三角坐标图法在农药水分散粒剂配方研制中的应用.pdf

农药学学报2 0 0 6，8(4)：3 7 9 3 8 2 C h i n e s e J o u r n a l o fP e s t i c i d e S c i e n c e 研究简报 三角坐标 图法在农药水分散粒剂配方研制 中的应用 马 超，刘 峰，慕 卫，韩志任，陈召亮(山东农业大学 植物保护学院，山东 泰安 2 7 1 0 1 8)摘要：介绍 了一种快速筛选农药水分散粒剂最佳配方的实用方法，该方法以 3种变量的含量为坐 标建立三角坐标系，选用重要且快速简单的质量评价指标为试验指标，适用于农药配方研制中两种 或3 种助荆的配比研究，可以提高水分散粒剂配方筛选的科学性和效率。室内以质量分数为4 3 的戊唑醇水分散粒荆配方为例，运用三角坐标 图法对分散剂、润湿剂进行 了最佳配比和含量的筛选 和验证，取得 了理想的结果。关键词：三角坐标图法；水分散粒剂；配方；筛选 中图分类号：T Q 4 5 0 6 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 8-7 3 0 3(2 0 0 6)0 4-0 3 7 9-0 4 S t u d y o n t h e F o r mu l a t i o n o f W a t e r Di s p e r s i b l e Gr a n ule t h Tr i a n g l e-c o o r d i n a t e F i g u r e MA Ch a o，LI U F e n g，MU W e i，HAN Zh i-l e a，CHEN Z h a o l i a n g (C o l l e g e o fP l a n t P r o t e c t i o n，S h a n d o n g A g r i c u l t u r a l U n i v e r s i t y，T a i 口，l 2 7 1 0 1 8，C h i n a)Ab s t r a c t：A p r a c ti c a l a n d r a p i d me t h o d f o r s c r e e n i n g the f o r mu l a ti o n o f WG(wa t e r d i s p e r s i b l e g r anu l e)wa s i n t r od u c e d I n the me tho d，the t r i an g l e c o o r d i n a te b a s e d o n the c o n ten t o f the t h r e e v a r i a b l e s wa s b u i l t，an d the i mp o r t a n t an d s i mp l e me tewan d s a s the g u i d e l i n e wa s s e l e c t e d Th e me tho d wa s a p p l i c a b l e for r e s e a r c h o f s e e k i n g the o p ti mu m p r o p o r t i o n s o f b i n a r y o r terna r y mi x t u r e s o f pe s ti c i d e a d j u v ant，and c o u l d s a v e the e x per i me n t a l ti me and i n c r e a se the e ffic i e n c y Th e f o r mu l a ti o n o f 4 3 teb u c o n a z o l e W G a s a c a s e s tudie d，u s i n g the t r i ang l e-c o o r din a t e fi g u r e me thod，the o p ti mu m we t t i n g a g e n t，dis per s ant and the i r d o s a g e we r e d e ter mi n e d s o o n Th e r e s u l t s we r e c o n s i s ted wi th wh a t an ti c i p a t e d Ke y w o r d s：t r i ang l e c o o r d i n a te fi g u re；wa te r d i s per s i b l e g r anu l e(WG)；f o rm u l a ti o n；s c r e e n 水分散粒剂(w a te r d i s p e r s i b l e granu l e，剂型代 码 WG)是一种环境相容性好的新剂型，具有有效 成分含量高、悬浮率高等优点，近几年发展迅速，被认为是 2 1 世纪农药加工领域最有发展前景的 剂型之一。但由于水分散粒剂是一个多组分体 系，如何快速简便地确定优化配方是其加工过程 中的一个难题。常用的优选法比较适合单因素的 筛选，对于双因素虽然能较快得到两者的最佳配 比，但还需进一步实验确定两者的最佳用量，而当 因素为 3个时运用此方法就需要进行大量 的实 验，往往 比较耗时。研究 3个 因素之间的函数关 系时，多采用三维坐标系或列表法表示。前者虽 然直观，但判图和从图上读取数据都不太方便，且误差较大；列表法不太直观，且数 据都是离散 收稿日期：2 0 0 6-0 3-1 5；修回日期：2 0 0 6-0 7 1 0 作者简介：马超(1 9 8 4 一)，男，硕士研究生；通讯作者：刘峰(1 9 7 0 一)，男，博士，副教授，主要从事农药制剂学和农药毒理学研究 联系电话：[phone]；E-ma l l：fli u s d a u e du c n 维普资讯 http:/ 农药学学报 VO 1 8 值。而本文所介绍的三角坐标图法则能够较好地 解决上述问题，适用于两个或3 个因素的配比筛选。三角坐标 图法 是 指 在一 个 等边 三 角 形 中以 3 种组分的含量为坐标建立坐标系，通过考核实验 指标，最终确定 3种组分最佳配比的方法 J。如 图 1 所示，在三角形中以3个顶点分别表示 A、B、c 3 种物质的纯组分，即 A=B=c=1 0 0。离 顶点愈远，则该顶点组分 的质量分数愈低。三角 形的每边长相当于 1 0 0，将其分成 1 0等分，每一 等分为 1 0。依次连接各分点，即可作 出平行于 三边的许多直线，从而构成一个等边三角形坐标 图。三角形内部任何 由3条直线交叉形成的一点 都代表一个 三组分体 系，其组分组成可 以通 过 3 条直线所代表组分的百分比来确定。在三角形 中虽有很多点，但开始只需选做几 个有代表意义的点即可。三角形中3个顶点(1#、5 7#、6 7#)代表单用 3种组分时的配方；1 3#、4 0#、4 4#3个点表示任一种组分含量占多数，其他两种 组分占少数时的配方；3条边的中点(1 6#、2 1#、6 2#)是 3 种组分两两混合时的配方；点 3 3 为三 角形的中心点，代表 3 种组分含量相等时的配方。1 O 个点均匀分布于三角形中，恰能代表 3种组分 混合时的基本情况，只需先做这 l 0个代表点的配 方，然后根据实验指标的考核要求确定较佳配方 所在的区域，在此区域内再选做几个点即能得到 最佳的配比。A 在水分散粒剂配方研制中的应用。1 材料与方法 1 1材料 纯度为 9 5 的戊唑醇(t e b u c o n a z o l e)原药(山 东华阳科技股份有限公司)；助剂：十二烷基硫酸 钠(S D S)、十二烷基苯磺酸钠(L A S)、木质素磺酸 钠(M-9)、萘磺酸甲醛缩合物(N N O)(均购自南京 中东化玻仪器有限公司)；崩解剂：无水硫酸钠；粘 结剂：聚乙二醇 P E G-4 0 0；载体：轻质碳酸钙。1 2 主要仪器设备 宜兴清新 A O型超微气流粉碎机；美国 Wa t e r s 公司高效液相色谱仪；自制挤压造粒机。1 3 三角坐标 图法的应用 1 3 1 实验因素 在水分散粒剂的组分中，由于 润湿剂、分散剂种类多，其含量及配比一般较难以 确定，需要经过多次实验尝试，所以在运用三角坐 标图法筛选水分散粒剂配方时，可选择分散剂、润 湿剂为变量。当润湿剂、分散剂是3种混用时，3个变量就是 3种润湿剂、分散剂；当选用两种润 湿剂、分散剂时，第三个变量可由填料来充当。1 3 2 实验指标水分散粒剂的性能指标较多，如有效成分含量、分散性、悬浮率、崩解性能、悬浮 液稳定性、热贮稳定性等，但并非每一个指标均需 要考察，可 只考 察几个 主要且快 速 的性 能指 标 以 加快研制速度。在运用三角坐标图法研制水分散 粒剂配方时可重点评价制剂的分散性、悬浮液稳 定性、崩解性 3个主要性能指标。1 4 主要性能指标检 测方法 分散性的测定参照 C I P A C MT 1 7 4进行 。悬浮 液稳 定性 的测定 参 照 C I P A C MT 1 6 8 进行。崩解性的测定：于 2 5 下，向装有 9 0 m L蒸馏 水的 1 0 0 mL具塞量筒 中加入样品颗粒 0 5 g，夹 住量筒的中部，塞住筒 口，以 8 r ra i n的速度绕中 心旋转，直至样品在水中全部崩解，记录时间 。B C F i g 1 T h e t r ia n g le。c o o r d i n a t e f i g u r e 2结果与分析 三角坐标图法的优点是能以较少的实验次数 直观、准确地获得较多的实验信息，该方法在土壤 科学 一 J、对各种模型效果的灰色评估，6 和应用 化学 等领域中已有应用，但在国内外农药剂型 加工应用方面还未见报道。作者以质量分数为 4 3 的戊唑醇水分散粒剂(WG)为例，介绍该方法 2 1 基础 配方的确定 在确定 4 3 戊唑醇 WG配方时，根据原料特 性并考虑到经济性，崩解剂选用无水硫酸钠，粘结 剂选用 P E G-4 0 0，填料选用轻质碳酸钙，所以只需 对润湿剂和分散剂进行初选。2 1 1 润湿剂的筛选 将原药和轻质碳酸钙先 舳 蚰 柏 如 加 m 0 维普资讯 http:/ 马超等；三角坐标图法在农药水分散粒剂配方研制中的应用 3 8 1 按质量比 1：1 配成母粉，分别加入质量分数为2 和4 的 S D S和 L A S，考察两种润湿剂对母粉的 润湿能力。发现在不同的用量下，S D S的润湿能 力都明显强于 L A S，进一步试验发现，S D S的质量 分数在2 一 6 左右时，润湿能力较佳。2 1 2 分 散剂 的筛选 在上述 母粉 中加入 质 量 分数为4 的S D S 后继续筛选分散剂。分别加入 质量分数为3 和6 的M-9和N N O，考察两种分 散剂的分散能力，发现 M-9的分散效果较好，而 N N O加入到母粉 中后在水中形成絮状沉淀，进一 步试验确定 M-9的质量分数在3 一 9 时分散效 果较佳。综上所述，配方中润湿剂和分散剂的质量分 数最多为 1 5 左右，所以 4 3 戊唑醇 WG的基础 配方为(以质量分数计)：戊唑醇原药 4 3；润湿 剂、分散剂 1 5；无水硫酸钠 3；P E G-4 0 0 2；用轻质碳酸钙补至 1 0 0 。2 2 运用三角坐标 图法确定最佳配方 如图 2 所示。在本配方筛选中选择 M-9、S D S、轻质碳酸钙 3种物质为变量，其 总质量分数 为 1 5。运用三角坐标图法确定润湿剂和分散剂的 最佳配比和用量。根据质量分数分别将 1#、1 3#、1 6#、2 1#、3 3#、4 0#、4 4#、5 7#、6 2#、6 7#所代 表 的配 方制成样品。配方及其性能指标测定结果见表 1。F i g 2 T h e f i r s t s c r e e n i n g a r e a o f t h e f o r mu l a t i o n M-9：So d i u m l i g n i n s u l f o n a t e，S DS：S o d i u m d o d e c y l s u l f a t e T a b l e 1 T h e c o mp o n e n t s a n d q u a l i t y i n d e x o f t h e 4 3 t e b u c o n a z o l e W G f o r mu l a t i o n s C o m p o n e n t s()P e rf o r m a n c e i n d e x Fo 肌 u 1 a t i 0 n r、r、n Di s p e r s i o n S u s p e n s i o n Di s p e r s i o n M-9 SDS ca c mt e()眦()t i me s 从实验结果可知：在点 1#、2 1#、6 7#处，由于润 湿剂的质量分数 为 0，所以制剂在水 中润湿很 慢；在点 5 7 、6 2 、6 7#处，分散剂 的质量分数为 0，制剂在水中不能充分分散；由 1 3#、1 6#、3 3 、4 0#、4 4#5个配方的性能指标可 以看 出，当配方 中 分散剂的质量分数大于 3 0，润湿剂的质量分数 在 3 0 左右时能满足要求。所以制剂较佳配方 集中在润湿剂质量分数3 0、分散剂质量分数 i3 0 的区域(见图 3)。其较佳配方组成和性能指标见表 2。从中可 以看 出，配方 1 9#、2 6#、3 5 均 能满足制 剂性 能要 求，从原料成本角度考虑，选择 3 5#为最佳配方，即 4 3 戊唑醇 WG的最佳组成为(以质量分数计)：9 5 戊唑醇原药 4 6 3 ；M-9 4 5 ；S D S 3 0；无水硫酸钠 3 0 ；P E G-4 0 0 2 0 ；用轻质碳酸钙 补至 1 0 0 。3结论及讨论 笔者运用三角坐标 图法对 4 3 戊 唑醇 WG配 方中的关键组分配比进行了筛选，选定润湿剂、分 散剂和填料为3 个变量，结合制剂分散性、悬浮液 稳定性和崩解 时间 3个 主要且易操作 的实验指 标，快速筛选出了性能较佳且 比较经济的配方，明 显缩短了配方研制时间。点 6 7#为单用填料的处 理，在本配方中并无实际意义，但由于本文侧重于 如 们 如 加 m 0 维普资讯 http:/ 3 8 2 农药学学报 V0 1 8 F i g 3 Ar e a o f t h e b e t t e r f o r mu l a t i o n s 介绍方法，为了保持该方法的完整性，仍对此点进 行了介绍。三角坐标图法适用于 3种助剂的组合 筛选，但当助剂只有两种时，第三个变量可用一种 填料代替，这样不但能筛选出两种助剂的最佳配 比，同时也能迅速得到两种助剂的最佳用景，可将 配比和用量筛选两步合二为一。三角 坐标 图法 不仅可 快 速筛选 多 组分体 系配方，而且也是研究混合体系性质随配比变化 规律的一种直观、清晰和准确的简单方法，具有较 高的实用价值。在石油工业中不仅可用其配比多 组分混合原油，而且利用三角坐标图法及由其导 出的计算公式，还能清晰准确地表示 出多组分混 合原油物性与配比关系的等凝曲线族和等粘曲线 Ta b l e 2 T h e c o mp o s i t i o n s a n d p e r f o r ma n c e i n d e x o f the 4 3 t e b u c o n a z o l e W G b e t t e r f o r mu l a t i o n s C o mp o s i ti o n s()P e rf o r ma n c e in d e x M sos Ca COD眦i s p e rs i o n 族。在研究黑火药 和热熔胶 配方的过程 中，运用三角坐标图法都能快速筛选出较佳配方。在运用三角坐标图法进行配方筛选时，关键 是要选好 3个变量因素，应选择重要且快速简单 的质量评价指标作为研究对象。在研制农药配方 的过程中，在确定较佳配方的同时还可另外增加 一个关于配方成本 的三角坐标图，以 3种变量 的 成本为坐标，考察较低成本配方所在的区域，然后 同性能指标较佳配方所在区域进行 比较，选择最 经济合理的配方。本文只介绍了三角坐标图法在 水分散粒剂配方研制中的应用，根据其原理，三角 坐标图法也应该可运用于其他剂型的配方研制，因此该方法对于配方研究尤其是多组分农 药制剂 的配方研究提供了一种较好的筛选思路。参考文献：1 L I U B u 4 i n(刘步林)T h e T e c h n i q 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