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农药助剂转型升级正当时

2014-08-08

今日农药 2014年6期
关键词:剂型助剂活性剂

目前,我国对原药的管理相对较为严格,高毒农药品种已经禁用或限制使用。但是,长期以来,我国在重视农药原药发展中,却忽视了助剂对农药产品安全的重要性。随着工信部颁布的《农药乳油中有害溶剂限量》标准已于今年3月1日起正式实施,其中对农药乳油中7种有害物质提出了限量要求。因此,加快研发生产低毒环保农药助剂已经刻不容缓。

助剂安全不容忽视

谈到农药安全性,人们往往注重农药本身,也就是原药对人类和环境的影响,然而农药助剂及其降解产物对人畜和环境生态的危害却很少有人关注。农药产品是由原药和助剂共同构成,助剂的含量占到了农药产品的1%~90%不等,对生物及环境的影响是显而易见的。

上海农药研究所教授张一宾认为,一个农药的成功,一半在于剂型。通过对农药制剂加工,可把少量的药剂均匀地分布在广阔的农田中,最大限度发挥农药的效果;克服农药的不足之处,提高使用者的安全性;降低对环境的压力,改善操作性能,提升现有药剂的功能。尤其在当前,随着药剂活性的不断提高,新药剂开发登记费用和时间不断递升,新颖农药结构越来越复杂,通过对一些老农药品种剂型改造以延长其使用寿命,开发相适应的农药剂型应提上议事日程。

据了解,农药的种类繁多,性质各异,剂型加工要求也各不相同。因此,要求添加各种不同的辅助物质来实现各种剂型加工。助剂就是用来改善制剂理化性质的辅助物质,本身并无活性,但能够提高农药的防治效果。农药助剂通常分为两大类,一类是表面活性剂,主要有乳化剂、分散剂、润湿剂、渗透剂、展着剂、发泡剂、消泡剂、增溶剂、增黏剂等;一类是非表面活性剂,主要指溶剂、载体、填料、防冻剂、稀释剂、警戒色素、抗结块剂、增效剂等。

据中化化工科学技术研究总院专家赵旭明介绍,目前我国农药助剂品种繁多,约有4000多种,农药助剂年需求量大约为40万~50万吨,其中,农药表面活性剂约在6万吨以上。目前我国从事农药表面活性剂生产的企业有近200家,其中年销售量在千吨以上的企业约10余家,已经形成生产和应用能力的非离子型有上百种,阴离子型有数10种左右,混合型有上千种。

在非表面活性剂农用助剂中,以溶剂的用量最大。其中,乳油登记产品达到9000多个,是使用有机溶剂最大的产品群。在当前,乳油仍占剂型的46%左右。

山东省农药科学研究院理化测定中心高级工程师高继跃指出,长期以来,我国忽视了助剂对农药产品安全的重要性。目前在我国境内登记的2万多个农药制剂产品中,液态制剂达13000多个,它们都不同程度使用各种有机溶剂,包括二甲苯、甲苯、苯、N,N-二甲基甲酰胺等,这些物质的大量使用对生产安全、人体健康和生态环境都有较大隐患,有的有明确致癌作用,对农药生产者和使用者的健康有潜在危害。

数据显示,我国每年有机溶剂用量都在35万吨以上,其中二甲苯、甲苯、苯等轻芳烃溶剂,每年耗用30万吨左右,甲醇、N,N-二甲基甲酰胺等溶剂也有较大使用量。

传统剂型亟待提升

“为避免对厂房周围环境和生产工人造成毒害,需要对厂房进行全封闭,生产尽量自动化,生产工人需要穿防护服,这样生产成本将大大增加。”安徽华星化工股份有限公司产品销售鲍经理说。

同时,由于传统的农药剂型存在着毒性、粉尘、危险性等问题,已远远不适应当今农药行业发展的要求,对传统剂型的升级改造已迫在眉睫。特别是对于使用有机溶剂最大的乳油产品今后的发展,业内专家给出了不少有益的建议。

山东农业大学农用化学品研究室主任刘村平说,在农药制剂中,乳油是应用最多的传统剂型,加工工艺简单、对设备要求低,是农药剂型加工中的低耗能制剂,而且,产品稳定性好,药效稳定。但是,乳油生产需要使用大量二甲苯、混二甲苯、甲苯、苯等芳烃溶剂,有的还需添加一定量的甲醇、DMF等助溶剂。这些溶剂闪点低、易燃、易挥发、有毒,生产和施用时,既污染环境,又浪费石化资源。在乳油不可能完全禁止的情况下,需要摒弃的是乳油中的有害溶剂,而不是乳油这一剂型。

“积极探索可以商品化的绿色溶剂包括矿物油溶剂、植物源溶剂、人工合成溶剂等来替代传统助剂中的苯和二甲苯。” 刘村平表示,矿物源溶剂主要是从石油中提取的一些芳烃类和烷烃类的物质,如高闪点和相对分子质量大的C9和C10烷基苯类溶剂;植物源溶剂主要是从植物中提取的天然产物及其改性物,如可再生的长链脂肪酸和脂肪酸甘油酯、松脂基植物油、油酸甲酯、环氧化植物油、植物精油、生物柴油,此外还有植物精油和桉叶油等;人工合成类溶剂此类溶剂主要通过人工合成的方法获得,如吡咯炕酮、丁内酯、二甲酯、乙酸仲丁酯类化合物以及烷基酰胺类化合物。

张一宾也表示,在对传统剂型改造时,应对如乳油这样使用有害有机溶剂的制剂实现水基化制剂,如水乳剂和微乳剂,以降低毒性、药害和危险性;用水溶性高分子物质取代通常的表面活性剂,在浓悬乳剂和乳油加工中,以表面活性剂作为分散剂,以聚乙烯醇等水溶性高分子来替代。由于分散剂本身为低毒化合物,所加工的制剂毒性也低。

山东省农药科学研究院院长李德军介绍:“我们可以从农药产品的安全性考虑,使用安全性高的溶剂替代危险性较大的芳烃类溶剂和极性溶剂,配合使用易降解的表面活性剂,开发生产和推广环境友好型乳油,如高沸点重芳烃溶剂油(C10~C14),闪点在62~110℃;白油(C16~C31),深度精制后的矿物油,闪点(开式)164~223℃;用植物油提炼精制的副产物经环氧化的植物油酯化溶剂等。”

山东绿霸化工股份有限公司制剂技术部主任韩志任介绍,将液体制剂固体化是提高百草枯制剂的安全性,降低误服几率一个重要的措施,也是百草枯新剂型的一个重要方向。可溶粒剂是百草枯有效成分和相应的辅助成分等组成的颗粒状物质,包含有效的催吐剂和着色剂、臭味剂。该产品为均匀颗粒,无可见的外来杂质或硬块,能够自由流动,并且几乎无尘。与水剂相比,颗粒剂携带方便,易于溶解,造粒工艺也相对简单,大大减少了误服的机会。

中国农药工业协会咨询服务与外联部主任齐武也指出,农药助剂企业在生产设计建设过程中必须慎重,要经过严密的科学论证和职业卫生安全评价,才能实现大规模清洁化生产,并制定出从生产到运输使用的全流程安全程序。同时,齐武透露,目前行业也正在制定准入条件,拟将安全生产和使用放在首位重点考察。

安全环保剂型发展正当时

面对当前的安全环保压力,我们又该如何发展农药助剂呢?为此,业内专家提出了以下几点建议:

一是筛选环保型助剂单体。

在农药制剂和混用表面活性剂配方试验中,将助剂单体的选择重点转向那些物理安全性高、毒性低、易于生物降解的品种,并制备其系列化产品,便于配方筛选。比如高分子羧酸盐系列产品、高性能木质素磺酸盐系列产品、EO/PO嵌段聚醚系列产品、烷基多糖苷系列产品、新型有机硅系列产品等;而对于硝酸盐、氯酸盐及烯炔类等具有潜在爆炸性的助剂应当尽量避免。同时,应加快一些新型助剂产品的开发与应用探索。

二是发展水基制剂的专用助剂。

水乳剂、悬浮剂、可溶性液剂、水分散粒剂等水基制剂是安全环保的农药制剂产品,也是当今世界农药剂型的发展方向。因此,需大力开发与之相匹配的农药专用助剂来适应农药安全剂型的发展,政府管理部门也应给予政策上相应的支持。

发展生物表面活性剂,以替代化学表面活性剂。常见的生物表面活性剂包括烷基多苷及葡萄糖酰胺、醇醚羧酸盐及酰胺醚羧酸盐、单烷基磷酸酯及单烷基醚磷酸酯等。这些产品具有热稳定性高、可生物降解、对环境无毒害、高效能等优点。

发展绿色助剂、溶剂,替代芳烃类有机溶剂等。以松脂基植物油溶剂为例,松脂基植物油溶剂来源于松树油,溶解性能优异、适用范围广,可以改善农药湿展和渗透性能,提高生物利用率。与苯、二甲苯等轻芳烃类溶剂相比,其闪点高,生产和储运更安全。

重点发展高相对分子质量助剂。以丙烯酸系高分子分散剂为例,包括丙烯酸均聚物盐、丙烯酸马来酸酐共聚物钠盐、丙烯酸苯乙烯磺酸共聚物钠盐、甲基丙烯酸苯乙烯共聚物钠盐、甲基丙烯酸磺酸盐双阴离子聚合物分散剂等产品。

三是优化现有助剂品种。

非离子型农用表面活性剂中的亲油基团,可以利于生物降解的天然化合物(比如蓖麻油、天然脂肪醇)为原料来替代毒性较大且难以降解多苯核亲油基团;适当控制聚氧乙烯链中环氧乙烷的聚合度,以利于其生物降解;用生物降解性更好的非离子型改性硫酸盐替代具有潜在致癌毒性且较难降解的非离子型改性磷酸盐。

四是建立农药助剂数据库。

首先,有关部门应邀请高效科研院所及农药制剂及助剂生产企业的专家对我国现有的千余种农药助剂进行安全分类,并提出分类管理或限量管理的分类标准;对新研发的助剂和国外进口助剂进行安全性评价,例如,企业必需提供相关的MSDS等资料。相关部门应整理搜集欧美等国家农药助剂管理情况、实验方法及评价标准,并积极开展行业调研与国际交流,结合我国的生产条件和科技水平,对我国助剂产品的种类、理化特性、应用情况、毒性与环境毒理、代谢等资料进行整理和补充,建立我国农药助剂管理数据库。

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