农药剂型的选择不仅由原药性质决定,还要结合安全性、环保性和省力化等因素综合考量。乳油、粉剂、可湿性粉剂等传统剂型,由于使用了大量有机溶剂或容易出现粉尘污染、易出现药害、持效期短等原因,登记比例逐年下降,而环境友好的水基化、省力化剂型如悬浮剂、可溶液剂、水分散粒剂、展膜油剂、可分散油悬浮剂等登记比例不断上升。
从2010-2021年主要剂型与当年登记剂型总量比率 (图1) 来看,乳油、可湿性粉剂的占比呈明显的下降趋势,而悬浮剂、可分散油悬浮剂、水分散粒剂等环境友好剂型占比稳步增加,且发展较快,2010-2021年的年均增长率分别为28.9%、27.9%和 23.2%。其中可分散油悬浮剂登记比例稳步攀升,未来有较大的市场潜力和较高的研究价值。
在GB/T 19378-2017《农药剂型名称及代码》中,可分散油悬浮剂的定义为：有效成分以固体微粒分散在非水介质中形成的稳定的悬浮液体制剂。其有以下两大特点：一是使用植物油、矿物油等分散介质,具有安全、环保的特点；二是具有保护有效成分、减少雾滴飘移、提高雾滴在作物表面的黏附性、渗透性及润湿展布性(图2)等性能,最终使药剂的防治效果有一定的提升,利于提高农药利用率。
农药可分散油悬浮剂最初在20世纪70年代进入人们视野,而我国于2004年才有了相应的产品登记及生产,近15年产品登记数量逐年上升,但由于我国可分散油悬浮剂中的分散介质质量良莠不齐,且缺乏配套的乳化剂、分散剂和增稠剂(抗沉降剂),且生产成本较高等原因,导致对可分散油悬浮剂的研究投入较少,从而限制了可分散油悬浮剂的发展。
据中国农药信息网登记显示,截至2022年8月1日已有1582个可分散油悬浮剂产品登记,其中除草剂1515个,杀虫剂51个,杀菌剂、植物生长调节剂各为8个 (图3) 。其中除草剂的登记数量较多,且以烟嘧磺隆及其复配产品最多,高达609个,其次是莠去津、硝磺草酮、五氟磺草氨和氰氟草酯,依次为435、253、239和176个。究其原因,可能有以下3点：1) 烟嘧磺隆为内吸性除草剂,制备成可分散油悬浮剂后,能提高药剂的渗透性,并最终使更多的有效成分到达靶标发挥作用。2) 烟嘧磺隆在油中物理稳定性较好,若制备为水基化剂型或可湿性粉剂等固体剂型,在施药后其随着水分的蒸发而逐渐聚集、析出,最终在叶片上的粒径、药剂分布的均匀程度变差,不利于药剂发挥作用；制备为可分散油悬浮剂后,其有效成分在油滴中,油蒸发速度慢,效果较好。3) 可分散油悬浮剂中油类的使用提高了有效成分在叶片上的黏附、抗冲刷性能,延长了其持效期。
此外,生物农药中的活体微生物农药也多加工成可分散油悬浮剂,并已成功防治多种类别的蚜虫。据中国农药信息网数据显示,目前微生物农药主要剂型为可湿性粉剂,不能很好地解决活体微生物农药保质期短、孢子耐受性差和田间持效期短等问题,而可分散油悬浮剂可以使微生物免受高温、干燥以及紫外线的影响,防治效果相较于可湿性粉剂有一定提升,是生物农药的潜力剂型。
据专利之星统计显示,我国可分散油悬浮剂专利申请数量、专利授权率不断上升 (图4) 。为了更清晰地了解可分散油悬浮剂目前的专利登记情况、常用助剂种类及用量,本文统计了可分散油悬浮剂目前国内外专利登记情况,共计146项,均为中国公司申请,2项为国际专利,其余144项均为中国专利,其中以除草剂共90项,杀虫剂31项、杀菌剂18项、杀线虫剂1项,其余6项为可分散油悬浮剂配方的筛选专利。
通过对可分散油悬浮剂相关专利的分析与整理,总结了其常用助剂、分散介质和制备工艺,见表 1。其中助剂所涉及种类较多,详细种类见支撑材料电子版。乳化剂以酯醚、酚醚为主,如常见的吐温系列、农乳系列等；分散剂以聚羧酸盐、萘磺酸盐、嵌段聚合物为主；增稠剂以有机膨润土为主；分散介质以大豆油、油酸甲酯、矿物油为主；所用工艺均为介质研磨。
农药减量增效、绿色发展是我国农药行业的发展的方向。随着高效低风险农药开发周期的延长以及研发成本的增加,农药剂型的优化与开发表现出了较高的性价比。
目前,全国多个科研院所和高校已经研制出性能优异的多种农药剂型,如微胶囊、水凝胶、纳米载体及纤维薄膜等。在可预见的未来,农药剂型的研发与优化仍是减药增效、提高农药利用率的最佳途径。通过对文献数量、登记产品、专利等信息的整理分析可看出,可分散油悬浮剂有良好的发展前景。但目前可分散油悬浮剂的适配助剂较少,助剂的选择多数借鉴于水悬浮剂,有些效果不够理想。因此,需要研发人员对分散剂、乳化剂、增稠剂 (抗沉降剂) 进行研发或优化,以生产出配套的、适合于非水介质使用的相关助剂。
作者认为有两种解决思路：
1) 将已有的助剂改性,使其具有良好的相容性。
2) 借鉴与可分散油悬浮剂相似的领域,如油墨、涂料、水泥泥浆、油基钻井乳液等先进经验。此外,也可推动杀菌剂、杀虫剂开发为可分散油悬浮剂的研发。可分散油悬浮剂黏附性和抗冲刷能力强,持效期长,在一定程度上会利于发挥杀菌剂、杀虫剂的防治效果。油悬浮剂与水悬浮剂相比,可以延长分生孢子的有效性,并可降低紫外线对其干扰,因此也可考虑部分将一些对紫外线敏感的药剂制备成分散油悬浮剂。
可分散油悬浮剂对于特殊地形、地区的施药有良好的适用性。在果园中由于地形、设备等限制,导致传统的喷雾施药方式缺点明显,而无人机因其灵活、便捷等特点逐渐成为农业中的热点,可将可分散油悬浮剂与无人机施药相结合,以克服水基化剂型在使用无人飞机施药时出现的易蒸发、飘移的缺点,使无人机施药更高效、便捷。通过借鉴其他领域及类似领域的理论与经验,可快速优化提升农药制剂的稳定性及实用性。相信随着科研人员、企业的不断努力,农药可分散油悬浮剂会走向更加光明的未来。