一、农药微乳剂的研究与应用概况
       在农业病、虫、草害的防治中，化学农药为农业丰收作出了很大贡献，然而随着农药的大量使用也给自然环境带来了较严重的污染，因此对低毒化、安全化农药的要求日益强烈。用水稀释后使用的代表性的农药液体制剂是乳油，但乳油中通常含有二甲苯等有机溶剂。由于溶剂的可燃性，在贮藏、运输及容器的选择上受到限制。近年来，在美国等国家，农药制剂中使用有机溶剂的限制日益严格，在某些国家二甲苯有被禁止使用的趋势。鉴于此，全部或几近不使用有机溶剂，以水为基质的微乳剂应运而生。国外从20世纪70年代开始，美国、西德、日本、印度就有农药微乳剂的研究报道，首次提出了氯丹微乳剂。它是由氯丹、非离子表面活性剂和水组成的透明微乳状液。美国专利(74年)、日本专利(78年)分别对马拉硫磷、对硫磷、二嗪磷、乙拌磷等有机磷杀虫剂进行了微乳剂的配方研究，解决了其有效成分的热贮稳定性问题。我国自20世纪80年代后期开始了家庭卫生用的微乳剂研究和生产，先后推出了不同配方的家用水基杀虫喷雾剂。直到90年代农用微乳剂才真正进入研究和开发阶段。1992年，研制出了2%和8%氰戊菊酯微乳剂，之后又研制出了5%高效氯氰菊酯、菊酯类杀虫剂与灭多威等复合微乳剂。并对微乳剂的物理稳定性问题进行了研究，提出了适合我国国情的微乳剂制造方法。目前，我国关于农药微乳剂的专利申请量增大，很多新的复配农药微乳剂品种不断涌现，但由于农药微乳剂的开发较晚，关于该剂型的生物活性、安全性、药害特征及贮存稳定性等问题，还有待通过理论和实践，进一步深化和完善。农药微乳剂具有如下性质：
① 外观  为透明均匀的液体。
② 液滴微细  其微粒大小一般在10～100nm之间，小于可见光波长长度(400nm)。只能借助 Malvern 自动测粒度仪或电子显微镜才能测其颗粒大小及形状。
③ 物理稳定性较好  由于微乳状液的微粒性质使其在重力场中的行为与一般乳状液有显著差别，组成合适的微乳剂不会发生液滴凝聚作用，而且加热时液滴增大的过程是可逆的。微乳状液的稳定性往往可用年来计量。
④ 导电率  O/W型微乳剂导电率与水相近，W/O型微乳剂导电率很低。
微乳剂农药一般制成O/W型，它与传统的乳油相比，具有如下明显的优点：①与乳油相比，不用或少用有机溶剂，环境污染小，对生产者和使用者的毒害大为减轻，有利于生态环境质量的改善；②乳状液的粒子超微细，比通常的乳油粒子小，对植物和昆虫细胞有良好的渗透性，吸收率高，因此低剂量就能发生药效；③以水为基质，资源丰富价廉，产品成本低，包装容易；④不燃不爆炸，生产、贮运和使用安全；⑤喷洒时臭味较轻，对作物药害及果树落花落果现象明显减少。

二、农药微乳剂的理化性能指标的测定     


1、 农药微乳剂的物理稳定性
农药微乳剂在贮藏期内的物理稳定性至关重要，它是评价制剂商品价值的主要指标之一。微乳剂物理稳定性的含义是指制剂在贮存期内保持外观均匀透明或半透明，在冷、热变化条件下，不发生不可逆的相变。微乳剂要保持物理稳定性，应具备以下条件：
（1）外观：要求外观始终保持为透明或近似透明的均相液体。
（2）有效成分含量：一般要求等于或大于标明含量。对于微乳剂而言，含量大小是根据该农药品种配制ME的可行性和适用性而确定的。
（3）乳液稳定性：参考农药乳油的国家标准规定的乳液稳定性的测试方法进行，按确定的配方配出样品，用标准硬水稀释，于30℃下静置30min，保持透明状态，无油状物悬浮或固体物沉淀，并能与水以任何比例混合，视为乳液稳定。不符合要求的予以淘汰。
（4）低温稳定性：合格的微乳剂在低温时不产生不可逆的结块或混浊视为合格。因此需进行冰冻——融化试验。
取30mL试样放入具塞试管中，在冰箱中冷却至(0～-10℃)，保持24h，取出观察外观是否变混浊，并记录有无结晶析出或分层现象。如外观透明、无沉淀或分层，流动性和乳化性能均无变化，则低温稳定性合格。
（5）较宽的透明温度范围：由于非离子表面活性剂对温度的敏感性很大，因此微乳剂只能在一定的温度范围内保持稳定透明。当加热或冷却到一定温度时，微乳体系由透明转为混浊或相反，这两个相转折点之间的温度区间则称为透明温度区域。为使微乳剂产品有一定适用性，在配方研究中，必须利用各种方法扩大这个温度范围，一般要求在0～40℃保持透明不变，好的可达到-5～60℃。
2、农药微乳剂的化学稳定性
任何剂型或制剂都必须保持有效成分含量的相对稳定性，这样的产品才有实用价值和商品价值。微乳剂中因含有大量水存在，因此，对微乳剂的化学稳定性的考虑尤为重要。微乳剂的化学稳定性主要取决于有效成分的物理化学性质及体系和环境等多种因素。我国农药微乳剂的化学稳定性的要求是微乳剂在热贮条件下，有效成分的分解率应不大于10%。按照国家标准中关于乳油的热贮稳定性试验条件，在54±2℃的条件下贮存2周，检测有效成分的分解率，及制剂的外观。要求有效成分的分解率应不大于10%。有效成分的分解率(x)按下式计算：
X=(有效成分原始含量－热贮后有效成分含量)/有效成分原始含量×100%
（1） 溶剂的预选
微乳剂加工中，选择溶剂的依据是：
① 溶解性能好，希望能以少量溶解度大的溶剂，获得稳定流动性好的溶液；
② 溶剂挥发性小，毒性低。若溶剂容易挥发，在配制和贮存中易破坏体系平衡，稳定性差；
③ 溶剂的添加不会导致体系的物理化学稳定性下降，不和体系中其它组分发生反应；
④ 来源丰富，价格较便宜。
溶剂选择的方法：取一定量的原药于具塞试管中，分别加入不同种类的溶剂。看其溶解情况，选择用量最少、溶解最完全且在冷冻情况下不结晶的溶剂作为微乳剂加工中的溶剂。
（2） 表面活性剂的预选
无论是混合膜理论，还是增溶作用理论，微乳的形成都依赖于表面活性剂的作用。因此，微乳剂中表面活性剂是关键的组分。是制备微乳剂的先决条件，选择不当，就不能制成稳定的微乳。表面活性剂选择的原则：
①表面活性剂的结构最好与油相的结构有相似处，并且对水也有很好的溶解性；②表面活性剂能很好地起到增溶油相或水相的作用；③表面活性剂不应与油相和水相发生化学反应；④应能以较少的用量增溶较大量的油相或水相；⑤不会促进农药有效成分分解，最好还具有一定的稳定作用。
常用HLB法选择表面活性剂。先将HLB值相差较大的两种单体表面活性剂以各种比例混合，得到一系列HLB值不同的混合表面活性剂，将其与油相和水相混合。必要时加入一定量的助表面活性剂(主要是醇类)，制成微乳剂，并测定其性能指标。
（3） 助表面活性剂的预选
助表面活性剂的作用主要是：①辅助表面活性剂降低界面张力；②增加界面的柔性，使界面易于弯曲；③调节HLB值和界面的自发弯曲，促进微乳液的自发形成。选用C3-C8链长的脂肪醇作为助表面活性剂，观察其对微乳剂形成的影响。
（4） 水质的影响
水是微乳剂的主要组分，水量多少决定微乳剂的种类和有效成分含量。水质是影响微乳剂微乳化程度及物理稳定性的要素。不同硬度的水会影响体系的亲水亲油性，破坏其平衡。一般水的硬度高时，要求选择亲水性强的表面活性剂；硬度低时，选择亲油性较大的表面活性剂。因此，当微乳剂体系的表面活性剂确定之后，配方中的水质也应相对稳定。水质改变，配方也需相应调整。配制不同硬度的水，进行微乳剂的配制实验，测定蚀点、物理稳定性等性能。

三、农药微乳剂的制备方法
采用以下两种方法进行微乳剂加工：
（1）直接乳化法：将表面活性剂、助表面活性剂和水混合制成水相，然后将油相(即用溶剂溶解完全的农药原药)在搅拌下直接加入水相，自发形成O/W型微乳剂。或者将表面活性剂、助表面活性剂和油混合制成油相，然后将水相在搅拌下直接加入油相中，自发形成W/O型微乳剂。具休操作流程如下：详见附件一
（2）转相法：将表面活性剂、助表面活性剂加入油相中，搅拌成透明溶液，然后将水慢慢滴入油相中，边滴加边搅拌，刚开始时形成的是W/O型微乳剂，随着水量的增加，发生转相，最终形成O/W型微乳剂。具体操作流程如下：详见附件二

四、下面以10%氰戊菊酯微乳剂为例讲一下研制过程：
1、原药介绍
氰戊菊酯为高效广谱杀虫剂，属于拟除虫菊酯类，其中包括对有机氯、有机磷和氨基甲酸酯产生抗生的害虫，以25-250gAI/ha防治各种作物（包括棉花）、果树、蔬菜和葡萄上危害叶或果实的害虫。在各种不同田间条件下，其是持效的。也可用来防治公共卫生害虫和动物饲料中的害虫，如100mg/㎡墙剂量防治牛舍中的蝇达60天。以200-300mg/L剂量对牛蜱也有很好防效。
原药为黄色或棕色粘稠液体，有时在室温下析出部分晶体，相对密度（d2525）1.175，25℃蒸气压为0.037mPa。溶解性（20℃）：水＜1mg/L；（23℃）丙酮、氯仿、环己酮、乙醇、二甲苯＞1kg/kg；己烷155g/kg。对热和日光稳定，在酸性介质中比在碱性介质中稳定，最佳为PH=4。
2、微乳剂组分的筛选
① 溶剂的选择
通过实验考察了甲醇、乙醇、甲苯、二甲苯、DMF、环己酮等作为溶剂时的情况，比较了冷藏、热贮和室温的外观变化，各溶剂的具体情况如下表：
不同溶剂的使用情况
溶剂        甲醇        乙醇        甲苯        二甲苯        DMF        环己酮
用量        用量大        用量大        用量小        用量大        用量小        用量小
评述        不稳定，不实用        不稳定，不实用        溶解性好，可用        不实用        价格贵，可选用        价格贵，可选用
由表中可以看出，从用量上甲苯、DMF、环己酮等都可以作为该配方的溶剂，但考虑实际生产成本后，选出最佳溶剂为甲苯。一般溶剂的选择：一是考虑溶解性，二是考虑稳定性， 三是考虑价格。三者相辅相成，缺一不可。
② 乳化剂的选择
乳化剂是微乳剂的主要组分，微乳剂体系中的油性成分通过它的作用和水结合在一起，使体系成为均相透明液体。一般乳化剂为非离子表面活性剂和阴离子表面活性剂的组合物（2种或3种乳化剂的复配组合物）。非离子表面活性剂：农乳600#、乳化剂OPE-3、乳化剂TX-6、乳化剂By125、乳化剂AEO5、平平加；阴离子表面活性剂：农乳500#、磺酸盐和磷酸酯盐；，按实验方法分别配制含原药、溶剂（按最佳溶剂配方）、蒸馏水及乳化剂的实验样品分别配制样品，检查观察其起始外观和冷藏外观、热贮外观及1：200稀释稳定性实验，来比较乳化剂品种对于本体系的适应情况。由于涉及技术秘密，详细内容就省略了，望见谅！
③ 水的影响
在选择了上述合格的配方之后，还应该考察不同水质的影响情况，分别用蒸馏水、去离子水、自来水及硬水配制上述合格的微乳剂，观察各自的贮藏效果，这样才能判断你做的产品到底能不能适用于各种水质，有些地方的水水质比较硬，对于这样的要进行特殊对待，加入一些耐硬水的助剂或者其他物质来提高他的抗硬水能力。
3.测分解率
配方在经初步筛选后，得到一些室温透明稳定的微乳剂后，进行热贮冷藏实验，热贮是54±2℃,冷藏是-10℃～0℃，一般为期十四天，相当于室温存放两年。热贮冷藏后依据检测方法测定农药的有效含量，计算分解率。使有效含量控制在理想范围内就算完成。由于微乳剂是水基体系，一般测定含量的时候用液相色谱仪进行测定。
有效成分的分解率(x)按下式计算：
X=(有效成分原始含量－热贮后有效成分含量)/有效成分原始含量×100%