水分散粒剂整理

水分散粒剂
水分散粒剂（water dispersible granule ）代码 WG，又称干悬浮剂。

发展背景：它是二十世纪八十年代美国和欧洲开发的一种农药新剂型，目的是解决粉剂与可湿性粉剂的粉尘污染和水悬浮剂不易倾倒,久置常出现分层等问题。

1.定义：一种粒状制剂，加水后能迅速崩解并分散成悬浮液。

（1）干的
（2）强度和细度
（3）很少起尘
（4）能自由流动
一、概述
1979年WG产品问世—90%莠去津
1990年以后成为安全环保剂型替代可湿性粉剂和水悬浮剂而大规模发展起来的新剂型
水分散粒剂登记状况:
●现有登记证767个
●其中：杀虫剂证225个
●杀菌剂证261个
●除草剂证263个
●其它证 18个
登记较多的几个品种：
●甲氨基阿维菌素苯甲酸盐 50个
●啶虫脒 41个
●烯酰吗啉 30个
●莠去津 22个
●苯醚甲环唑 53个
●吡虫啉55个
二、基本特性
优点：
1.无溶剂和无粉尘，对作业者和环境安全
由于水分散粒剂不使用有机溶剂且无粉尘，对操作者十分安全，不存在易燃和中毒危险。

2.有效成分含量高
与可湿性粉剂和悬浮剂相比，有效成分含量高，产品相对密度大，体积小，包装、储运方便
水分散粒剂能制成有效成分含量高的制剂，一般含量可超过60%。

对于生产高价值的农药特别有利。

3.物理化学稳定性好
对于在水中易于分解的原药，水分散粒剂是一个很好的选择。

4.优良悬浮性
一般不用搅拌或只需稍加搅拌，即可形成均匀喷雾悬浮液。

悬浮率可高达90%甚至更高。

当天用不完的要第二天再用时，只需搅动，就可以重新悬浮起来成为均一的悬浮液，照样可以充分发挥药效
5.流动性好
水分散粒剂有足够的硬度和强度，不粘连、不结块、不粘壁、可用纸袋包装节省成本，使用方便。

6.良好的掺和性
所有的常用农药剂型都要良好的掺和性，主要是为了能更好的混合用药，发挥良好药效。

7.制备几乎不受原药类型的限制
目前水分散粒剂的制备几乎不受原药类型的限制，无论是亲水的还是亲油的，不管是固体原粉还是液体原油，都可以加工成水分散粒剂。

缺点：
1.研制和生产的基本建设费用大
2.加工技术很复杂，加工成本高
3.配方专一性强，对原料变化较敏感
4.制造工艺条件苛刻，开发周期长
水分散粒剂开发的难点
在开发水分散粒剂时，经常遇到的典型问题：
1.颗粒不崩解，或者崩解速度慢
2.悬浮率低
这是判断一个水分散粒剂产品性能的关键指标。

在水分散粒剂配方设计中，崩解剂和分散剂的选择是至关重要的
三、基本组成
1.有效成分
（1）液体：先用惰性载体吸附后才能加工成水分散粒剂
（2）水溶性固体：使用水溶性填料加工成水分散粒剂
（3）不溶于水的固体：可直接加工成水分散粒剂
水分散粒剂剂型中的有效成分含量一般比较高，通常为60%－90%
2.崩解剂：
崩解剂：是指能使水分散粒剂颗粒在水中迅速裂碎成更细小颗粒的一类物质。

这类物质大都具有良好的吸水性和膨胀性，品质优良的水分散粒剂中都大多含有崩解剂。

崩解剂的作用及过程：
崩解剂能够使水分散粒剂颗粒在水中迅速崩解，其作用机制是机械性的而非化学性的。

崩解过程——颗粒中的崩解剂被水润湿后:
A.崩解剂吸水膨胀而使活性成分崩裂成更细小的颗粒；
B.或吸水溶解产生局部凹穴，这些凹穴被水取代后使其完全分散成造粒前粉剂的粒度大小。

常用的崩解剂种类
（一）无机盐类：
氯化钠、硫酸钠、硝酸钠、硫酸铵、碳酸钠
机理：吸水溶解产生局部凹穴，这些凹穴被水取代后使其完全分散成造粒前粉剂的粒度大小
（二）有机物的盐类：
羧甲基淀粉钠、海藻酸钠
吸水膨胀而使活性成分崩裂成细小的颗粒
羧甲基淀粉钠：
●有较强的吸水性和膨胀性
●在冷水中能较快泡涨
●吸水后颗粒膨胀而不溶解，不形成胶体溶液，不阻碍水分的继续渗入而影响
粒剂的进一步崩解，可用作高效崩解剂
●具有粘结、增稠、乳化、悬浮、分散等功能
●制成的水分散粒剂颗粒外观整齐，无毛刺
（三）天然矿物质类：
膨润土
●有良好的物理化学性能，可做粘结剂、悬浮剂、触变剂、稳定剂，可呈各种
颜色如黄绿、黄白、灰、白色等
●有很强的吸湿性，能吸附相当于自身体积8一20倍的水而膨胀至30倍
●在水介质中能分散呈胶体悬浮液，并具有一定的粘滞性、触变性和润滑性
3.分散剂：
分散剂的作用：
改变农药颗粒与水界面的性质
促使农药颗粒在水中分散
使农药悬浮体系具有良好的稳定性
主要作用机理有双电层排斥理论、空间位阻稳定机理、静电位阻稳定机理等。

分散剂的选择：
分散剂的结构特征是选择分散剂的重要参考依据，对农药颗粒表面具有较强吸附能力的分散剂，其分散能力也较强。

从分散机理来看，因其吸附在原药表面，改变了原药微粒所带的电荷，带有相同电荷的原药微粉间作用静电斥力以及增黏作用来共同达到阻止药粒凝聚，促使分散状态稳定，从而提高分散体系的稳定性。

最常用的分散剂有三大类种：
（一）阴离子型表面活性剂
（1）木质素磺酸盐：
优点：水中溶解快，利于崩解与液体化肥混用性好。

缺点：分散持久性能较差
（2）萘磺酸钠甲醛缩合物：
优点：分散性能较强
缺点：储存中受潮湿分散性能降低
一般配方中建议两种分散剂同时使用
（二）非离子表面活性剂：
脂肪醇聚醚、烷基聚醚（PO-EO共聚物）等
（三）高分子表面活性剂分散剂
高分子分散剂作用机理：
当溶液中浓度低时，高分子表面活性剂的分子吸附在两个粒子的表面上起架桥作用，将两个粒子连接在一起，发生凝聚作用（a）
当溶液中浓度高时，高分子表面活性剂分子包围住粒子，防止粒子间凝聚，起分散作用（b）
4.润湿剂
作用：增加颗粒进入水后的润湿速度，改善水进入水分散粒剂的渗透速度。

常用润湿剂主要是：阴离子型表面活性剂。

例如：十二烷基硫酸钠、木质素硫酸盐、烷基萘磺酸盐等。

5.稳定剂
用磷酸氢二钠、丁二酸、草酸、硼砂等来调节制剂的PH值，保证有效成分在储存期的稳定。

6.黏结剂：
作用：帮助剂型成型
常用种类：聚醋酸乙烯的聚合物、聚乙烯醇、聚乙二醇等
7.防结块剂
作用：可使物料在混合中均匀，并在运输中减少黏结现象，还可以防止产品在包装后颗粒结块，保质颗粒较好的流动性，使物料容易倾倒。

最常用的防结块剂是硅胶；
一种是无定形硅胶（二氧化硅）
一种是气溶硅胶
8.消泡剂
作用：降低起泡性，提高药效
水分散粒剂不适合用使用硅油类消泡剂，因为陶土、硅胶及某些农药有效成分都能与硅油结合，使其不能浮至于药液表面上，从而失去消泡能力。

最好的消泡剂是非离子型表面活性剂。

四、加工工艺及方法
（1）混合
（2）粉碎或研磨
（3）造粒
（4）干燥
（5）筛分
水分散粒剂的造粒：
加工方法很多总的来说可以分为湿法和干法。

湿法:
就是将农药、助剂和辅助剂等，以水为介质在砂磨机中研细，制成悬浮剂然后进行造粒。

具体的方法：喷雾干燥造粒、流化床干燥造粒、冷冻干燥造粒。

优点：物理和化学性能优越。

喷雾干燥造粒（喷浆造粒）：
1.将原药与分散剂、润湿剂、崩解剂、粘度调节剂、填料等混合，砂磨，得到浆料
2.浆料在干燥塔内喷雾，在较高的温度下，一般为100—180摄氏度，迅速干燥，得到水分散粒剂产品。

喷雾干燥：通过机械作用，将需干燥的物料，分散成很细的像雾一样的微粒与热空气接触，在瞬间将大部分水分除去，使物料中的固体物质干燥成粉末。

1湿物料被输入雾化器中，雾化器中一个高速运作的转轮将物料雾化，从而使产品变为固液体混合的微粒子状态。

2.微粒子状态的固液混合物被导向一个可控温度及气流的干燥室中，热空气会把微粒里的液体蒸发掉。

流化床干燥造粒：
1.将原药、助剂、填料等混合均匀，气流粉碎
2.将所得的粉状物料加入到流化床造粒机中，通入热空气，同时向物料中喷洒带有粘结剂的水，造粒，并直接烘干。

3.出料后，筛分，得到水分散粒剂。

•流化干燥：又称沸腾干燥，一种运用流态化技术对颗粒状固体物料进行干燥的方法。

•物料粉末粒子，在原料容器(流化床)中呈环形流化状态，并受到通入流化床内的热空气的预热和混合，将粘合剂溶液雾化喷入，使若干粒子聚集成含有粘合剂的团粒，由于热空气对物料的不断干燥，使团粒中水分蒸发，粘合剂凝固，此过程不断重复进行，形成理想的、均匀的多微孔球状颗粒。

干法：
就是将农药、助剂和辅助剂等，一起用气流粉碎或超微粉碎制成接近可湿性粉剂的前体，然后进行造粒。

具体的方法：转盘造粒、挤压造粒、高速混合造粒。

优点：工厂规模小，需要空气量低，经济性好，产量高，可以间歇操作。

挤压造粒工艺流程：
1.按照预先计算的物料配比，将原药、助剂、填料等
称量后混合均匀
2.粗粉碎，再经气流粉碎机粉碎成可湿性粉剂
3.将所得的可湿粉与定量的水充分混合，加入到挤出
造粒机中进行造粒
4.取出干燥、整粒、筛分，得到产品。

挤出造粒工艺流程简图
湿法和干法造粒的特点：
采用喷雾干燥造粒和流化床干燥造粒：
●可以形成空心颗粒，而且颗粒较小，内部空隙发达
●固体间以水溶性固体桥相连，入水后借助润湿剂的作用使水分迅速侵入内部，在分散剂的作用下使各个组分快速分散于水中，形成良好的分散体。

●产品易于崩解，单批次收率较低，粒子强度低
采用挤出法造粒：
●粒子密度均匀，粒径一致
●单批次收率较高，一般可达95%以上
●粒子强度高，不易破碎
●产品崩解性能取决于配方助剂的选择和原药的性质
目前国外以挤压造粒法和喷雾干燥造粒法较为流行。

五、质量控制和检测标准
——浙江某农药公司生产的90%伏草隆为例
（一）、水分散粒剂主要性能指标
1.原药：
1.1原药杂质的控制
高含量水分散粒剂对原药本身的要求非常严格，特别是原药中某些杂质的影响，酸碱度的影响和熔点的高低等。

90%的伏草隆WG选用高纯度白色结晶
原药含量>97%。

1.2原药粒径的控制（与颗粒粒径区分开）
一般来说原药的粒径在5um左右较为合适。

如果粒径较小则比表面积过大,需要分散剂和润湿剂的量相应增加。

如果粒径较大则比表面积过小,粒子因为重力而沉降导致悬浮率下降。

所以在制高含量的WG加入助剂量的空间有限，对粒径的要求不能过细或过粗。

（90%伏草隆WG中原药粒径在5-10um左右）
2.润湿性
测定润湿性有两种方法：烧杯试验法和刻度量筒试验法。

烧杯试验法是测定可湿性粉剂的方法测定颗粒表面润湿并落到杯底的时间，不能指示所有颗粒真正被润湿。

所以烧杯试验法不能用于水分散粒剂，刻度量筒试
验法测得的润湿性才具有代表性。

刻度量筒试验法的操作：称量1.0g样品快速倒入装有水的500ml刻度量筒中，不搅动，立刻用秒表计时，99%的样品沉入量筒底的时间即为润湿时间。

3.崩解性
测定方法：以测定崩解时间长短来表示，具体方法如下：
向盛有25℃ 90ml蒸馏水的100ml具塞量筒中，加入样品颗粒0.5g，夹住量筒中部，以8r／min速度沿中心匀速旋转，直到样品在水中完全崩解为止，记录时间。

该时间即为崩解时间。

一般规定小于3min为合格
\
4.分散性
测定方法：采用量筒混合法进行，其步骤如下
（1）加98ml去离子水于具塞量筒中(100ml刻度)；
（2）称2g样品加入量筒；
（3）上下颠倒量筒10次后静置，每次2秒，记录30、60min时的沉淀量；
（4）24h后颠倒量筒，记录使沉积物再分散而颠倒的次数，颠倒次数低于10次者认为合格。

WG分散性最新测试标准：
将9克水分散性粒剂加入900毫升体积的水中，以300r/min转速搅拌混合1min，制成悬浮液，静置1分钟后，去除顶部9/10的悬浮液，将底部1/10悬浮液沉淀烘干，用重量法进行测定，计算分散率。

5.悬浮率
在（30±1℃）环境下，称量2g样品缓慢地放入盛有50ml标准水（342mg/L 的标准硬水）中用手旋摇2min，每分钟120次，将该悬浮液在同一温度下的水浴中静置13min然后测得悬浮率，要求悬浮率大于85%
（二）水分散粒剂的制备中操作条件的选择
2.1、混合加水的控制
加水混合必须均匀，防止加水量过多或过少。

如加水量过多则造粒时粒子和粒子间相互粘合造成团状不成形，加水量过少则造成造粒困难机器发热而影响产品质量。

（90%伏草隆加水量在21%左右）
2.2造粒粒径的控制
造粒粒径的控制是靠造粒机中筛网网片的粒径来控制的，一般控制在
0.8—1mm之间。

（90%伏草隆就在0.8—1mm之间）
2.3烘干和造粒温度的控制
温度一般不能超过原药熔点的温度，考虑到助剂和填料的影响一般温度控制在50℃以内。

（90％伏草隆WG就在45 ℃左右的情况下流化床内沸腾干燥）
2.4水分的控制（干燥后）
水分一般在2%以内,水分的高低对WG的崩解时间有直接的影响。

（90%伏草隆水分控制在1%以内）
（三）、在使用过程中外部条件的影响
3.1水质硬度的影响
高硬度水质会使WG悬浮率幅度下跌甚至产生絮凝现象，所以在WG的制造中对分散湿润剂有特殊要求外还可以加入微量的螯合剂（如EDTA四钠、二钠盐）。

另外使用HLB值较高的非离子分散剂有利于在高硬度水质中的悬浮率的提高。

3.2 外部温度的影响
由于WG在水中测试的各项指标一般是在30℃左右，外界水温波动范围较大，所以WG中的各种助剂应选择能耐水温的变化，对水温的敏感性较弱的
（四）、水分散粒剂的主要测试指标
检测指标：
4.1 外观：白色条状（或球状）颗粒，无明显可见外来杂质
4.2 pH值：6-9（特殊原药除外）
4.3 水分：≤1%
4.4 润湿时间：≤1分钟
4.5 分散性：长管试验≤0.05ml
4.6 悬浮率：≥85%
4.7 崩解时间: ≤3分钟
4.8 湿筛：通过率≥98%
4.9 热贮54±2 ℃：各指标下降不超过5%
发展前景：
当前世界农药制剂加工行业发展趋势是开发对环境友好、使用方便、高效、低于成本农药新剂型。

是农药剂型朝着环保型、功能型、高含量、精细化方向发展。

WG作为一种新剂型具有独特的优越性，它的开发正是顺应了这种发展的趋势。

WG是值得重视和有开发前景的剂型。