農藥制劑脹氣是農藥企業里長期以來沒有很好解決的技術難題,也是農藥制劑研究的重要課題之一。雖然國家對企業和行業有關農藥標準沒有具體要求和規定,但是由于影響農藥商品外觀,畸形怪狀而被視為不合格產品,農藥制劑脹氣不但對生產廠家帶來經濟損失,而且在安全問題上潛伏隱患,有時甚至造成嚴重的后果。
一、常見農藥嚴重脹氣表現
1. 100ml農藥塑料瓶底本來是向內凹,起抗壓作用的,結果變成向外凸出。有的像冬瓜屁股,有的像個小炸彈模樣無法直立擺放。經銷商要求退貨。
2. 筆者曾看見過某單位放在熱貯恒溫干燥箱上,已經脹成像電燈泡模樣的100ml 的熱貯農藥試樣塑料瓶。
3. 200~300ml 的塑料瓶裝農藥,有的腆著個大肚子,像個羅漢。
4.農藥塑料瓶蓋子被瓶里高壓脹裂開口。
5. 農藥熱貯試驗時,因脹氣爆裂瓶子引起燃燒起火,造成嚴重的后果。
6. 筆者曾打開過一瓶50ml塑料瓶裝農藥時,“嘭!”的一聲像鞭炮炸響。
7. 固體制劑包裝袋鼓鼓囔囔,像充滿了氣似的,等等。
二、農藥各種制劑為什么會脹氣
毫無疑問,脹氣是由于制劑本身的蒸氣和產生的各種氣體的總壓力,大于大氣壓力所造成的,具體來說是由下列諸多原因所造成的。
1. 農藥劑型 一般來說水性化劑型如微乳劑、可溶性液劑等相對乳油劑型比較容易脹氣,特別是熱貯14天實驗,有脹氣現象。有時甚至很嚴重,很少有不脹氣的。
2. 農藥原藥 農藥原藥是否容易造成制劑脹氣取決于它的揮發性和蒸汽壓的高低。如敵敵畏,滅多威等農藥,由于其揮發性強,蒸汽壓力大而脹氣。
3. 農藥原藥分解 農藥原藥因各種因素影響如水解、光解、酰基化、烷基化、氧化、還原以及各種酶存在下促使農藥化學反應而分解。穩定性差的農藥如樂果、敵敵畏、有機磷粉劑等自然貯存兩年的分解率高達30%~50%。很多分解產物會脹氣。
4. 溶劑 溶劑的沸點越低,在同一溫度下與沸點高的溶劑相比其蒸汽壓越大,因而容易脹氣。例如用低沸點溶劑二氯甲烷、甲醇、丙酮等做溶劑復配農藥制劑時,脹氣嚴重。
5. 農藥制劑里有化學反應發生 酸性農藥制劑里加入堿性之類助劑,或堿性農藥里加入了酸性農藥之類助劑,而引起化學反應生成各種氣體和水分而脹氣。特別是有化學放熱的反應發生,脹氣更甚。
6. 為了達到農藥制劑所需要的PH值,而用易揮發或揮發性強的助劑如氨水等來調節,非脹氣不可。
7. 包裝材料被腐蝕 復配農藥制劑時所用的助劑對包裝材料聚酯型塑料瓶有腐蝕作用,使之變薄、變軟、變性降低耐壓性能而脹氣。如高含量的二甲基甲酰胺、磷酸三苯酯等對塑料瓶的腐蝕十分利害。
8. 包裝材料抗壓性能差,瓶壁太薄,瓶子抗壓設計欠佳。
9. 環境溫度過高 農藥產品長期貯放在高溫、日曬場所或高溫倉庫比較容易脹氣。有資料表明溫度升高10℃有機磷農藥水解化學反應速度增加4倍。水解反應產物以及水解產物的進一步降解都可能產生低沸點物質和氣體。溫度升高同樣對其他類型的化學反應起加速作用和增加蒸氣壓力作用。農藥塑料瓶子在高溫下變軟也降低了抗壓性能,等等。
三、探討解決農藥制劑脹氣的辦法
1. 阻止農藥原藥有效成分分解
現代現有的農藥原藥種類繁多,新農藥不斷開發問世,含量高低不同,所含雜質復雜,要求穩定條件各異,再加上復配一般有二元或三元農藥原藥混配而增加了穩定技術的難度,因此要阻止各種農藥原藥的有效成分分解這是個天大的課題,無論從深度和廣度去論述都是鴻篇巨著,有待制劑大師、農藥泰斗去完成。筆者只能在這里從較小的視野,有限的角度,一般的經歷和體會作一些膚淺的探討。
如何使農藥制劑穩定,在規定的兩年貯存期內,原藥分解率在規定的分解率指標之內,要根據不同農藥原藥、組分科學地選擇助劑,合適的PH值范圍是十分重要的。對于易水解的農藥必須嚴格把住各種可能給制劑帶來水分的進水關。例如需要用乙醇復配的易水解的有機磷農藥乳油制劑,就不能隨便選用工業乙醇做溶劑。因為工業乙醇含有標準的4%~5%水分。而應選用無水乙醇。乳化劑也不能選用一般的500#鈣鹽,因為它的含水指標為≤12%。而應選用無水500#鈣鹽。如果用帶水或含有水分高的助劑來復配,水解是肯定的。脹氣也有可能發生。
要阻止農藥原藥有效成分的分解,實踐證明加進相應的農藥原藥穩定助劑,有助于減少和阻止農藥有效成分的分解。
雙甲脒原藥是很不穩定的農藥殺螨劑,在潮濕的情況下會分解,海南正業中農高科股份有限公司于2005年3月,購進雙甲脒有效成分為98%的雙甲脒400kg。由于20%雙甲脒乳油制劑不穩定,極易分解而沒有生產。筆者2005年9月到海南正業公司后負責這個項目的制劑研究工作。從倉庫取樣送公司質檢部門檢測雙甲脒的有效成分含量時,結果只有86%。雙甲脒原藥半年時間減少12個百分點,年分解率為24%,同時樣品瓶子脹氣。
筆者采取一些阻止雙甲脒分解的措施后,經過不斷的探討和實驗,終于在今年4月20日的送檢樣品熱貯14天后的分解率只有0.522%,大大低于國家和行業規定的5%的標準。并且消除了脹氣現象。
2. 科學的選擇溶劑
復配農藥制劑時盡量選擇沸點在100℃以上的溶劑,最好多用高沸點150~300℃的溶劑。不用低沸點的有機溶劑是防止農藥制劑脹氣的有效辦法。
3. 提高農藥制劑的沸點
采用高沸點的溶劑能有效地提高農藥制劑的沸點,能有效地防止和減少溶劑的脹氣現象。如果從價格和性能方面考慮非要用低沸點的有機溶劑的話,就應該設法提高由低沸點溶劑所造成的沸點下降的現象,才能確保農藥制劑不脹氣或少脹氣。例如典型的低沸點溶劑二氯甲烷的沸點只有39.7℃。而農藥制劑規定的14天熱貯溫度為54±2℃。可想而知,如果不提高二氯甲烷的沸點高于54±2℃以上的話,若用二氯甲烷來復配任何制劑都是不可能的。因為高于它的沸點它就迅速和大量的蒸發而嚴重脹氣。雖然二氯甲烷在密封的狀態下,其在氣相和液相中的含量保持平衡,而農藥塑料瓶子脹氣成電燈泡模樣或可能脹破瓶子釀成事故是非常危險的。但是如果在制劑里加進合適的助劑,就肯定能把二氯甲烷的混合液沸點提高到140~170℃的范圍,此時二氯甲烷就被緊緊地束縛在農藥制劑里,有效的阻止它逃逸到塑料瓶子的空間里造成嚴重脹氣的發生。
4. 防止酸堿化學反應發生
一般來說大多數農藥原藥都是在酸性環境里穩定或比較穩定的。因此切忌加進堿性之類的助劑。酸堿化學反應的常識就是生成水和鹽的反應產物。如果固體制劑里的有酸堿化學反應產生,則包裝袋里的水分既造成粉劑的結塊又不斷蒸發而憋氣,在夏天高溫季節非脹氣鼓起不可。
5. 不用易揮發性的酸堿作為制劑的PH值調節劑,如果用氨水、碳酸鹽類等物質作為PH值調節劑的話,這些助劑在制劑里,特別是在高溫的季節則易生成大量氨氣、二氧化碳氣體和水分而脹氣。
6. 對于用易揮發或蒸發壓力大的農藥原藥如敵敵畏、滅多威等原藥復配的農藥制劑,除避免上述有關脹氣的因素外,還要設法增加制劑內部分子、原子和離子之間的引力。辦法是增加制劑的黏度減少其流動性,不使液面上的分子那么容易跑到液面空間里去脹氣。
7. 利用一些特殊的助劑吸收造成脹氣的氣體分子。例如對苯二酚就能有效地吸收氯氣和二氧化碳氣體分子。
8. 對于水性化制劑,由于水的沸點在常壓下是100℃屬低沸點溶劑。所以水性化制劑的沸點很大程度上取決于制劑含水量的多少。如果水性化制劑再加進大量的低沸點有機溶劑甲醇、乙醇、丙酮之類的話,則整個制劑的沸點比水的沸點更低。所以要盡量少使用低沸點的有機溶劑,盡量用高沸點溶劑。還可以通過增加制劑的含鹽量來提高整個制劑的沸點。使用黏度大的乳化劑,使用增粘劑增加制劑的黏度有利于減少脹氣。
9. 少用或限用對農藥塑料瓶有嚴重腐蝕的有機助劑如磷酸三苯酯、二甲基甲酰胺等。
10. 不同容量的農藥塑料瓶子壁厚要有統一標準規定,保證壁厚在一定的厚度范圍之內,不能為了降低成本而降低厚度。塑料瓶子的形狀結構要符合抗壓要求,或盡可能提高抗壓能力。
11. 改善貯存農藥倉庫的通風降溫條件
有的農藥企業倉庫夏天庫內溫度高達40℃左右,農藥長時間在此高溫下烘烤,瓶內氣壓升高,瓶子變軟,抗壓性能降低,脹氣難以避免。
12. 采用金屬瓶子或玻璃瓶子包裝
對于容易脹氣但是附加值又高的農藥品牌可以考慮用鋁或鋁合金瓶子包裝。
對于一般的農藥制劑,如果確實無法解決脹氣的技術問題,可以通過權衡玻璃瓶不脹氣和破損率的利弊與因脹氣賣不出的得失,考慮是否可以采用玻璃瓶子來包裝農藥。玻璃瓶子內塞不像塑料瓶子鋁箔封口那么嚴密,不管橡膠內塞還是塑料內塞都起到一定的泄壓作用,但要保證不漏農藥為前提,并注意裝卸和運輸的安全。
農藥原藥分解可以造成脹氣,但是農藥制劑脹氣并不等于農藥原藥一定分解。筆者在公司負責的商品名為青蟲立靈水的農藥有效成分滅多威,經熱貯14天后檢測就沒有分解,但是卻有脹氣,就是一個很好的說明。所以根據農藥制劑脹氣與否作為農藥原藥有效成分是否分解失效是不準確的。但是農藥制劑的脹氣現象嚴重影響了農藥商品的外觀,屬不正常狀態,難以取信于用戶。這正反映出我國農藥在劑型上,在制劑應用研究上的薄弱之處。
中國農藥要走向世界,外觀只靠包裝精美是不夠的。農藥包裝盡管設計上乘、打扮入時、花枝招展,但是“大腹便便”走出國門,“憋著一肚子氣”與外國公司洽談業務,一“開口”就令外商失望是要敗下陣來的。因此全方位研究解決農藥的脹氣問題是很有價值和意義的。解決農藥制劑“脹氣”二字,一字何止值千金?!
作者簡介:黎金嘉,1940出生,廣西師范大學化學系畢業,高級工程師,廣西宜安化工技術開發服務部總經理。現應聘在海南正業中農高科股份有限公司擔任研發部劑型經理。曾在《廣西化工》、《世界學術文庫(華人卷)》、《農藥市場信息》等報刊上發表了50多篇論文和作品。
植物產品由于對生態友好,天敵安全,在作物中無殘留,很適合與其他植保手段配合使用。全球公眾對合成殺蟲劑對健康危害的擔心以及消費者對“無農藥食品”的熱望,無疑將為今后植物衍生產品的商品化以及出口市場和本地市場的開發帶來美好的前景……
黎金嘉(海南正業中農高科股份有限公司) |