敌稗(propanil),即N-3,4-二氯苯基丙酰胺,纯品为白色针状结晶,是一种酰胺类高选择性触杀型除草剂,主要用于水稻秧田或直播田,是防除稗草的特效药。目前国内市场敌稗剂型以乳油为主,另有少量水分散粒剂、可湿性粉剂和可分散油悬浮剂。其中,乳油剂型需使用大量芳烃溶剂、环己酮、异佛尔酮等有机溶剂,不仅浪费资源,还会降低药剂对水稻的安全性;可湿性粉剂和水分散粒剂为固体剂型,在加工和使用过程中会产生粉尘,危害生产者和使用者的身体健康。35%敌稗悬浮剂以水为分散介质,不含有害溶剂,防效优异,对水稻安全性高,且对环境友好。
1 材料与方法
1.1 供试材料
原药:97%敌稗原药(宁夏蓝田农业开发有限公司)。
制剂:34%敌稗乳油(自制);80%敌稗水分散粒剂(自制);80%敌稗可湿性粉剂(自制)。
助剂:聚羧酸盐分散剂SP-27001(江苏擎宇化工科技有限公司),聚羧酸盐分散剂TERSPERSE® 2700(美国亨斯曼公司),萘磺酸盐分散剂Morwet D425、EO/PO嵌段聚醚Ethylan NS-500LQ(诺力昂公司),萘磺酸盐分散剂Supragil MNS/90(索尔维公司),EO/PO嵌段聚醚Pluronic PE10500、苯酚缩合物磺酸盐分散剂Tamol DN(巴斯夫公司),硅酸镁铝(苏州国建慧投矿物新材料有限公司),黄原胶(阜丰集团有限公司);防冻剂:乙二醇、丙二醇、丙三醇、尿素(上海展云化工有限公司);其他材料:有机硅消泡剂SAG 630(迈图高新材料集团),卡松(南京古田化工有限公司)。
1.2 仪器与设备
BT-9300ST激光粒度仪(丹东百特仪器有限公司),LC-1260型高效液相色谱仪(美国Agilent公司),9140A恒温培养箱、LRH-50CB低温培养箱、BPHJ-120B高低温培养箱(上海一恒科技有限公司),BP211D型电子天平精度(0.01 mg,德国Sartorius公司);KQ-400B型超声波清洗器(频率40 kHz,昆山市超声仪器有限公司);Milli-Q Reference型超纯水系统(美国Millipore公司);SHLX-2离心机(淄博三合仪器有限公司)。
1.3 试验方法
1.3.1 制剂的制备
按配方比例将水、分散剂、防冻剂、消泡剂和敌稗原药依次加入剪切釜中,经过剪切使原药完全分散到水中;再经过砂磨机研磨,使物料粒径达到D90≤6 μm;将砂磨后的物料剪切均匀,得到35%敌稗悬浮剂母液;检测母液中敌稗含量,并加入黄原胶母液(母液中黄原胶含量为2%)、卡松及剩余水,再次剪切均匀,即得35%敌稗悬浮剂。
1.3.2 三角坐标图法的应用
1.3.2.1 三角坐标图法介绍
三角坐标图法是在一个等边三角形中利用坐标来表示A、B、C 3种组分在体系中的组成,通过试验指标考核,最终确定A、B、C 3种物质最佳配比的方法,如图1所示。在三角形中虽然有很多点,但当配方筛选时,通常只选择有代表性的几个点,即1#、13#、16#、21#、33#、40#、43#、57#、62#、67#,然后考核试验指标,以确定较佳配方所在的区域。

图1 等边三角形坐标图法
1.3.2.2 试验因素
根据预试验结果,选择具有代表性的聚羧酸盐、萘磺酸盐和苯酚缩合物磺酸盐3种分散剂,作为配方的分散剂组成,通过三角坐标图法调整其在配方中的比例来制备样品。通过检测样品的粒径分布、悬浮率等,最终确定产品的分散剂组成。
1.3.3 技术指标检测
样品pH值测定参照GB/T 1601—2023;农药悬浮率测定方法参照GB/T 14825—2023;农药热贮稳定性测试方法参照GB/T 19136—2021;农药低温贮存稳定性测定方法参照GB/T 19137—2003;冻融稳定性测试方法:将样品密封在高阻隔瓶,置于高低温培养箱中,将温度设置40℃、8h和-10℃、16 h为1个循环,经过7个循环,测试悬浮剂的粒径,并记录D90。
1.3.4 田间药效试验方法
试验设计:共设13个处理(含空白对照),每处理重复3次,单个处理面积20 m2,按随机区组排列,具体处理见表8。施药时期为水稻2~2.5叶期,稗草3~4叶期。
施药方法:采用背负式电动喷雾器进行茎叶均匀喷雾,亩用水量15 kg/667 m2。
安全性调查:药后3 d、10 d,目测观察水稻有无药害症状(如褪绿、灼烧、畸形等),并于药后10 d对每小区随机测量10株水稻株高。
防效调查:药后10 d,每小区随机选取3个点,每点0.25 m2,调查残留稗草株数,按以下公式计算株数总防效:
株数总防效(%)=(1-处理区杂草数量/对照区杂草数量)×100%。
2 结果与分析
2.1 助剂筛选
2.1.1 润湿分散剂初筛
采用单因素试验法筛选润湿分散剂,具体筛选结果见表1。
表1 分散剂筛选及粒径测试结果

由表1可见,处理2、处理3和处理4热贮后的粒径明显大于处理1;处理5和处理6热贮后的粒径增大更为明显,且流动性变差。处理1,即当润湿分散剂组合为2% TERSPERSE® 2700+2% Morwet D425+2% Tamol DN时,其悬浮率最高,且热贮后粒径相对稳定。
2.1.2 润湿分散剂比例选择
选择3种不同类型的分散剂TERSPERSE® 2700、Morwet D425和Tamol DN作为35%敌稗悬浮剂的分散剂,并且总用量为6%,采用三角坐标图法确定3种分散剂的最佳比例。根据质量比,采用三角坐标图法分别将1#、13#、16#、21#、33#、40#、43#、57#、62#、67#所代表的配方配制成样品。不同配方35%敌稗悬浮剂的性能指标见表2和表3。
表2 不同配方35%敌稗悬浮剂的初始性能指标

由表2可知,不同配方所制备的35%敌稗悬浮剂,粒径D90均在5.2~5.5μm,悬浮率均为98%~100%。
表3 不同配方35%敌稗悬浮剂热贮与冻融后的性能指标

由表3可知,33#、40#、44#样品热贮、冻融后D50和D90变化相对较小,其中D90由热贮前的5.2~5.5μm,到热贮后的7.4~7.9μm,再到冻融后8.4~8.5μm;其他处理热贮后D90增至12.5~14.5μm,冻融后增至9.6~13.5μm。此外,33#、40#、44#样品热贮后悬浮率为98%~99%,而其他处理热贮后悬浮率降至94%~97%。
同时综合考虑助剂的性价比和原料来源,选择40#作为配方的润湿分散剂组合,进一步筛选配方的增稠剂和防冻剂。
2.1.3 增稠剂的筛选
黄原胶可以显著提高悬浮剂的黏度,有效抑制分层和沉淀现象,但其用量增加会明显降低悬浮剂的入水分散性。硅酸镁铝的增稠性不及黄原胶,但是对悬浮剂的入水分散性影响相对较小。因此,为了达到理想的入水分散性和贮存稳定性,需要通过试验确定黄原胶和硅酸镁铝的用量。表4为不同增稠剂用量下热贮14 d后,35%敌稗悬浮剂的析水率和入水分散性试验结果。
表4 增稠剂筛选及试验结果

由表4可见,增稠剂选用0.15%黄原胶和0.5%硅酸镁铝的制剂配方,稳定性最好,并且该配方在热贮过程中未发现析水现象,流动性良好。故筛选0.15%黄原胶+0.5%硅酸镁铝作为35%敌稗悬浮剂的增稠剂。
2.1.4 防冻剂的筛选
考虑到不同防冻剂对敌稗的溶解性存在差异,且可能对敌稗的粒径增长产生一定影响,选择乙二醇、丙二醇、尿素作为配方中的防冻剂进行试验,结果如表5所示。
表5 防冻剂筛选及粒径结果

由表5可见,随着乙二醇、丙二醇和尿素用量的增加,样品热贮后粒径均有一定程度的增长,但丙二醇的增加幅度最小。可见,丙二醇作为敌稗悬浮剂的防冻剂,对悬浮剂的粒径增长影响最小,且可以满足低温稳定性要求。综合考虑低温稳定性、热贮稳定性和成本,最终选择4%丙二醇作为防冻剂。
2.2 配方的确定及技术指标
2.2.1 配方的确定
在确定35%敌稗悬浮剂配方时,考虑原材料来源、价格及加工便捷性,选择最佳配方为:敌稗35%、TERSPERSE® 2700 1.2%、Morwet D425 3.6%、Tamol DN 1.2%、消泡剂SAG 630 0.2%、丙二醇4%、卡松0.15%、黄原胶0.15%、硅酸镁铝0.5%、水余量。
2.2.2 质量技术指标检测
根据悬浮剂的检测要求,对按照最佳配方所制备的35%敌稗悬浮剂在常温、热贮和低温贮藏条件下进行质量检测,结果见表6。
表6 35%敌稗悬浮剂指标检测结果

2.2.3 质量控制指标
35%敌稗悬浮剂质量控制指标见表7。
表7 35%敌稗悬浮剂质量控制指标

2.3 田间药效试验
试验地概况:2025年6月26日,在江西省瑞昌市白杨镇进行试验。试验田土壤类型为水稻土,有机质含量3.3%,pH值5.5。前茬作物为油菜,田间稗草发生较为均匀。
用水量:15 kg/667 m2,单个小区面积20 m2。
施药时期:水稻2~2.5叶期,稗草3~4叶期。
分别于药后3 d和10 d对水稻安全性和稗草防效进行调查,结果见表8。
从表8可见,35%敌稗悬浮剂相较于34%敌稗乳油,对2叶期水稻安全性更好、对稗草的防除更彻底,且不易反弹。此外还可以看到,80%水分散粒剂和80%可湿性粉剂的安全性与35%敌稗悬浮剂相当,但是前两者对稗草的防效较差,可能是由于该2种剂型通常采用气流粉碎机加工,粒径D90约15μm;而35%敌稗悬浮剂通常采用卧式砂磨机加工,粒径D90约为5μm,粒径更小,在使用过程中分散更为均匀,且更利于杂草吸收。
表8 不同剂型敌稗对水稻安全性及除草效果对比

3 结论
本研究成功开发了一种稳定的35%敌稗悬浮剂,其最优配方为:敌稗原药35%、TERSPERSE® 2700 1.2%、Morwet D425 3.6%、Tamol DN 1.2%、消泡剂SAG 630 0.2%、丙二醇4%、卡松0.15%、黄原胶0.15%、硅酸镁铝0.5%、水余量。该制剂在热贮和冻融条件下性能稳定,田间试验表明其防效与安全性均优于传统乳油和水分散粒剂。
