农药水悬浮剂百菌清生产设备和工艺

农药水悬浮剂是一类含水农药制剂。水悬浮剂农药主要以水为溶剂，少用或者不用有机溶剂，不易燃、易爆，生产、贮藏和运输过程安全，符合农药剂型环保化的要求。

百菌清原药外观为白色晶体，其理化特性主要有：

• 熔点：250℃～251℃
• 沸点：350℃
• 蒸汽压(40℃)：＜1.3Pa，溶解度(25℃，g/kg)：丙酮20，环已酮30，丁酮20
• 在通常贮藏条件下稳定，对碱和酸性水溶液以及紫外光的照射稳定。

百菌清是一种非内吸性广谱杀菌剂，对多种农作物真菌病害具有预防作用。百菌清的悬浮剂型均为低毒产品，急性经口和急性经皮LD50 均小于10000mg/kg。目前国内登记百菌清悬浮剂的农药厂家将近80个，登记了40%百菌清水悬浮剂产品的农药厂家有50多个。作为常用的农药杀菌剂，百菌清水悬浮剂的用量很大。国内生产的百菌清悬浮剂产品存在的主要问题：贮存期易结块、不易摇匀、析水和分层严重等问题，影响了药效的发挥。

在实验室里，系统研究了40%百菌清悬浮剂的配方，对配方中的润湿剂、分散剂、增稠剂、抗沉降剂、助悬剂等做了详尽的系统试验，得到了较佳配方。并解决了在工业化生产40%百菌清悬浮剂过程中出现的问题。实验室样品和工业化生产样品经过冷贮、热贮和常温贮存实验，其筛析试验、倾倒性、pH值等指标均合格，悬浮率≧90%。

一、实验部分

1.1 原料和设备

百菌清原药（含量≥97.6%）；分散剂：烷基萘磺酸盐缩聚物及其嵌段共聚物，十二烷基苯磺酸钠，拉开粉BX，木质素磺酸钠、马来酸-丙烯酸共聚物钠盐，PO-EO嵌段聚醚；润湿剂：烷基萘磺酸钠，月桂醇硫酸钠，牛油脂乙氧基铵盐，月桂醇聚氧乙烯醚，苯乙烯基苯基聚氧乙烯醚；增稠剂：硅藻土，硅酸镁铝，黄原胶；抗冻剂：乙二醇；消泡剂：杂醇油；溶剂：水。

500mL立式砂磨机；实验室高剪切乳化机；pH计；气相色谱仪；粘度计；恒温电热干燥箱；激光粒度分布仪。

1.2 水悬浮剂的制备

1.2.1 按照预先计算的物料配比，将原药、分散剂、润湿剂、抗冻剂、水等称量后混合均匀，经高剪切分散乳化机剪切，使物料均匀分散；然后将浆料移入砂磨机，启动电机，进行砂磨。
1.2.2 另取增稠剂，与适量水混合，经高剪切分散乳化机剪切，使物料均匀分散；必要时升温，使增稠剂充分与水混合，备用。
1.2.3 物料砂磨3～4小时后，加入已经制备好的增稠剂，继续砂磨，过程中视情况加入消泡剂，检测合格后即可出料。
1.2.4 工艺流程图（见图一）
 图一 40%百菌清水悬浮剂加工工艺流程图

1.3 40%百菌清水悬浮剂项目控制指标

1.3.1 外观：应是可流动、易测量体积的悬浮液体；存放过程中，可能出现沉淀，但经手摇动，应恢复原状。不应有结块。
1.3.2 主要质量指标

1.4 性能指标测定方法

1.4.1 有效成分含量的测定：按GB 18171-2000气相色谱法进行。
1.4.2 倾倒性：混合好足量样品，及时将其中的一部分置于已称量的量筒（包括塞子）中，装到量筒体积的8/10处，塞紧磨口塞，称量，放置2h。打开塞子，将倒置量筒倾斜45°，倾60s，再倒置60s。重新称量量筒和塞子。将相当于80％量筒体积的水（(20℃）倒人量筒中，塞紧磨口塞，以量筒底部为中心，将量筒颠倒10次后，按上述操作倾倒内容物，再次称量量筒和塞子。然后按照分别计算出倾倒后残余物和洗涤后残余物的比例。
1.4.3 pH值测定：按照GB/T 1601法测定。
1.4.4 悬浮率的测定：按GB/T 14825进行。（称取2.0g的试样，精确至0.0002 g；将剩余的1/10悬浮液及沉淀物转移至100ml容量瓶中，用 15ml水洗涤量筒底部，再用配制标样时用的同一支移液管准确加人10ml内标溶液，再加人30ml二甲苯，振摇10min，静置后取有机相清液，测定百菌清的质量，计算其悬浮率。）
1.4.5 细度的测定：按GB/T 16150中的“湿筛法”进行。同时采用激光粒度分布仪测量，取其平均值。
1.4.6 低温稳定性试验：试样在0℃保持 1h，观察外观有无变化。继续在 0℃贮存 7d,测试其物性
指标。
1.4.7 热贮稳定性试验：按照CIPAC MT46.1.1方法测定。

二、 试验结果及讨论

2.1 基本配方设计
悬浮剂的配方体系中，一般含有润湿分散剂、增稠剂、防冻剂、消泡剂等。对于40%百菌清悬浮剂，设计的基本配方为：原药40%，润湿分散剂6%，增稠剂3.5%，防冻剂2.5%，消泡剂0.5%。优良的悬浮剂产品稳定性好，不结块，流动性好，在水中分散性好。
 

2.6 实验室配方
综合以上实验结果，得到的40%百菌清悬浮剂最佳配方为：原药40%，分散剂烷基萘磺酸盐缩聚物及其嵌段共聚物（ZX-D106）2.5%，润湿剂苯乙烯基苯基聚氧乙烯醚（农乳600#）4%，增稠剂黄原胶0.3%，防冻剂乙二醇2.5%，消泡剂杂醇油0.5%，水补足至100%。

三、 40%百菌清悬浮剂工业化生产中几个问题

3.1 工艺和设备的选择
悬浮剂中的原药常常是不溶于水或者在水中溶解度极低的有机物。配方中常常需要加入各种表面活性剂及其它助剂。某些表面活性剂在水中分散性较差。实际生产中，为了使进入砂磨机的物料混合均匀，一般采用高剪切乳化机对混合物料进行预混合和分散，然后进入胶体磨，对分散后的物料粗磨，后进入砂磨机，经过3～5次循环，检验合格后即可出料经过滤再灌装。

如果物料不经过胶体磨预磨，进入砂磨机的物料颗粒粒径相差很大，会大大降低砂磨机的效率，增加循环的次数，耗能高，且循环次数过多，物料性质变差，如发热、起泡增加等。

3.1.1 高剪切乳化机的选择

悬浮剂配方中，往往含有多个组分，物料有固体、液体之分，也有水溶性和非水溶性之分。将原料加入混合釜中后，往往分为互补相溶的两相。高剪切分散乳化机就是高效、快速、均匀地将一个相或多个相分布到另一个连续相中，以达到充分混合的目的。

高剪切分散乳化机的工作原理是，设备中高速运动的转子与定子将物料从混合容器的底部提升起来,使物料进行强烈的混合和剪切。由于转子高速旋转所产生的高切线速度和高频机械效应带来的巨大动能，使物料在定、转子狭窄的间隙中受到强烈的机械及液力剪切、离心挤压等综合作用，从而使不相溶的固相、液相、和表面活性剂剂的共同作用下，瞬间均匀精细的分散乳化，经过高频的循环往复，原料得到充分的混合。

高剪切乳化机分为釜式和管线式两种。在悬浮剂生产中，一般选用釜式高剪切分散乳化机。材质为不锈钢，大小一般为1500～3000L为宜，适合于小批量多批次生产。具体大小视具体产品而定。

3.1.2 砂磨机的选择

砂磨机是湿法研磨机械的一种。常见的砂磨机有卧式和立式两种。近几年来，在农药行业，越来越多采用卧式砂磨机。其工作原理是，由泵输送液体原料进入卧式砂磨机密闭研磨缸内，由主机推动研磨珠高速运转，使原料在狭窄的研磨珠间隙中经加压高速旋转冲击，产生混合、乳化、分散、剪切、摩擦等研磨功能，迅速将物料颗粒磨细，从而达到一定要求的细度和很窄的粒度分布范围。 研磨后再由高速旋转的坚硬钨钢将物料分离出研磨缸外，而研磨珠仍被留在缸内。

农药行业选用砂磨机一般采用功率为30～40KW、容积为30～50L、生产能力为100L～800L/h的卧式砂磨机为宜。一般情况下，经过3～4h的连续循环研磨即可得到满意的细度。

3.2磨珠的选择

砂磨机所用的磨珠，一般有两种材质：玻璃珠和锆珠。玻璃珠价格低廉，但易碎，需要经常更换和补充，费时费工。锆珠耐磨性好，价格高。目前，不少企业已经使用锆珠，效果良好。磨珠的直径不同，砂磨机中装入的磨珠应该是不同直径的混合物。磨珠的规格和重量比为：Φ1：Φ2：Φ3（mm）=2：2：1，按照这种比例配制的磨珠，砂磨效率要比采用同一个直径的磨珠效率高。

3.3砂磨过程中温度的控制
物料在砂磨机中高速运动，物料、磨珠和筒壁剧烈摩擦，物料升温明显。应及时冷却物料，否则导致物料粘度上升、泡沫增多，物料流动困难。严重的使生产难以进行下去。在生产上，控制物料温度在25℃以下为宜。一般采用夹套通冷却水的方法，为保证砂磨效果，维持高产量，夹套冷却液的温度应低于5℃，物料温度一般控制在不超过35℃。

3.4增稠剂黄原胶的使用
在实际生产中，应将黄原胶与水混合，待黄原胶充分溶解后作为增稠剂使用。如果将黄原胶粉末直接加入到砂磨机中砂磨，由于粘度增加，会导致物料流动不畅，砂磨速度变慢，效率降低。

四、结论

在实验室里研制了40%百菌清悬浮剂配方，经过工业化验证，结果表明配方悬浮率高、流动性和悬浮率均符合标准要求，适合于规模化生产。
水悬浮剂是一种良好的农药剂型，符合现在的环保潮流。其优点是：加工工艺简单，无粉尘污染，不含易燃易爆溶剂，粘着性强耐雨水冲刷。近几年来，由于石油价格的大幅上扬，造成以化学溶剂（苯类、醇类等）为主要辅料的乳油价格不断上涨，企业利润空间减少。而生产悬浮剂不用有机溶剂，成本几乎不受石油价格的影响，有比较稳定的利润空间，刺激了不少企业对悬浮剂研发和生产的投入。