——配方组成
可溶液剂、微乳剂和可分散液剂3种制剂在配方组成上存在明显的区别。
(1)原药的要求
根据《农药中文通用名称》征求意见稿的数据,现有的农药品种约1415个(除微生物农药外),农药信息网查询显示,截至2024年12月31日,我国有效登记状态的农药有效成分共计748种,在这些农药有效成分中,在水中有较高溶解度的有效成分占比相对较少,能溶于常用有机溶剂具有一定脂溶性的有效成分相对较多,而既难溶于水也难溶于有机溶剂的农药有效成分也非常多,而原药理化性质的差异,尤其是在水或有机溶剂中的溶解性能对于剂型的选择至关重要。对于可溶液剂,需要原药或原药成盐后在水中有较高的溶解度,才能保证兑水稀释时有效成分以分子状态溶解在水中;对于微乳剂,需要原药在常用有机溶剂中有较高溶解度,可以是非极性溶剂,也可以是极性溶剂;对于可分散液剂,原药在水中和非极性溶剂中溶解度很小,但在极性溶剂中有一定的溶解度,因此,可分散液剂中使用的有机溶剂多为极性溶剂。
(2)溶剂的要求
可溶液剂、微乳剂和可分散液剂3种制剂配方中对于溶剂的种类、极性以及用量上存在明显的差异。
对于可溶液剂所用的溶剂通常为水或与水互溶的极性溶剂(如:醇类、醇醚类、酮类等),除有效成分、表面活性剂等以外,其余用水或有机溶剂补足。
微乳剂可含有少量非极性溶剂(如:二甲苯、溶剂油等),对于非极性溶剂难溶的原药,通常会加入极性溶剂提高原药溶解度或助乳化(如:正丁醇、N,N-二甲基癸酰胺、环己酮等),有些情况下也会用到少量强极性溶剂增加溶解度(如:N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺等);微乳剂在农药制剂中通常为水包油型微乳状液,溶剂用量满足溶解的需求即可,因此,避免过量加入有机溶剂,尤其是极性溶剂,大量的极性溶剂可能能提高微乳剂制剂稳定性,但稀释后有可能会有药析出,同时也不符合绿色环保制剂的要求。
可分散液剂中原药水溶性和脂溶性差,因此需使用极性溶剂,且用量比较大,才能有较好的溶解性能,保证制剂均相透明。
(3)表面活性剂的要求
可溶液剂制剂中表面活性剂根据原药品种和溶剂种类不同可以分为两类,以水为溶剂的可溶液剂,如草甘膦盐、草铵膦盐等,加入的表面活性剂通常为烷基糖苷、甜菜碱、椰油酰胺丙基氧化胺和脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠等;以有机溶剂为溶剂的体系,加入的表面活性剂通常以增加润湿、铺展和渗透为主,如吐温系列、脂肪醇聚醚等;
微乳剂中用到的表面活性剂以乳化剂为主,通常为阴离子乳化剂和非离子乳化剂复配,阴离子乳化剂包括:十二烷基苯磺酸钙、十二烷基苯磺酸铵等;非离子乳化剂包括:600#系列、BY系列、1600#系列等,有时也会加入分子量较高的乳化剂,提高微乳液的稳定性。
可分散液剂中的表面活性剂一般为乳化剂和高分子的分散剂,如G-5002L,来保证体系稀释的悬浮稳定性。
(4)配方含水量要求
可溶液剂、微乳剂和可分散液剂3种制剂配方中对于水分的要求也不一致。以水为溶剂的可溶液剂对含水量不作要求,有机溶剂体系的可溶液剂需要测定含水量;而微乳剂需要有一定的含水量,保证形成水包油的微乳液,而对于可分散液剂,水分含量比较低,含水量过高可能导致有效成分析出,对于部分对水敏感药剂,长期贮存可能还会导致有效成分分解。
——制剂的理化性质和质量指标
可溶液剂、微乳剂和可分散液剂3种制剂在理化性质和质量指标上既有相同点也有一定的区别。
(1)理化性质
根据2017年颁布的《农药登记资料要求》中的规定,3种制剂产品理化性质测试的项目一致,主要包括:外观(颜色、物态、气味)、密度、粘度、氧化/还原性、对包装材料的腐蚀性、爆炸性、闪点。虽然检测项目一致,但3种制剂对于控制指标存在一定的差别。外观方面,可溶液剂为透明或半透明液体,微乳剂FAO的描述为透明液体,农药剂型名称及代码、欧盟(EC)No.1107/2009以及CropLife描述的外观为透明或半透明、透明或乳白色。包装材料的腐蚀性方面,可溶液剂中以水为溶剂的,对于包材腐蚀性要求相对较低,以有机溶剂为溶剂的,包材腐蚀性要求较高;微乳剂中一般含有20%~30%含量的表面活性剂,同时可能含有极性有机溶剂,因此包材选择以耐腐蚀材料为主;可分散液剂溶剂的剂型溶剂含量相对较高,有些为强极性溶剂,因此包材通常选择高阻隔耐腐蚀材料。对于爆炸性和闪点,可溶液剂中以水为溶剂时,爆炸性和闪点的风险较低,而以醇类、酰胺类溶剂为主时,要重点关注闪点和爆炸性;微乳剂中含水量相对较高,因此爆炸性和闪点的风险较低,但仍有一定挥发性风险。可分散液剂以极性有机溶剂为主,在爆炸性和闪点方面需要重点关注。
(2)产品质量指标
3 种剂型的制剂产品质量指标检测的项目稍有差别,3种剂型中,微乳剂和以水为溶剂的可溶液剂不需要进行水分检测,可溶液剂需检测稀释稳定性,微乳剂需检测乳液稳定性,而可分散液剂稀释后有小颗粒悬浮而增加了分散稳定性和湿筛试验(表2)。
可溶液剂分散前是热力学稳定的真溶液,原药完全溶解在溶剂中,不存在悬浮或分散的固体颗粒。当这种剂型加入水中稀释后,有效成分依然保持为真溶液状态,有些体系因存在不溶于水的惰性成分或呈现出半透明的溶液状态。整个过程中不会发生晶体析出或沉淀,因此溶解性和稳定性都很好。
微乳剂在分散前是液体之间形成的胶体分散体系,其液滴粒径<100 nm,属于热力学稳定体系。这种剂型外观通常为透明或半透明液体。当加入水中后,微乳结构仍然保持,或液滴粒径稍有增加,但整体仍表现为透明的微乳状液或半透明的乳状液。整个分散过程中同样不会出现析晶或沉淀,具有良好的稳定性和分散性。
可分散液剂在分散前是热力学稳定的真溶液,制剂与可溶液剂相似。但其特别之处在于,当加入水中后,随着时间的延长,会有微小的原药晶体从水中析出,形成悬浮颗粒。这些颗粒虽然悬浮于水中,但不会快速沉淀到容器底部,因此仍具有良好的分散性。
综上所述,3种剂型的制剂产品入水后状态存在明显区别,可溶液剂入水后原药仍保持分子状态分散在水中,微乳剂入水后原药以微乳状水包油液滴分散在水中,可分散液剂入水后原药以细小晶体颗粒形式存在。