英杰维特: 应对具有挑战性的水分散粒剂（WDG）的创新解决方案

水分散粒剂（WDGs）

水分散粒剂 (WDG)，又名干悬浮剂， 从上世纪80年代出现。自 1990 年代以来，作为可湿性粉剂和悬浮剂的更安全且具有商业吸引力的替代品，它们已在全球范围内得到大规模开发。水分散粒剂是无粉尘、自由流动的粒剂，当添加到喷雾罐中的水中时应迅速分散或溶解。由于没有溢出风险，并且包装处理更安全，它们被认为是比乳油（EC）、可溶液剂（SL）、粉剂、球剂和 可湿性粉剂（WP）配方更具吸引力、更方便和环保的产品。

可分散颗粒剂是通过将研磨的固体活性成分与表面活性剂/粘合剂和其他配方成分混合并附聚而获得的。制粒后，必须进行干燥以将水分减少到要求的限度。颗粒的形状、大小和性能会因制造工艺而不同。

挤出型 WDG 是快速增长的配方类型之一，可在保持颗粒完整性的同时提供更快的溶解度。这些配方通常含有高比例的活性成分，可降低运输成本。

然而，随着超高负载活性成分和多活性成分负载WDG的需求，配方工作者目前面临着许多挑战：

• 悬浮性和崩解性差

• 保质期短

• 难以挤出和分散

• 冷水崩解差

在上述问题中，最常见的问题是同时具备高悬浮稳定性和快速的颗粒崩解。由于大多数活性成分是疏水性化合物，它们通常需要低溶解度的分散剂来提供高悬浮性；而需要高水溶性分散剂以提供快速崩解。由于这两种性质截然相反，同时满足这两种性能的分散剂的选择就十分困难。

分散剂的重要性

分散剂，通过吸附在活性成分颗粒的表面来改变相互作用，来防止颗粒的重新聚集或絮凝。通常这种稳定性是通过空间位阻和/或静电排斥来实现的。分散剂的亲脂部分吸附在有机颗粒上，亲水部分提供对水性介质的良好亲和力。（见图 1）。对于一个成功的水分散粒剂配方，分散剂能够很好地覆盖在颗粒表面，因此颗粒在储存过程中不会结块或融合。同时，在稀释时，颗粒可以快速崩解并且悬浮在液体中而不会团聚或絮凝。

(a) 

(b) 

图1.   (a) 静电排斥和空间位阻稳定机理；(b) 分散剂覆盖在颗粒表面

英杰维特KRAFT木质素磺酸盐分散剂

木质素磺酸盐是一类生物衍生的且本质上可生物降解的分散剂。英杰维特在木质素的提纯和衍生化的工艺研究有着悠久的历史。我们长期致力于新产品的开发，为农药配方客户提供了多样的高性能分散剂，可满足多样化的配方需求。与由造纸厂完成的Sulfite 木质素磺酸钠的生产过程相比，英杰维特专注于高可控性的木质素的化学改性。我们的木质素源自Kraft工艺中的未经改性的木质素，而非Sulfite造纸工艺中可控性低的木质素磺酸盐。高纯度的木质素使我们能够控制产品的化学结构，从而生产出高品质、多选择，能够适用于不同配方产品的高性能木质素磺酸盐产品。

Kraft木质素工艺

图 2.  Kraft木质素磺酸盐生产工艺 vs 亚硫酸盐（Sulfite）木质素磺酸盐生产工艺对比

Kraft木质素磺酸盐性能优势

• 更好的覆盖率和更低的使用量

低、中和高磺化水平

多个分子量级别

不同的磺化位点 — 脂肪族、芳香族和杂化

• 研磨效率高

• 配方保质期长，稳定性高

• 比其他产品相比，能够提供的更强的粘合剂和更疏水的分散剂（如 Polyfon H 和 Polyfon O）。

• 高离子强度和广泛的 pH 相容性

• WP/WDG 配方中的卓越性能

• 更具挑战性、多活性成分、高活性成分负载等高难度配方的首选

高性能分散剂

过去，许多分散剂无法同时解决 WDG 的主要难题——崩解速率和喷雾罐中的悬浮稳定性。木质素磺酸钠分散剂影响性能的主要特性是磺化度和分子量。通常，高度磺化的产品提供更好的分散性；更高的分子量产品提供更好的悬浮性。

表1.  英杰维特产品的磺化度、分子量特性与 WDG 配方中的分散性和悬浮性的关系

溶解率随磺化度趋势变化

下图显示了压实硫酸盐木质素磺酸盐分散剂的溶解速率。将样品浸入水中两分钟，干燥后测量重量损失。随着磺化度的增加，可以实现更快的溶解速率。

图3.  不同磺化度硫酸盐木质素磺酸盐产品的溶解率

使用英杰维特分散剂配方的WDG 示例

苯嘧磺草胺 70% WDG

我们用 4% 的低用量的Kraft 木质素磺酸盐 Reax 825E配制了 苯嘧磺草胺70% 的WDG ，并将其与Sulfite木质素磺酸盐进行了对比。同时，我们购买了商业产品作为基准产品，测试了储存前后配方的性能，结果如下所示。

表2.  70% 苯嘧磺草胺 WDG 的配方

图4.  苯嘧磺草胺 WDG 在使用不同分散剂和商业产品储存前后的崩解和悬浮性结果

值得注意的是，尽管商业产品 WDG 显示出非常好的悬浮性，但无论配方稀释液颠倒多少次，都无法崩解。另一方面，含有Sulfite木质素磺酸盐的配方的崩解性尚可，但悬浮性和储存稳定性要低得多。正如我们上面所讨论的，同时实现高悬浮性和高崩解性是具有挑战性 WDG 配方的主要问题，在我们的研究中只有Kraft木质素磺酸盐分散剂提供了优异的悬浮率和高崩解速率。加速储存试验后，很容易发现，在 Reax 825E低用量的条件下，配方的悬浮性和崩解性依然良好。证明了使用Kraft木质素磺酸盐能够保证配方的高悬浮性和快速崩解，同时提高配方的稳定性和保质期。

阿特拉津 90% WDG

低磺化度和高磺化度分散剂的组合平衡了 WDG的分散性和悬浮性。

对于我们上面讨论的这种高载量阿特拉津 90% WDG，要实现快速崩解，低分子量的亲水分散剂是不错的选择；然而，高度亲水的分散剂通常会产生较差的悬浮稳定性。结合使用亲水性和疏水性分散剂通常是最佳选择。Reax 88B 是一种高亲水性而低分子量的Kraft木质素磺酸盐，可与少量疏水性高分子量分散剂（如 Reax 907）一起使用，以平衡得到配方的悬浮稳定性和崩解性。

表3.  阿特拉津 90% WDG 的配方

图5.  在 54 °C 下储存 2 周后，含有不同分散剂体系的阿特拉津 90% WDG 的悬浮测试图

表4.  初始样品的 90% 阿特拉津 WDG 配方的测试结果以及在 54℃  下加速储存测试两周后的测试结果

白僵菌（Beauveria bassiana）WDG

生物制剂，尤其是具有疏水性生物微生物的制剂，在配制成 WDG 制剂时具有很大的挑战性。是一种天然存在于土壤中的真菌，为多种节肢动物的寄生虫，引起白僵菌病；因此，它可以用作生物杀虫剂来控制多种害虫。然而，白僵菌的疏水性很强，很难润湿和悬浮。我们测试了其 WDG 配方，5% 的活性物质负载量和 4% 的分散剂使用率，并在相同的分散剂使用率下将我们的新一代Kraft木质素磺酸盐分散剂 AltaBio™ 与聚丙烯酸基分散剂、萘磺酸盐甲醛缩合物 (NSF) 基分散剂和Sulfite木质素磺酸盐 （LS）进行了比较。

该研究证明，AltaBio 200 在加速储存条件下具有最佳和最稳定的悬浮性和崩解性，这得益于其低亲水性和高分子量（见图 6）。有趣的是，虽然所有四种制剂的初始崩解都在可接受的范围内，但观察到在加速贮存实验后，除 AltaBio  200 之外的其他三种制剂的崩解次数急剧增加。由此可见，AltaBio 200在被测试的相关分散剂中呈现出了最好的崩解性和稳定性。

表5. 白僵菌 5% WDG 的配方

* 配方至少包含 6x10¹⁰ 个孢子/克

表6.  白僵菌 5% WDG 与不同分散剂的悬浮性

图 6. 不同分散剂的白僵菌 5% WDG 的崩解次数对比

低水稀释率下的配方特性

使用 AltaBio 配方的较低稀释度测试显示出一致的粒径、高悬浮性和快速崩解，表明分散剂性能优异。这证明使用Kraft木质素磺酸钠的配方可用于无人机作业或是超低量配方的使用，在这类使用中仍能保证配方的高性能和高稳定性。

表7. 不同稀释率下的配方性能

1% 低分散剂使用率下的配方性能

我们进一步将分散剂用量降低至 1%，配方仍然表现出出色的性能。这表明即使使用极少量的 AltaBio 200，我们可以在颇具挑战性的配方中展现优异性能。

表8. 使用1% 的AltaBio 200为分散剂的白僵菌 WDG配方的性能测试

总结

随着农药配方变得越来越复杂，性能要求越来越高，迫切需要高性能分散剂来解决这些挑战。通过组合具有不同特性的分散剂，配方设计师可以提高农药产品和技术的性能。使用英杰维特的分散剂制成的 WDG 在各种配方中表现优异，分散剂使用量低、配方稳定性高、崩解速度快，且悬浮率高，为市场提供了真正高性能的产品。

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