配方的五个趋势
2012年7月12日 George B. Beestman 博士
Beestman 配方咨询
最直接影响配方设计师的趋势是活性杀虫化合物从小的、稳定的、广谱的分子演变为具有特定活性、化学不稳定性和高成本的大的、复杂的分子。这些化合物通常与一种或多种其他化合物组合成协同组合。可单独配制成基于乳液的配方的液体和可熔化合物现在必须与通常配制成精细悬浮在水中的晶体的结晶固体化合物结合。这些复杂的配方有望易于使用、保质期长且对环境无害。溶剂必须是非挥发性的。惰性物质必须安全无毒。
表面活性剂供应商配方师和工业农药生产商配方师之间的密切合作确保新工具不断出现在配方师的工具箱中。开发的聚合物可稳定农药晶体的悬浮液，增加化合物的水溶性，提高化合物的功效，增加化合物的系统性，并使现代复杂配方中的水相与有机相相容。其他聚合物将化合物保留在叶子上并增加非常疏水的分子在土壤中的流动性。精细分散的农药的稳定悬浮液必须在容器和喷雾罐中保持完全分散。
紫外线吸收剂被添加到配方中并直接涂在农药颗粒上。基于糖和其他天然产品的乳化剂是可用的。乳化剂、聚合物和助剂为液体配方增加了粘弹性，以便于使用、从容器中干净地倒出，以及从喷涂设备中更彻底地清理。继续开发提高草甘膦功效的乳化剂和聚合物。
其他聚合物和乳化剂可用于使草甘膦与现在与草甘膦结合使用的许多联合除草剂相容。减少农药挥发性和脱靶运动的佐剂和聚合物不断涌现。颗粒状载体已经从磨碎的、煅烧粘土、不规则颗粒演变为细粉状颗粒，这些颗粒被设计成高度吸附的球形无粉尘颗粒状载体。
■ 种子包衣
农药化合物应用的一个主要趋势是通过包衣到种子上。几乎所有揭示新杀虫剂化合物的专利和专利申请都将包含引用其在种子上的应用的声明。
甚至新的除草剂化合物专利和应用也参考了种子包衣。正在创建专门用于种子的配方。同样，聚合物被证明是有用的种子包衣制剂佐剂，就像它们通常被用来增强制剂一样。货架稳定的液体和干燥配方类型专为包衣种子而设计。热固性聚合物、超支化聚合物和结构化聚合物用于将化合物固定在种子表面。
聚合物可用于在施用杀虫化合物之前包衣种子，使得那些化合物对种子没有植物毒性。聚合物蜡已用于促进种子在应用中的流动。具有反应功能的聚合物在种子表面交联形成薄膜，将杀虫剂结合到种子表面。活细胞接种剂早已应用于种子。细胞存活所必需的天然材料现在与聚合物和佐剂相结合，用于更强大的种子处理。
■ 液体制剂
杀虫剂或其盐很少能充分溶于水以形成浓缩到足以在商业上可行的水溶液。草甘膦和植物生长素类除草剂除外。正在开发制剂佐剂以增强和增加草甘膦生物功效的速度。并且，如前所述，使化合物与草甘膦相容。
聚合物和佐剂可用于减少生长素除草剂在草甘膦中的晶体生长，并减少这些除草剂的挥发以减少脱靶运动。与草甘膦结合使用时防止磺酰脲类化合物降解的佐剂正在出现。
微囊化农药也成功地悬浮在草甘膦水性制剂中。耐受草甘膦和盐溶液盐度的乳化剂和聚合物正在不断发展。
水不溶性杀虫剂也更常见。正在从天然资源中开发新的溶剂来溶解和释放这些杀虫剂。这些溶剂具有低挥发性和高溶解度。越来越多的溶剂组合被用于生产复杂现代农药的稳定配方。
正在开发微乳液和凝胶制剂。微乳液是光学透明的热力学稳定体系，在微乳液制剂中用作助剂和农药载体。这些制剂的保质期和自发性需要新的乳化剂和辅助剂。结晶固体农药粉末通常被研磨成小尺寸并悬浮在水中。然而，正在开发基于溶剂的杀虫剂悬浮液，特别是对于易水解的杀虫剂。
结晶粉末农药的悬浮液与溶解的复合农药化合物结合成更复杂的制剂。正在开发聚合物以保持农药颗粒悬浮在包装中和在喷雾罐中稀释时。通过使用新型悬浮聚合物和新的研磨技术，悬浮液配方中的最终粒径正在减小。
■ 干式配方
像颗粒肥料一样施用的传统颗粒配方仍然是一些种植者偏爱的利基配方类型。颗粒制剂的创新包括在与水接触时分散成更小颗粒或在与水接触后形成薄膜的颗粒。已经制备了可降低农药化合物对草坪的植物毒性的改性粘土颗粒载体。可提供来自有机天然材料的非粘土颗粒载体。
大多数颗粒制剂是为喷雾应用而制备的水分散性颗粒。新的聚合物和佐剂将粉末粘合在一起，形成无尘颗粒，在水中迅速分散成可喷涂的微米级初级颗粒。这些悬浮化合物悬浮在水中，附着在树叶上并提供高单位活性。这些颗粒可以保存化学不稳定的化合物，从而延长保质期。
■ 控释
液体和低熔点农药的微胶囊化是目前常用的技术。当溶解在溶剂中时，结晶固体农药也被微囊化。微囊化的创新不断发展。聚合物用于减缓结晶，以便在化合物结晶之前形成壳壁，从而使农药能够在较低温度和较少溶剂的情况下成功包封。未胶囊化农药与微胶囊化农药相结合。缓释微胶囊与速释微胶囊相结合，以实现活性成分的最佳时机或将安全剂化合物与活性杀虫化合物分开。在乳化农药进行微囊化之前将氨基酸添加到水相中，从而产生纳米尺寸范围的乳滴，并产生纳米胶囊。
不可能直接涂覆农药结晶粉末的每种粉尘规格，因为小到具有生物活性的农药颗粒不能在空气中流化以分离颗粒以将聚合物沉积到它们的表面上。它们小到足以开始呈现液体流动特性。当这样的微小颗粒悬浮在水中时，涂层聚合物形成许多微小颗粒的基质，形成对于喷涂应用而言太大的珠粒。不同于普通流化床包衣的加工技术现在可以直接包衣农药结晶微粒。悬浮在水中的单个微粒的涂层也已经实现。结构聚合物可用于悬浮细颗粒，以便在水中研磨至微米尺寸范围的农用杀虫剂。然后，结构聚合物交联到农药晶体表面。聚合物用于确保涂层聚合物沉积到悬浮在水中的微小颗粒的表面上，而不是形成具有多个小晶体的珠子。
挤出成薄膜、网状物、纳米纤维和纳米管的聚合物用于控制农药的释放。聚合物纳米颗粒和聚合物乳胶颗粒也用作杀虫剂的载体以控制释放速率。在农药存在的情况下合成的聚合物形成聚合物组合物，这些聚合物组合物是特定农药的分子印记。这些分子印迹聚合物在农药配方中的应用越来越广泛。皮克林乳液是油在水中的悬浮液，由覆盖油滴表面的微小无机颗粒而非乳化剂制成。当使用反应性乳化颗粒时，这些颗粒可以交联形成无机壳壁。因此产生无机壳壁以保护化合物免受紫外线照射。
结论
本文的内容是从 2011 年的美国专利和专利申请中收集的趋势和发展的快照。每项专利都可以在 www.beestmanconsulting.com 上找到。本文仅涵盖现代配方设计师面临的部分挑战。正在创造新的乳化剂、佐剂和溶剂来解决更困难的配方挑战。纳米技术和刺激反应涂层的发展正在兴起。当我们回顾过去 10 年的配方时，我们会对最近的发展感到惊讶。我相信，当我们 10 年后再次回顾今天的技术时，我们会再次惊叹于这些进步。
George Beestman 博士是国际公认的农药制剂化学家，在孟山都公司工作 21 年，在杜邦公司工作 10 年，目前是 Farm Chemicals International 的农药制剂顾问和编辑顾问。他拥有 10 项美国专利，包括高浓度微囊化和精细结晶颗粒包衣方面的开创性专利。他撰写了四本书章节，并且是三本 Formulation Symposia 书籍的编辑。可以通过他的网站 www.beestmanconsulting.com 联系到他。
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