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农药DF剂型(干悬浮剂)介绍:开发历程、技术解析及中国推广情况

作者:AgroPages世界农化网    |     来源:世界农化网    |     发布时间:2019-10-31     |     切换:简体 繁體    |     字号:[        ]
DF剂型(干悬浮剂)是水分散粒剂(Water Dispersible Granules,代码WG)产品系列中的最高端产品,美国早期称之为干流动剂或干悬浮剂(Dry Flowable,简称DF)。干悬浮剂是由农药经湿法砂磨制得悬浮液,再经喷雾干燥造粒,脱去水分直接得到的固体微粒产品,这也是其与普通WG产品的最大区别。

1996年GIFAP(国际农药工业协会)在比利时布鲁塞尔召开会议,把GIFAP改名为GCPF(Global Crop Protection Federation),即全球作物保护联合会,订出了主要农药剂型类型和代码,也确定水分散粒剂定义和代码为WG(因干悬浮剂是水分散粒剂喷雾干燥造粒产品,所以把DF归入WG登记)。后中国农药登记部门也参考GCPF标准正式对WG和DF作出规定,将DF归入WG名称登记。
 
DF(干悬浮剂)产品具有安全、环保等特性,是目前高效农药产品的代表剂型,自上市以来备受国内外市场生产企业及用户的推崇,其主要原因:

1、该产品的安全性很好(无粉尘和无溶剂)、外观很好(自由流动的颗粒)、易计量、流动性好(不粘连、不结块、不沾壁)、包装容器小和简便(可用纸袋包装和有最少包装处理问题)。
2、有良好自动分散性(倒入不同水温和硬水中,能迅速崩解)、有优良的悬浮性(一般不用搅拌或只需稍加搅拌,即形成均匀的喷雾悬浮液,悬浮率可高达90%)。
3、农药有效成分含量高(含量一般在60%以上,最高可达90%)、稳定性超好、便于贮存。
4、用户使用方便、适用作物广泛,不会污染鲜食作物的果面、叶面,速效性强、药效突出、同时可以一定程度的降低农药的使用量,性价比较高。
5、对比传统剂型,DF产品的市场竞争能力强,便于推广,经营的附加值高。

一、干悬浮剂开发简述

在20世纪80年代,国际农药加工业界形成了对农药悬浮剂研究和开发的热潮。但由于农药悬浮剂是一种在热力学上不稳定的分散体系,因此开发的一些悬浮剂产品,虽有细的粒径和高的药效,但其物理贮存稳定性难以得到保证。即某些悬浮剂产品的分散粒子在贮存过程中易发生凝聚或聚结,严重时甚至出现结块和沉淀现象,从而影响使用效果。此外,有较高含量的悬浮剂产品(因体系粘度较高)在使用时不易倒出,容器中的残留物较多,增加了对包装容器清理的困难,给环境带来污染。
 
随着喷雾干燥技术的不断进步,各大农化公司的剂型专家们考虑能否将悬浮液进一步通过喷雾干燥技术(去除水分)得到固体颗粒产品;在使用时将该固体颗粒产品用水稀释时,使之再恢复原有悬浮液的细粒,以供使用。从这种思路出发,一些欧美国家的大型农化公司开发出了干悬浮剂产品,例如代森联DF等。目前这种干悬浮剂产品在这些国家已开发和使用得十分成熟,并提供许多商业化产品在全球市场销售,十分红火。

二、干悬浮剂的特点

干悬浮剂是一种微粒状农药剂型产品,是国际上继悬浮剂之后在含量、包装、工艺、成本、质量稳定性、使用技术各个方面,均显著优于其他剂型的更新换代产品,其优异的性能使其成为水分散粒剂型中的顶级产品。由于干悬浮剂在干燥造粒前为悬浮液状态,经喷雾干燥造粒后成为固体微粒状态;使用时用水稀释又回复成悬浮液状态,并以粒径为1~10 μm的固体农药粒子为分散相,以水为连续相的分散体系。这种干燥后成固体微粒状态,当加水使用时又回到悬浮液状态产品,它的内在质量具备了悬浮剂的一切优点,物理性状极好,具体表现如下:
 
 1、在水中能快速崩解、分散性和悬浮性好,遇水立即崩解,6 s--10s即分散开来,并迅速形成稳定的悬浮液,无沉淀、不结块、使用时不堵塞喷头。
 2、加少量水稀释产品的悬浮液,可直接用于飞机或地面微量喷雾,较少量的喷雾可提高工效10倍,较常规用量喷雾提高工效近百倍。
 3、产品药液粒子足够细,喷施后能均匀附着在作物表面,形成致密的保护膜;辅以良好的黏附展着剂,可增强黏附性能,耐雨水冲刷。一般杀菌剂持效期在5~7 d,但采用干悬浮剂型后,其持效期可以延长到10~14 d。
4、产品药液粒子大小分布合理,这既能保证药剂的速效性和持效性,又能保证药剂与作物表面能充分完全接触,提高药效。
5、安全性好,不会像有些可湿性粉剂那样,粒子较大会形成作物表面的局部高浓度,产生药害。即使在花期也可使用,如80%硫磺DF,因使用这种先进的剂型,在使用时能充分发挥产品在安全性和药效上的优势,比硫磺悬浮剂和硫磺粉剂能适用于更多的作物,在防治白粉病和各种害螨时,用量少而效果却很好。
6、安全环保性剂型,不使用任何有机溶剂,不会导致溶剂污染的问题,也无粉尘、对使用人员安全,也可避免药剂漂移产生的药害问题。
7、无扬尘、不黏附包装袋,利用更充分,且对操作者及周围环境更安全。
8、干悬浮剂产品用水稀释后农药颗粒粒径很细,易在靶标上发挥作用,有高的药效。
9、干悬浮剂产品使用有两种方法:一种是最常用的,产品用水稀释(成悬浮液)后进行茎叶喷施,另一种是将干悬浮剂产品拌土,进行撒施(如水田除草剂)。

三、干悬浮剂的造粒原理
 
干悬浮剂加工必备条件有两点:其一是使用湿法砂磨(即SC加工)工艺技术,制得悬浮液,平均粒径达到1~10μm;其二是须用喷雾干燥造粒技术,去除水分经筛分后直接制得DF产品;该DF产品内部为中空、小的、均匀的球粒产品,球粒直径为50~200 μm,比其他造粒法得到的球径更小。该DF产品入水崩解时间短,一般呈云雾状分散,往往可在10 s之内自发分散形成原有粒径的悬浮液,悬浮率高,其各项指标均胜过其他干式造粒法的WG产品。

四、DF干悬浮剂加工技术

干悬浮剂加工技术是农药有效成分配方料经湿法砂磨后,用喷雾干燥造粒技术生产出DF产品;其关键技术是与配方组成、组成的耐热性、雾化器型式等有密切关系。

1、配方组成要求

干悬浮剂产品的主要组分是由农药有效成分、表面活性剂(润湿剂、分散剂)、崩解剂、消泡剂、填料及助剂等组成。得到的DF产品不仅具有快速润湿性、崩解性、再分散性和优良的悬浮率,同时还有优良的贮存稳定性和防尘等性能;这些都是各组分之间共同作用及相互协调的结果。有些DF产品使用时,由于添加助剂后还能够起到增加药剂在植物表面滞留量、延长滞留时间和提高对植物表皮渗透能力;从而达到提高农药药效、减少药剂使用剂量、降低成本、减轻对环境污染的目的。

在农药DF产品中所选用的表面活性剂,除了需要按照农药的理化性质、特点选用外,还要考虑表面活性剂本身对靶标生物防治产生的影响;此外,还要求所选用的表面活性剂具有良好的配伍性,以保证造粒产品具有优良的综合性能。

2、助剂选取情况

目前高端DF产品配方中使用聚羧酸盐分散剂的较多,能显著改善产品在水中的崩解性、分散性和悬浮性,同时提高产品的贮存稳定性;且适应性强,耐热性也很好,虽然价格较贵,但制成产品的外观更为出众,更受到国内外用户青睐。

五、DF与SC剂型的主要区别

一般认为,喷雾造粒法生产干悬浮剂,是在悬浮剂的基础上进一步 通过造粒干燥的深加工得到的产品;其实这两种剂型产品有相似之处,也有更多的不同之处。干悬浮剂与悬浮剂在前期加工的方法相同,都是通过湿法研磨加工成悬浮液。但干悬浮剂与悬浮剂的区别不仅仅在于最终产品形态上,主要还有不同的配方组成。在悬浮剂御翔药有效成分是长期保存在水相中,因此,在配方中需要加入一定量的防冻剂(乙二醇或丙二醇等)以防结冻影响使用、加入增稠剂(黄原胶和硅酸铝镁等)以防产品聚结和沉降、防霉剂(防止黄原胶发生霉变致产品发臭)和助悬浮剂等助剂,而干悬浮剂则往往不需要加入这类物质。在DF中必须加入填料或少量粘结剂,而悬浮剂通常无需加入填料或粘结剂的。

表2  DF与SC剂型的生产和性能比较
剂型
悬浮剂(SC)
干悬浮剂(DF)
配方主要组成
润湿剂、分散剂、防冻剂、增稠剂、防霉剂、消泡剂、其他助剂、水
润湿剂、分散剂、消泡剂、其他助剂、填料
主要生产流程
湿混合→均质→砂磨→检测粒径→调试→产品
湿混合→均质→砂磨→检测粒径→喷雾干燥造粒→筛分→产品
生产工艺技术
成熟
需专业人员操作
技术关键因素
贮存稳定性
高温稳定性
加水量
与配方组成有关
与配方组成有关,水量过多,能耗越大
粒子粒径(μm)
2~5
1~10
产品形态
能流动的液体(悬浮液)
固体微粒(50~150 μm)
贮存稳定性
设备投资费用
生产费用
包装材料

六、DF剂型(干悬浮剂)在中国的推广应用历程

早在20世纪60年代中期,中国就想开展干悬浮剂的研究工作,但由于受助剂和设备的限制,生产的所谓“干悬浮剂”主要以粉状产品为主(而非湿法砂磨制得的悬浮液)。进入21世纪以来,因湿式砂磨机和喷雾干燥技术的广泛应用和耐高温分散剂品种的增加,干悬浮剂的生产方式有了很大改变,技术上取得了新的突破,也大大提高了产品质量和适用范围。2004年河北双吉化工公司在历经5~6年的不懈努力,首创研发了喷雾干燥造粒工艺(压力式喷雾器)设备,生产的75%代森锰锌DF产品,主要供出口。产品在水中能快速崩解,6 s即分散,稍加搅拌即形成稳定的悬浮液,悬浮性能好、无沉淀、不结块、不堵塞喷雾器喷头、使用方便;目前已经形成11个品种产品的批量生产:代森锰锌75%WG、硫磺80%WG、5+55吡唑代森联WG、代森联70%WG、多菌灵50%WG、多菌灵80%WG、吡虫啉70%WG、甲维盐5.7%WG、吡蚜酮50%WG、8+64 霜脲锰锌72%WG、6.25+62.5噁唑锰锌68.75%WG等。这些产品在国际及国内市场上应用效果优异,快速得到了市场的认可,取得了很好的社会效益及经济效益。
 
图为河北双吉代森锰锌75DF放大照片
 
七、DF剂型(干悬浮剂)在中国的应用实例分享

1、安徽省西瓜种植户用50%醚菌酯DF产品,防治瓠瓜白粉病田间试验。结果表明,醚菌酯DF 3,000和4,000倍2次防治西瓜白粉病,药后18 d的防效分别为93.84%、93.24%,防效都好于40%氟硅唑乳油6,000倍液和10%苯醚甲环唑水分散粒剂1,500倍液的效果;且速效性和持效性都比较好。50%醚菌酯干悬浮剂3,000~5,000倍液对西瓜植株都没有药害,对天敌安全。

2、山东省苹果种植户用75%代森锰锌DF产品对苹果轮纹病进行药效试验。结果表明,75%代森锰锌DF对苹果轮纹病具有较好的防治效果,与对照药剂相比其贮藏防效可高达91.51%;800倍液防效达88.32%,高于80%代森锰锌WP 800倍液防效86.72%。其1,000倍液防效85.89%与80%代森锰锌WP 800倍液防效相当;其1,200倍液防效82.05%,与70%代森锰锌WP600倍液防效82.18%相当。此外,对苹果贮藏10、20、30 d后用75%代森锰锌DF处理,仍表现出很高的防治效果。在贮存1个月内随贮存时间的延长,防效略有所增加。其600倍液、800倍液、1,000倍液、1,200倍液贮藏10、20、30 d的防效可达81.16%~91.48%,与采摘期接近。

八、关于DF剂型(干悬浮剂)产品价格的解释

DF剂型因工艺先进、生产设备投资费用较高,生产过程中能耗消耗大,同时需要多种专业人员参加和配合,所以生产成本较高,因此导致目前DF剂型产品比普通的WP或WG产品价格略高。但因其拥有使用效果突出、持效期较长的特性,所以用户在作物生长期内的使用次数明显减少,同时单位使用量也较WP或WG产品有非常明显的下降,依据中国近年来的推广应用经验来看DF产品不会导致用户的使用成本增加。

参考文献:
1、《农药干悬浮剂》2015年化学工业出版社、作者:刘广文,
2、《现代农药》2018年01期“国内农药干悬浮剂的研究开发概况”、作者:许逸飞、秦敦忠、曹小丽、冯建国。
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