随着全球绿色农业理念的深入与病虫害综合防治策略的发展，低熔点农药因其独特的理化性质而备受关注。这类农药通常指熔点相对较低的农药原药，目前虽无全球统一的量化标准，但业界通常将熔点低于60℃的原药划分为此类。值得注意的是，部分研究也将熔点高于60℃的苯醚甲环唑归入低熔点农药范畴。低熔点原药常表现出较高的脂溶性和显著的生物活性，且对非靶标生物的毒性相对较低。以吡唑醚菌酯、高效氯氟氰菊酯和二甲戊灵等为代表，此类农药已广泛应用于水稻、小麦及多种果蔬作物的病虫害防控。然而，将其加工成物理化学性质稳定的悬浮剂仍存在突出难点。行业报告指出，其悬浮剂产品的合格率仅维持在68%～72%，显著低于常规农药悬浮剂90%以上合格率的行业平均水平。这一差距主要源于加工过程中物理稳定性控制的不足与生产工艺的优化瓶颈，构成了当前剂型研发中的关键挑战。
传统的乳油剂型因大量使用甲苯、二甲苯等挥发性有机溶剂，易导致环境污染，环境相容性较差；而粉剂等剂型则存在飘移污染严重、靶标附着性差等问题。以水为主要分散介质的悬浮剂，能有效克服上述缺陷，环境相容性好，无有机溶剂危害。研究表明：水基悬浮剂可显著降低对环境非靶标生物的暴露风险，这与我国农药使用“减量化”和农业绿色发展的战略需求高度契合。
我国水基制剂的研发与推广曾长期滞后，2005年的统计数据显示，国内水基制剂仅占全部农药制剂的不足15%，远低于当时美、英等国30%～40%的水平，且多数悬浮剂产品存在物理稳定性差、储存易分层等问题，这凸显了推动悬浮剂尤其是低熔点体系技术升级的迫切性。因此，系统攻克低熔点农药悬浮剂的加工技术瓶颈，开发高效、稳定、环境友好的制剂产品，对于提升我国农药利用率、防控面源污染、保障农产品质量安全与生态安全，兼具重要的理论价值与现实意义。
国内在低熔点农药悬浮剂领域的研究虽起步相对较晚，但近年来发展迅速，尤其在共晶技术、纳米载药体系构建以及工艺工程化等方面取得了一系列重要突破。早期，国内悬浮剂的研发与应用面临显著挑战，主要表现为产品物理稳定性不佳、储存过程中易分层、研磨设备效率低下以及表面活性剂适配性不足等共性问题，这些因素共同制约了低熔点农药在水基悬浮剂中的有效应用。针对上述问题，魏明龙等系统阐释了低熔点农药剂型加工中的关键科学问题，并创新性地提出了“晶型调控–界面修饰–工艺适配”三位一体的系统性解决框架，为技术攻关提供了重要理论指引。此外，随着人工智能辅助分子设计、自组装微囊化等前沿交叉技术的不断发展，低熔点农药悬浮剂的研发正被赋予新的动力与可能，推动该领域向智能化、精准化和功能化方向持续演进。
1 低熔点农药悬浮剂的加工难点及成因分析
低熔点农药悬浮剂的制备是一个涉及固–液分散、晶体学、界面化学与流变学的复杂多相体系过程，其技术挑战主要源于原药自身的物理化学特性与加工条件的矛盾，具体可归结为以下3个方面。
1.1 物理稳定性瓶颈
1.1.1 晶型转变与析晶现象
多数低熔点农药原药存在多晶型现象，不同晶型在熔点、溶解度和热力学稳定性上差异显著。在高速砂磨过程中产生的局部高温（可达40～60℃）极易诱发原药从热力学稳定的晶型向亚稳态晶型转变。这种转变导致晶体结构能升高、晶格排列松散，在后续储存期间更易发生奥氏熟化，从而引发析晶、膏化。
公开文献证实吡唑醚菌酯存在4种热力学相关的晶体修饰物（晶型I～IV），熔点依次为55～56℃、57～58℃、59～60℃、62～72℃（优选64～68℃），热力学稳定性排序为I＜II＜III＜IV。其中，低熔点亚稳态晶型（I～III）在制剂研磨过程中易因黏性引发设备堵塞，储存期间更易发生颗粒聚集与晶型转化，导致制剂物理稳定性劣化，限制了其在水性悬浮剂中的应用。晶型IV为单斜晶系，兼具优异的理化稳定性与分散特性，可显著提升制剂长期稳定性、生物利用度及与其他作物保护剂的相容性，是水性悬浮剂开发的优选晶型。此外，文献报道的新晶型V（熔点65～75℃，优选65.8～68.7℃）具有更大堆密度（0.641～0.672 g/mL）、机械粉碎无熔融迹象等优势，进一步拓展了吡唑醚菌酯的晶型选择，有效解决了高含量制剂加工及储运中的技术难题。
李学明在制备35%吡唑醚菌酯悬浮剂中发现，聚羧酸盐分散剂可抑制晶型转变，6%添加量下热储析晶率≤8%。这可能得益于该类分散剂更强的空间位阻作用，能够抑制包括晶型转变诱导的晶体生长在内的不稳定性过程。
姚瑛利用X射线衍射（XRD）跟踪发现，吡唑醚菌酯悬浮剂在经历-10～54℃的5次冷热循环后，晶型转变率可达32%，同时析出晶体粒径从初始的2～5μm增大至10～20μm，直接造成制剂分层。
1.1.2 界面张力与分散稳定性
低熔点原药通常具有强疏水性，其与水相之间的界面张力较大（常高于30 mN/m），这严重阻碍了原药颗粒在水中的润湿与稳定分散，极易发生聚集和絮凝。华乃震的测定数据显示，氟乐灵、二甲戊灵与水之间的界面张力分别高达35.2、33.8 mN/m，远高于一般农药体系（25～30 mN/m）。过高的界面张力构成了显著的吸附能垒，致使常规分散剂难以有效铺展与锚定。为此，通过多组分协同的复配型分散剂来降低界面能，是提升吸附层致密性与牢固度的关键途径。
庄占兴等基于界面吸附理论的研究表明，当分散剂在单位原药表面的吸附量低于2.5 mg/m2时，吸附层力学强度不足，易于在颗粒碰撞中脱落，导致分散相聚集速率增加40%以上，制剂分层率超过15%。
1.1.3 流变特性异常
理想的农药悬浮剂应呈现假塑性流体特征，具有一定的屈服值和适宜的黏度，以抵抗颗粒沉降的同时保证良好的倾倒性与喷雾性。然而，低熔点农药悬浮剂的流变性质对温度极为敏感。沈娟的研究指出，其表观黏度随温度升高而急剧下降，温度每上升10℃，黏度下降幅度可达30%～40%，从而显著加速颗粒的沉降速率。
李亚婷在25%吡唑醚菌酯悬浮剂稳定性研究中进一步证实，pH值也会影响流变特性，pH 6时体系假塑性最显著（剪切稀化指数0.42），黏度稳定性最佳，而pH＜4或pH＞8时，黏度波动幅度增加20%以上。
1.2 化学稳定性挑战
低熔点原药的分子结构往往对热、氧、水分等环境因素较为敏感，在加工和储存中易发生氧化、水解等化学降解，导致有效成分含量下降，甚至生成毒性更高的副产物。王娜对大黄素甲醚的研究发现，该原药在pH＜5或pH＞9的介质中水解反应明显加速，水解速率常数（0.02～0.05）/d显著高于常规农药。李亚婷对25%吡唑醚菌酯悬浮剂的研究进一步补充，pH 6时吡唑醚菌酯14 d降解率仅3%，而pH 4或pH 9时降解率分别达12%和15%。
此外，制剂中助剂与原药的相容性也是影响化学稳定性的关键因素。张丽萍发现，某些萘磺酸盐甲醛缩合物类分散剂可能与特定原药发生相互作用，加速其水解，如可使二甲戊灵在悬浮体系中的半衰期从180 d缩短至90 d；许如芳等在15%炔草酯可湿性粉剂研究中也观察到类似现象，萘磺酸盐分散剂会加速炔草酯的酯键断裂，该结论对低熔点农药悬浮剂的助剂选择具有警示意义。
1.3 加工工艺制约
1.3.1 砂磨工艺的矛盾平衡
传统湿法砂磨工艺在追求粒径细化（通常目标为D90＜5μm）以提升悬浮稳定性的同时，会因研磨介质与物料的剧烈碰撞摩擦产生大量热量。对于低熔点原药，此类局部高温极易导致颗粒表面软化甚至熔化，引发“膏化”现象，从而降低研磨效率并破坏粒径分布。
乔利东的工业化试验表明，将吡唑醚菌酯的研磨目标粒径从10μm降至5μm以下时，其因熔化导致的损失率从12%显著升高至40%。传统砂磨易因产热导致原药熔化，四川润尔科技的研究指出其研磨腔体温度可达50～60℃。这一矛盾在早期尤为突出，当时悬浮剂研磨多采用简易的搅拌设备，效率低且控温能力差，难以满足低熔点体系的加工要求。
为应对这一挑战，近年来低温砂磨机、双锥砂磨机等先进设备逐渐推广应用，通过强化冷却系统与优化研磨参数，显著改善了过程的温控能力与效率。
1.3.2 复配制剂的兼容性问题
在实际应用中，将不同作用机制的低熔点农药进行复配是提高防效、延缓抗性的常见策略。然而，不同原药之间理化性质（如熔点、极性、溶解度参数）的差异，会带来严重的兼容性挑战。
张小军以苯醚甲环唑与丙环唑的复配为例进行研究，发现由于2者物态差异（苯醚甲环唑熔点76℃，丙环唑常温下为液态），在砂磨过程中液态丙环唑可能包裹苯醚甲环唑颗粒，形成非均相凝聚体，影响制剂稳定性。马超等在研制38%吡唑醚菌酯·啶酰菌胺悬浮剂时遇到稳定性问题，发现由于2种原药理化性质差异较大，在分散过程中易引起分散相选择性聚集，导致制剂稳定性下降。研究通过优化配方和工艺参数，有效解决了这一问题。
1.3.3 配方优化的复杂性
一个高性能低熔点农药悬浮剂配方是一个复杂的微系统，包含原药、分散剂、润湿剂、抗冻剂、消泡剂、防腐剂等多种组分。各组分之间存在着协同或拮抗作用，其配方需要精细优化。
张国生强调，配方研发的核心在于分散剂的科学筛选与精准定量。余枭合成了系列梳状阴离子分散剂，研究发现当其在二甲戊灵悬浮剂中的用量从3%增加至5%时，制剂分层率从20%显著改善至5%；但用量超过5%后，会因过度吸附导致体系黏度异常升高，流动性变差。
2 低熔点农药悬浮剂的创新技术路径
为应对上述挑战，国内外研究者从分子调控、剂型创新、工艺革新等多角度出发，发展了一系列行之有效的技术策略。
2.1 共晶制备技术
共晶技术通过活性成分与配体分子间的非共价键作用（如氢键、π-π堆积、范德华力），形成具有全新晶体结构及理化性质的超分子复合物，为从根本上解决低熔点原药的物理不稳定问题提供了革命性思路。
2.1.1 共晶制备方法
适用于农药共晶的制备方法主要包括溶液结晶法、熔融冷却法及悬浮共结晶法等。靳沙沙采用溶剂挥发法，以乙醇为溶剂，在60℃下将吡唑醚菌酯与烟酰胺溶解，控制搅拌与冷却速率，成功制备了吡唑醚菌酯-烟酰胺共晶，其熔点提升至77℃。屈海彬等则开发了一种多步悬浮共结晶工艺，通过精确控制降温程序、搅拌强度及配体投加量（原药质量的20%～30%），使所得杀菌剂共晶的悬浮稳定性提升3倍，且有效成分释放速率提高2倍。熔融冷却法工艺简单，但对热量（包括熔融温度、保温时间和冷却速率）控制要求极高，特别适用于组分间熔点相近的体系；若组分熔点差异较大，易导致选择性凝固和相分离，显著降低制剂稳定性。
共晶规模化制备流程 基于液相辅助研磨法的公斤级共晶生产流程，通过控制研磨频率（30 Hz）、溶剂用量（20μL/g）和干燥温度（30℃），可实现收率≥92%的规模化生产，解决实验室制备与工业应用的衔接问题（见图1）。
图1 不同批次规模下苯醚甲环唑-甲基硫菌灵（DZ-TM）共晶的规模化制备方法
注：(a) 2 g规模下采用不锈钢研磨罐进行机械研磨；(b) 2 g规模下在50 mL烧杯中进行浆态结晶；(c) 40 g规模下在500 mL烧杯中进行浆态结晶；(d) 200 g规模下在2,000 mL烧杯中进行浆态结晶；(e) 2 g规模机械研磨产物与2、40、200 g规模浆态结晶得到的最终共晶产物。
2.1.2 共晶配体的筛选原则
共晶配体的筛选需遵循3项核心原则：（1）分子相容性：配体与原药应具有互补的分子识别位点和相近的溶解度参数，以确保共晶稳定形成；（2）安全性与合规性：配体本身应低毒、可降解，符合农药助剂的相关法规要求；（3）功能增效性：理想的配体不仅能改善原药物理性质，还能带来协同增效、降低用量、诱导植物抗性等附加性能。如靳沙沙筛选的烟酰胺配体，不仅能与吡唑醚菌酯稳定结合，其自身还具有植物健康激活作用，使共晶制剂对水稻纹枯病的防效额外提升15%。
2.1.3 共晶技术的应用效果
共晶技术能显著优化低熔点农药的制剂加工性与应用性能。靳沙沙制备的吡唑醚菌酯–烟酰胺共晶，熔点较原药提升23℃，热储析晶率从原药的28%大幅降至3%。屈海彬等报道的杀菌剂共晶，其悬浮率长期保持在98%以上，并通过了严格的冷热循环稳定性测试。
2.2 加工工艺优化
2.2.1 砂磨工艺的改进
针对传统砂磨的产热问题，“低温砂磨”技术应运而生。其核心改进包括：（1）强化冷却系统：采用双腔体设计，优化冷却流道，确保研磨腔温度始终低于原药软化点（如控制在30～35℃）；（2）引入低温介质：添加乙二醇乙醚、丙二醇等冰点低的分散介质，降低体系黏度与熔点；（3）优化研磨参数：使用更小粒径的研磨珠，并匹配适宜的搅拌转速，以减少无效摩擦生热。
江苏耘农化工有限公司在专利中进一步优化该工艺，采用复合分散剂（木质素磺酸盐与聚羧酸盐按2∶1复配）与分段冷却（先35～40℃预冷10 min，再25～30℃持续冷却）结合，将20%吡唑醚菌酯悬浮剂的砂磨熔化率控制在5%以下。应用该技术后，20%吡唑·噻呋酰胺悬浮剂生产中的原药熔化率从40%以上降至8%以内，产品合格率提升至95%。
此外，Ganapathy等提出的熔融悬浮技术，将吡唑醚菌酯在58～60℃下搅拌分散，配合硅烷偶联剂KH-550改性，也能有效减少熔化团聚，研磨损失率降至15%以下；苏君一对比湿法砂磨与熔融乳化工艺，发现湿法砂磨产品虽能耗低，但熔融乳化法制备的25%吡唑醚菌酯悬浮剂悬浮率更高（95% vs. 92%），需根据产业化需求选择。
2.2.2 复配工艺的创新
针对苯醚甲环唑与丙环唑的复配兼容性矛盾，张小军提出“分步制备-复合调节”工艺：先将苯醚甲环唑通过砂磨工艺研磨至目标粒径，制备成稳定悬浮剂；丙环唑则采用乳化工艺制备成水乳剂，避免砂磨对其剂型特性的破坏；再向2种剂型的混合体系中添加特制的界面相容剂（如特定结构的表面活性剂），并通过高压均质进行均一化处理，最终使30%苯醚甲环唑·丙环唑悬乳剂的分层率从25%成功控制在5%以下。
马超等则针对高熔点、低熔点差异大的复配体系，开发了“溶剂预分散-乳化均质”工艺，先将高熔点原药溶于少量环保溶剂中，再与低熔点原药的研磨液进行乳化混合，从而获得均匀稳定的复配悬浮体系。
2.3 助剂创新应用
助剂是悬浮剂配方的“灵魂”，其创新对于改善低熔点体系至关重要。
2.3.1 分散剂的创新与应用
新一代分散剂致力于实现高效吸附与强空间/静电稳定。余枭设计的梳状阴离子分散剂，因其多锚定基团与亲水长链结构，在原药表面的吸附量高达3.5 mg/m2，显著提升了二甲戊灵悬浮剂的长期储存稳定性，其机理示意图如图2。孙宇开发的木质素基纳米微球分散剂，不仅分散性能优异，还兼具紫外屏蔽功能，可将苯醚甲环唑的光解率降低35%。
图2 分散剂有效分散二甲戊灵机理示意图
Yang等研究发现，聚羧酸盐terpolymers的烷基侧链长度对分散效果影响显著，C12侧链的聚羧酸盐较C8侧链能更有效抑制二甲戊灵颗粒团聚，热储（54℃，14 d）粒径增长从12%降至5%。犹龙海在可分散油悬浮剂配方筛选中发现，萘磺酸盐甲醛缩合物与有机硅复配分散剂可显著降低低熔点原药的界面张力，对丙草胺的界面张力从34.5 mN/m降至28.2 mN/m，该结论对悬浮剂分散剂选择具有参考价值；李学明在35%吡唑醚菌酯悬浮剂中进一步证实，6%聚羧酸盐分散剂不仅能控制析晶率（≤8%），还可使悬浮率达96%，热储分层率＜3%。
2.3.2 复合助剂的协同作用
单一助剂难以应对所有挑战，科学的复配协同是关键。张国生指出，一个优化的复合助剂体系应遵循一定的配比规律，如分散剂与润湿剂的质量比常为3∶1至4∶1，并需辅以适量的抗冻剂、防腐剂等。孙才权等在32.5%苯菌·苯醚甲悬浮剂中，采用分散剂T36（4%）、润湿剂十二烷基苯磺酸钠（1.5%）、抗冻剂乙二醇（5%）的复合体系，使制剂热储悬浮率达88%。杜金锋通过系统筛选，证实了由特定梳状分散剂、润湿剂、甘油和苯甲酸钠构成的复合体系，能使低熔点悬浮剂顺利通过苛刻的热储与冷热循环稳定性测试。
2.4 AI辅助研发技术
人工智能（AI）的引入正重塑农药制剂研发范式，通过机器学习与计算化学，AI平台能够利用高通量预测原药与配体间的共晶形成能力、模拟界面吸附过程、优化配方组分与工艺参数。如已有平台成功预测烟酰胺为吡唑醚菌酯的优选共晶配体，与实验结果高度吻合，可大幅缩短研发周期。AI辅助研发实现了从“试错法”到“预测设计”的跨越，为攻克低熔点农药悬浮剂等复杂配方难题提供了颠覆性工具。
3 总结与展望
低熔点农药悬浮剂的技术突破是农药剂型向水基化、功能化、绿色化升级的核心环节，更是全球农业可持续发展的重要支撑，本文通过系统梳理该领域的研究进展与产业实践，明确了“挑战−技术−转化”的核心逻辑，为后续研究与产业化提供了全景式参考。
低熔点农药悬浮剂的研发本质是解决“原药理化特性与加工/应用需求”的矛盾，其核心挑战集中于物理层面的晶型转变、分散不稳与流变异常，化学层面的易降解特性与助剂相容性问题，以及工艺层面的砂磨产热控制、复配兼容与配方优化复杂性，这些挑战相互交织，导致产品稳定性与合格率长期偏低，制约了低熔点农药的优势发挥。
针对上述问题，国内外已形成以共晶技术为核心、工艺优化与助剂创新为支撑、AI辅助研发为赋能的多维度技术体系：共晶技术从分子层面重构晶体结构，使原药熔点提升15%～25%，从根源上改善热稳定性；低温砂磨、智能复配等工艺优化技术，将砂磨熔化率控制在5%以下，解决了工业化生产的核心痛点；新一代绿色助剂通过高效吸附与协同作用，显著提升分散稳定性与应用防效；产业化实践表明，这些技术的集成应用可使悬浮剂产品合格率提升至95%以上，同时降低环境风险40%～60%，兼具显著的技术价值与社会经济效益。
尽管低熔点农药悬浮剂的研发已取得系列突破，但在技术深度、产业化转化与可持续性方面仍存在诸多待探索的领域，未来可聚焦以下方向开展深入研究：
1) 在技术创新的深化与跨学科融合方面，共晶技术需进一步拓展生物基配体库，利用分子模拟技术精准设计共晶结构，实现“熔点提升−溶解速率−生物活性”的协同优化，探索共晶与其他技术的耦合应用，同时突破共晶规模化生产的连续化工艺与质量均一性控制技术节点。
2) 工艺层面应聚焦低碳化改造，开发低能耗研磨设备与原子经济性工艺，助剂领域重点发展生物基、可降解多功能助剂，借助界面化学与流变学表征技术深入解析助剂与原药的相互作用机制。
3) AI辅助研发需构建“分子设计−工艺参数−应用效果”的多尺度联动模型，搭建行业共享大数据平台，实现全流程智能化预测。
4) 在产业化转化的关键突破点上，需建立精准的放大方法论，优化设备适配性与工艺参数，完善行业标准，明确关键质量指标及检测方法，通过规模化生产降低成本，推动绿色助剂国产化替代，开发场景化专用剂型，提升农户认知度与接受度，同时加强政策激励与“产学研用”深度协同，构建高效产业生态。
5) 在可持续发展愿景方面，随着多学科交叉融合的深入，低熔点农药悬浮剂有望在未来5～10年实现市场占比从当前约15%提升至30%以上、产品性能跨越式发展、产业模式向“绿色研发−低碳生产−精准应用”转型的3大跨越，我国在该领域已积累显著优势，未来通过持续创新，有望在全球绿色农业变革中输出中国技术方案与标准，提升国际竞争力，为保障全球粮食安全与生态安全、实现“碳中和”目标作出重要贡献。
