在AgroPages 世界农化网举办的第五届国际农化制剂与应用技术高峰论坛上（FAT2024），擎宇科技CTO&创始人秦敦忠博士做了题为《高浓度油悬剂OD粒径优化与促稳关键分散剂开发》的精彩报告。报告重点分享了油悬浮剂的开发挑战，高浓度油悬分散剂设计思路，高浓度油悬浮剂高效降粘研究，以及粒径优化研究等。报告还介绍了一款具有空间位阻分散机理的全新高效丙烯酸酯聚合物超分散剂SP-OF3497，该助剂在降低粘度、优化粒径和提高稳定性方面表现出色，显著增强了油悬剂的稳定性和药效。

秦敦忠博士，擎宇科技CTO&创始人

高浓度油悬浮剂OD开发的挑战

油悬浮剂的开发面临多重挑战，尤其是在高浓度体系下，砂磨粘度大；原药质量变化，配方统一难；高浓度制剂流动性差，储存过程中易膏化；制剂晶体易析出；原药易分解等问题。此外，油悬浮剂与水悬浮剂在物理性质上存在显著差异，如表面张力低和密度小，这些差异导致油悬浮剂稳定性差、易分层、易结底、易结晶等现象。

高浓度油悬分散剂OD的设计思路

在油悬浮剂的开发过程中，分散剂扮演着至关重要的角色。它不仅需要在砂磨过程中帮助降低粘度，提高研磨效率，还需要在储存过程中保持颗粒的稳定性，防止颗粒聚集和结晶。

分散剂的设计原则

秦总强调，分散剂的设计需要遵循以下几个原则：

1. 增强吸附力：分散剂需要有强大的吸附力，以确保在油悬浮剂体系中能够有效地吸附在颗粒表面，减少颗粒裸露表面，抑制颗粒溶解结晶。

2. 提高空间位阻：分散剂结构分子量增大可增加空间位阻，以阻止颗粒间的接近，减少范德华力引起的颗粒聚集。

3. 优化电荷属性：分散剂需要有适宜的电荷属性和电荷密度，以实现颗粒间的静电斥力，阻止颗粒聚集并增强稳定性。

4. 色散力的匹配：分散剂的特征官能团结构应与被分散的颗粒结构相匹配，以实现最佳的色散力吸附。

分散剂的结构设计

秦总详细介绍了分散剂的结构设计，包括以下几个关键要素：

1. 色散力：依据相似相容原理，颜料、农药、医药等含类苯环结构，分散剂宜引入苯环如苯乙烯、萘、菲环等，而氧化物如二氧化钛颗粒表面含羟基，宜引入羧基。

2. 静电斥力：颗粒表面带有相同电荷，互相排斥，减少聚并，如－COOH、－COO－、－NR2、－NR3+、－SO32-、－PO43-、－OH等。

3. 溶剂化链：在分散介质中有一定长度的溶剂化链段，如聚乙二醇、聚酯多元醇等。与传统的表面活性剂型分散剂相比，其结构中的锚固基团及溶剂化链起到很好的润滑和颗粒分散于连续相作用。

4. 空间位阻：适宜链长的大分子链可有效阻止颗粒间靠近，减少因范德华力颗粒间的互相吸引。

秦总强调，分散剂与颗粒在复杂场景下的吸附与脱附是一个动态平衡过程。当助剂对颗粒的吸附大于其它脱附作用力时，体系表现为分散稳定，这一平衡对于油悬浮剂的长期稳定性至关重要。分散剂不仅要在砂磨过程中发挥作用，还需要在储存和使用过程中保持其功能。这意味着分散剂需要具备耐热性、耐水性和耐化学性，以适应不同的应用环境。

分散剂的降粘与稳定性研究

秦总分享了擎宇科技开发的分散剂在降粘和稳定性方面的应用数据。添加1%的SP-OF3497分散剂能显著降低油悬浮剂的粘度，提高流动性，且在常温和热储条件下均表现出良好的稳定性。

1. 高效降粘

通过实验数据展示了SP-OF3497分散剂的降粘效果。添加1%SP-OF3497的制剂粘度明显降低60%左右，体现了良好的降粘效果。这表明目标分散剂具有适宜的电荷属性和电荷密度，以及色散力作用下对颗粒新表面的覆盖，提升对颗粒的破碎能力和抑制颗粒再聚并能力。

2. 贮存稳定性

添加1%SP-OF3497制备高含量油悬样品经时观察有较好流动性，而市售对照A、B产品添加量为3%，制备高含量油悬样品经时观察常温观察析油较多（约50%），热贮流动性较差。以上说明目标分散剂合适的分子量，提供的空间位阻提升了制剂的空间稳定性。

3. 流变性

SP-OF3497配方升温后降温的过程黏度变化小。市售对照A与市售对照B在降温过程中黏度增加明显，说明市售对照A与B分散剂在高温条件下已经从农药颗粒表面脱落，无法很好的吸附在颗粒表面。SP-OF3497配方粘度小，随外界剪切速度与剪切应力的变化粘度变化小，屈服应力值在0.5-1.5 Pa之间，说明体系较稳定。

此外，添加了SP-OF3497的项目产品制备高浓度油悬浮剂增加样品的稀释稳定性及经时稳定性均较好。

粒径优化研究

秦总还讨论了粒径优化研究的重要性。油悬浮剂在储存过程中可能会出现粒子增大即结晶长大现象，这与奥氏熟化（Ostwald ripening）有关。SP-OF3497在抑制晶体析出和优化粒径方面表现出了显著效果，提高了油悬浮剂的稳定性。

1. 粒径优化策略

在粒径优化策略中，SP-OF3497显示出了对不同原药来源制备的4%烟嘧磺隆OD粒径的优化效果。实验结果表明，添加2%SP-OF3497可抑制晶体析出，且随着有效成分烟嘧磺隆的增加，分散剂的用量也应呈现正比增加，可有效抑制晶体。

2. 稳定性分析 

通过多重光射分析仪对添加SP-OF3497分散剂制备的4%烟嘧磺隆OD进行稳定性分析，结果表明，SP-OF3497具有较好的促进油悬浮剂稳定性作用。市售对照A背散射光随着扫描时间增加变厚，代表样品出现粒径长大现象，而SP-OF3497则显示出较好的稳定性。

3. 研磨效率

在研磨效率方面，相同工艺条件下，添加1%SP-OF3497的24%烟嘧磺隆·莠去津OD配方体系砂磨30分钟粒径D90可达到5μm以下，显示出项目产品在相同工艺条件下对原药颗粒有更好的研磨性能，与不加分散剂对比大大提升了研磨效率。

4. 分散剂安全性

在100-300倍稀释倍数下，添加2%SP-OF3497制备4%烟嘧磺隆OD粒径优化对于稗草的防效有明显的作用，与市售优秀样品对比，添加2%SP-OF3497制备4%烟嘧磺隆OD防效相近，表明SP-OF3497的添加是安全的。

结语

秦总的报告展示了擎宇科技在高浓度油悬分散剂设计上的深入思考和创新。通过优化分散剂的结构和功能，擎宇科技成功开发出了能够提高油悬浮剂稳定性和降低粘度的高效分散剂。这些分散剂的设计不仅考虑了物理化学因素，还考虑了实际应用中的环境因素，体现了擎宇科技在农药助剂领域的专业能力和创新精神。擎宇科技将继续携手行业伙伴，共同推动农药助剂技术的发展，为农业的可持续发展贡献力量。

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袁 娜

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