用于农药固体制剂的高性能聚合物分散剂和润湿剂

日期:12-13-2023

Shrikant Aherkar, 斯泰潘农业解决方案亚太首席科学家

粉剂（D）、颗粒剂（GR）和可湿性粉剂（WP）等农药固体制剂已在市场上销售多年。在20 世纪 80 年代，随着水分散粒剂 (WG) 和可湿性粒剂的推出，使其应用更为广泛^[1]。在北美市场，可湿性粒剂也称为干悬浮剂 (DF)。

 

WG制剂尤其适用于水敏感有效成分。这些配方不含水，可以大规模生产，有效成分含量更可以高达 93%。这不仅使它们具有商业吸引力，並成为比WP和悬浮剂 (SC) 制剂更安全的替代品。可以采用各种工艺，包括盘式造粒、挤出、喷雾干燥、流化床加工和高速造粒來制造这些颗粒。工艺的选择取决于有效成分的性质、含量、产量、市场需求和应用等因素。挤出法是小产量的首选工艺，因为它可以轻松地在不同配方之间切换。而喷雾干燥更适合具有专用装置的高含量配方，例如代森锰锌75 WG 和硫磺80 WG。

 

随着监管压力和全球环境、社会和治理 (ESG) 举措的增加，市场对引入高含量有效成分和组合配方的需求越来越大^[2]。为了满足这些具有挑战性的性能要求，配方设计师更喜欢使用较低用量的高效分散剂，而聚合物分散剂已被证明是解决这一问题的最佳化学品。相反，传统的木质素磺酸盐或萘磺酸盐分散剂需要 5-10%（重量）的较高用量才能达到所需的性能。这使得用这些分散剂配制有效成分大于 90% 的WG 变得具有挑战性。此外，这些分散剂大多为棕色，由于颜色较深，一些客户并不喜欢。

 

斯泰潘农业解决方案提供一系列专为液体配方定制的聚合物分散剂。基于这些最近推出的适用于液体配方的分散剂的成功，^[3]斯泰潘开发了聚合物分散剂的固体变体，如 STEPSPERSE^® 3000。

 

STEPSPERSE 3000是阴离子聚甲基丙烯酸甲酯-聚乙烯二醇接枝共聚物。它是一种无色、自由流动的粉末，在固体制剂中以极低的用量即可提供优异的分散性。而液体状的 STEP-FLOW^® 3000 是水基分散体中的高效分散剂和晶体生长抑制剂。

 

STEPSPERSE 3000 的典型特性：

外观 （25°C）	白色粉末
活性成分， %	85.0
pH值, 5% 水溶液	7.0-8.5
REACH3 合规性	豁免

图1. 斯泰潘 STEPSPERSE 3000，聚甲基丙烯酸甲酯-PEG 接枝共聚物

这种聚合物分散剂通常与润湿剂结合使用，斯泰潘提供了适合配方设计师的润湿剂系列。

 

表 1.用于农药固体制剂的高性能斯泰潘润湿剂

商品名	化学名称
BIO-TERGE®   AS-90 COARSE	α-烯烃磺酸盐
STEPWET®   DF-90	十二烷基苯磺酸钠
STEPWET   DF-95	月桂基硫酸钠
STEPWET   DOS 85	二辛基磺基琥珀酸钠

以下是使用斯泰潘聚合物分散剂和润湿剂组合开发的一些更具挑战性的配方及其结果。

 

莠去津93%干悬浮剂

莠去津是一种选择性内吸性除草剂，适用于玉米、甘蔗和菠萝。它可以配制为WP、SC和OD 制剂。固体是活性成分含量高达93% 的首选配方。对于莠去津93%，我们利用 STEPWET DF-90和STEPSPERSE 3000开发了一种干悬浮剂配方，即使在 54°C 热储 14 天后，也能实现出色的悬浮性和稳定性。

 

表2. 莠去津93%干悬浮剂配方

成分	功能	% w/w
莠去津 (98.38%)	活性成分	94.53
STEPWET DF-90	润湿剂	2.00
STEPSPERSE 3000	分散剂	3.47
总数		100.00

表3. 使用 STEPWET DF-90 和 STEPSPERSE 3000 对莠去津93%干悬浮剂进行测试的结果

悬浮性 %	初始 (% w/w)	54°C， 4 周后 (% w/w)
342   ppm	90.77	91.38
500   ppm	91.61	91.65
1000   ppm	90.27	90.72
反转色散
342   ppm	3	2-5

 

该应用表明，使用大约 3% 的斯泰潘聚合物分散剂即可制备出高含量WG和干悬浮剂配方，而配方的悬浮度和分散性均超过90%。即使在 54°C 热储 14 天后，仍保持卓越的稳定性。

除了这些新开发的聚合物分散剂之外，斯泰潘农业解决方案还继续提供我们传统的天然木质素磺酸盐分散剂，STEPSPERSE DF 系列。该系列中的著名产品包括 STEPSPERSE DF-200 和STEPSPERSE DF-500，它们是液体阴离子表面活性剂和改性木质素磺酸盐的喷雾干燥混合物。这些产品在需要高二氧化硅含量的配方中提供了良好的性能，并且还充当粘合剂，在大多数情况下无需额外的粘合剂。

 

商品名	美国环境保护署，联邦杀虫剂、杀菌剂和灭鼠剂法案   (FIFRA) 许可
STEPSPERSE DF-200	40 CFR   180.910   40 CFR 180.930 (农药制剂中按重量计不超过19.4%)
STEPSPERSE DF-500	40 CFR 180.92 40 CFR 180.930 (无限制)
STEPSPERSE DF-600	40 CFR 180.910 40 CFR 180.930 (无限制)

 

STEPSPERSE DF-600是该系列中的另一款产品，可改善低熔点有效成分的分散性，在硬水中有效，同时降低SC配方中的粘度。

 

这些多功能分散剂可用于多种应用，包括 WG、DF、SC、微囊悬浮剂 (CS) 和微囊悬浮-悬浮剂 (ZC) 配方。

斯泰潘的固体聚合物分散剂以无色、自由流动的粉末形式呈现，比萘甲醛缩合物和木质素磺酸盐的传统分散剂具有多种优势。它们以较低用量提供悬浮性以及结合特性，从而消除了 WG 配方中对外部粘合剂的需求。

 

随着市场的不断发展，斯泰潘解决方案仍然致力于培育创新。要了解有关我们全系列产品和先进配方服务的更多信息，请访问 www.stepan.com/agriculture。

 

参考：
1世界农化网, 2023 年 2 月 10 日

2ADAMA ESG Report, 2022 年