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開題報告的立題依據
我國農藥制劑加工使用現狀:
我國是農業大國,也是農藥生產大國,僅07年國內共完成農藥產量173.1萬噸 (按有效成分計),出口農藥實物量47.7萬噸,農藥使用量高達125.4萬噸[1]。2007年殺蟲劑產量占全國農藥總產量的35%。除草劑占32%,僅這兩大類農藥已經占領了農藥市場的絕大部分。我國農藥原藥起步晚但發展的速度較快,從上個世紀70年代開始,至今已經歷了第一代高毒農藥時期,第二代低毒高效類農藥原藥和第三代超高效農藥。農藥制劑的發展也在穩步提高,原藥品種與制劑比已達到 1:10。但是無論在制劑數量上和產量上,均以乳油和可濕性粉劑等老劑型為主,因此我國乳油劑型的比例比美、英、法、日等國高得多。例如國外一些非乳油劑型的農藥產品如滅多威、噠螨靈等在我國也被加工成乳油,據測算,乳油劑型的農藥在農田施藥后有1/3農藥流失,造成嚴重的二次污染;同時每年生產農藥乳油的苯、甲苯、 二甲苯、甲醇等有機溶劑的耗用量巨大,且這些溶劑閃點低、易揮發、對人體毒害較大;同時也給包裝、運輸、儲存、使用帶來了一系列的困難[2]。
我國農藥劑型乳油、可濕性粉劑等老劑型的使用現狀。
據國際農藥制造商協會聯合會(GIFAP)公布的資料,目前有62種劑型.我國目前已登記的農藥劑型已有50余種,但無論從制劑數量上,還是從制劑產量上,乳油、可濕性粉劑兩種劑型制劑占有相當大的比重。據統計,1998年我國農藥制劑獲得登記的品種達1968種 ,其中乳油919種 ,可濕性粉劑447種 ,分別占總量的46.7%和22.7%,如以產量計算 ,則比例更大[3]。
乳油、可濕性粉劑等老劑型均存在嚴重的環境問題。乳油生產中需要耗用大量的有機溶劑如苯、甲苯、二甲苯、甲醇等,易對環境造成污染,且有機溶劑有增加農藥滲入動、植物和人體內的作用,如使用不當,容易造成藥害和人畜中毒。隨著石油及其產品價格的不斷攀升,有機溶劑價格大幅度的提高,乳油的生產成本也在增加,這也在一定的程度上增加了農民的負擔。可濕性粉劑在加工及使用時,粉塵飛揚,造成環境污染、隨著世界經濟一體化,農產品必然面臨全球競爭。農產品品質和農藥殘留問題便是影響農產品競爭力的最主要限制因素。我國是高毒農藥生產大國,僅高毒有機磷殺蟲劑就占全國農藥總產量的1/3以上 ,而有機磷農藥劑型又多為乳油,因此,在進行有機磷農藥品種調整,用低毒安全品種替代高毒品種的同時,尤其有必要通過劑型改造,積極向水基性農藥、水可分散固體型、控制釋放型、綜合功能型方向發展[4]。
農藥劑型加工是農藥工業的重要組成部分,也是農藥商品化的最后一步。農藥由工廠合成的農藥原藥包括原粉和原油,是一類特殊的化學藥物,大多數不能直接使用,必須經過特定的加工過程形成一定形態的制劑才能夠應用。原藥通過加工,其生物學效果和經濟效益顯著,愈來愈受到重視。尤其是近年來農藥新品種的開發周期長、耗資大、難度高,一些企業致力于農藥加工的研究與開發,推動了農藥加工工業的發展。農藥劑型的開發主要是根據農藥原藥的理化性質研究出適合的劑型,達到防治的目的,其次是滿足不同施藥技術對農藥分散體系的要求,最后研制出的劑型經過生產加工包裝形成商品,便于流通。農藥劑型與施藥技術間有著密切的聯系,相互依賴又相互促進。劑型的好壞直接影響農藥的效果和應用,特別是當今時代,超高效農藥的誕生和環保的要求,給農藥劑型提出了更高的要求[5]。根據國際農藥劑型的研究動向和發展趨勢,今后農藥劑型將朝著低毒化、水性化、粒狀化、控制釋放化、多功能化方向發展。一些安全、經濟、省力的劑型正在研究并已有應用,他們將代替那些對環境污染嚴重、毒性高、用量大的劑型。過去占統治地位的劑型—乳油(EC)、可濕性粉劑(WP)、粉劑(DP)和顆粒劑(GR)愈來愈受到沖擊[6]。
農藥發展趨勢
目前以高效、安全、經濟和方便為目標的農藥新劑型的研制已經逐步興起,這些新劑型在今后一段時間必將逐步取代那些污染大的傳統劑型。今后我國農藥劑型的發展方向主要有以下幾個方面:①水性化。指的是以水為基質制備的農藥劑型 ,如懸浮劑、水乳劑、微乳劑等。②粒狀片狀化。指的是農藥以顆粒、片狀的形式進人市場,如水分散粒劑、泡騰片劑等。③緩釋化。指的是農藥在使用時緩慢釋放,如微膠囊劑。④安全化。隨著人們環保意識的提高,各國紛紛從立法的角度對農藥的發展進行了種種限制,對現有的品種進行低毒化新劑型的開發已成為當前的熱點研究課題。⑤專用化。全球非農用或非大田用農藥的市場已達70億美元以上,約占世界農藥市場的23%左右。其中包括家庭及花園用藥,草坪及高爾夫球場用農藥,商業及公共場所用藥 ,道路、 機場、 鐵路、水路等雜草用藥,森林、木材等其它用途等。⑥省力化。劑型發展的另一個主要方向是向省力化方向發展 ,特別是水田噴灑的殺蟲劑、殺菌劑和除草劑[6]。
幾種新農藥劑型介紹:
1.懸浮劑
農藥懸浮劑為不水溶固體農藥或不混溶液體農藥在水或油中的分散體,是代表當代農藥制劑技術發展方向的一類重要劑型。其基本原理是在表面活性劑和其他助劑作用下,將不溶于或難溶于水的原藥分散到水中,形成均勻穩定的粗懸浮體系。懸浮劑主要由農藥原藥、潤濕劑、分散劑、增稠劑、防凍劑、 pH調整劑、消泡劑和水等組成。由于其分散介質是水,所以懸浮劑具有成本低,生產、貯運和使用安全等特點,而且可以與水以任意比例混合,不受水質、水溫影響,使用方便。與以有機溶劑為介質的農藥劑型相比,具有對環境影響小和藥害輕等優點。根據物理性狀,懸浮劑可以分為兩類:一是濃縮懸浮劑(SC),由不溶于水的固體原藥分散在水中制成,是最常見的懸浮劑品種;二是懸乳劑(SE),分散相由兩類原藥組成,一類為事先以有機溶劑溶解并乳化了的原油,一類為不溶于水的固體原藥,共同分散在水中,制成具有油相、固相和連續水相的多懸浮體系[7]。此外, 近年來發展起來的微膠囊懸浮劑和水基懸浮種衣劑等,雖然名稱不同,但從其分散原理看,也應屬于懸浮劑的范疇,只是前者分散相為微膠囊,后者是在懸浮劑的基礎上引入成膜劑而具有在種子表面成膜的功能[8-9]。
高品質的懸浮劑具有細的粒徑。一般l~3μm,平均90%粒徑小于5μm,高的懸浮牢(一般都在90%以上)和在作物葉面上有高的展著性和粘著性,使其藥效優于同品種的可濕粉劑。目前國內登記的農藥劑型品種已超過204個,國外農化公司2004年在我國登記的懸浮劑品種有64個,而且今后發展趨勢還在不斷增長。懸浮劑在國內外農藥劑型中已成為基本劑型;同時也已逐步成為替代粉狀制劑和部分乳油的優良劑型之一[10]。
近幾年來注意到懸浮劑有朝著加工高濃度懸浮劑方向發展的趨勢,國外農化公司2004年在我國登記的水懸劑品種中有1/3的農藥品種都是高濃度的,例如430g/L的戊唑醇和代森錳鋅500g/L的異丙隆、異菌脲、甲基硫菌靈和600g/L的吡蟲啉等[11]。最近幾年國外農化公司開發的一些非常有特點的農藥新品種都直接加工成懸浮劑。如2.5%菜喜(多殺霉素)SC、5%銳勁特(氟蟲腈)SC、10%除盡(溴蟲腈) SC、20%米滿(蟲酰肼)SC、1.25%保富(高效氯氰菊酯)SC、50%嘧菌酯(翠貝)S C和5%霸螨靈(唑螨酯)SC等。這些產品有很多已進入中國市場,并得到用戶廣泛使用和認可[12]。
2.水分散粒劑
水分散粒劑(WDG)是20世紀80年代初在歐美發展起來的一種農藥新劑型,也稱干懸浮劑。國際農藥工業協會聯合會(GIFAR)將其定義為:在水中崩解和分散后使用的顆粒劑。水分散粒劑主要由農藥有效成分、分散劑、潤濕劑、粘結劑、崩解劑和填料組成,粒經0.2—5mm,入水后能迅速崩解,分散,形成高懸浮分散體系。
與傳統農藥劑型比較,水分散粒劑主要有以下優點:①解決了乳油的經皮毒性,對作業者安全;②有效成分含量高,WDG大多數品種含量為80%~90%,易計量,運輸,貯存方便;③無粉塵飛揚,減少了對環境的污染;④入水易崩解,分散性好,懸浮率高;⑤再懸浮性好,配好的藥液當天沒用完,第二天經攪拌能重新懸浮起來,不影響應用;⑥對一些在水中不穩定的原藥,制成WDG效果較懸浮劑好。
水分散粒劑的特點是流動性好,易于計量,避免了可濕性粉劑從包裝容器中倒出所帶來的粉塵污染,危害操作者及周圍環境的安全;它與可濕性粉劑、水懸浮劑相比,有效成分含量高,節約包裝和貯運費用,貯存穩定性好,不必擔心水懸浮劑在貯存期出現分層、沉淀、結塊;兌水稀釋時,能迅速崩解,分散性、潤濕性和懸浮性好,使用方便,能充分發揮藥效,被認為是21世紀最具發展前景的劑型之一。目前,一些發達國家水分散粒劑的配方和工藝已相當成熟, 品種逐年增加,大有取代可濕性粉劑的趨勢[13]。
3.水乳劑
水乳劑是一種O/W乳液,也稱為濃乳劑(CE)。它是指用水作為介質代替大部分或全部有機溶劑,通過向體系提供機械能(如高剪切和均質等),在表面活性劑(即乳化劑)的作用下,制得液滴直徑低2μm,外觀呈乳白色,用水稀釋時與乳油(EC)倒入水中形成的外觀并無不同的液體制劑。開發難點是難度大和開發時間長、劑型難以穩定(內在不穩定)。為了保證EW劑型產品質最和一定的貨架壽命,必須解EW劑型長期貯存期問的物理穩定性問題,需要選擇合適的乳化劑(最好是專用乳化劑)和要用高剪切和均質等專用設備。
近年來,水乳劑在國外發達國家發展很快,已有幾十個商品化品種。其中尤以英國發展最迅速,l993年水乳劑占整個劑型不到l%.而5年后即l998年已占5%。目前,已有36個農藥有效成分用來加工水乳劑。國外農化公司在我國2004年農藥登記中已有13個品種,像6.9%精嗯唑禾草靈(威霸)和(驃馬)、45%瞇鮮胺(施保克)、25%戊唑醇(富力庫)、60%丁草勝(特帥) 、50g/L S-氰戊菊酯(來福靈)等產品[11],用在棉花、大豆、花生、香蕉、梨、蘋果、水稻和衛生上。
4.緩釋劑
根據有害生物發生規律、危害特點及環境條件,通過農藥加工手段,使農藥按需要的計量、特定的時間、持續穩定的釋放以達到最經濟、安全、有效地控制有害生物的技術,其制劑稱為緩釋劑。緩釋劑是具有控制釋放能力的各種制劑的總稱。其優點:①可以使高毒品種低毒化,避免或減輕高毒農藥品種在使用過程中對人、畜及有益微生物的急性中毒和傷害,也可以避免或減輕農藥對環境的污染; ②可以使農藥減少在環境中的光解,水解、生物降解、揮發、流失等,使用藥量大大減少,而持效期大大延長;③由于藥劑釋放劑量和時間可以得到控制,因而藥劑的功能性得到提高。盡管如此,從總體上看,緩釋劑目前應處于研究和開發階段,各種緩釋劑的選材、制作方法、技術指標、質量檢驗方法、釋放速度與環境條件的關系等研究正在進行。降低成本,避免高分子化合物貯存體在環境中的累積造成新的環境污染,也是緩釋劑能否商品化的關鍵[14]。
緩釋劑可分為:(1)微膠囊劑;(2)包結化合物;(3)多層制品;(4)空心纖維;(5) 吸附體;(6)發泡體;(7)固溶體;(8)分散體;(9)復合體;(10)自身縮合體;(11)直接結合體;(12)橋架結合體[15]。
綜上所述,當前劑型加工的發展趨勢是:減少或不用有機溶劑、向水基化轉化;流體劑型向水可分散的固型體轉化;低濃度制劑向水可分散(或溶化)的高濃度固體劑型轉化;單劑向混劑的轉化。農藥劑型正朝著水性、粒狀、緩釋、專用化、省力化的方向發展。一些高效、安全、經濟、省力化的劑型正在興起,并將部分取代或大部分取代那些污染大的乳油、粉劑等劑型。
以上是開題報告的立題依據,希望對大家有所幫助。
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