兼具强大结晶抑制与配方稳定性：德国LEVACO LUCRACHEM CSG技术在农化配方中的创新与突破，0.5%用量击败8倍对手性能

摘要：在水基农用化学品配方中，如悬浮剂（SC）、可溶性液剂（SL）和悬浮种衣剂（FS），有效成分的结晶是一项重大挑战。特别是在含有中等水溶性的有效成分的配方中，这一问题尤为突出，会引发一系列配方和应用上的问题，例如：分层、沉淀、粒径变大、喷嘴堵塞、药效降低、悬浮率

Dr. Filiz Yapici

配方经理，LEVACO化学公司农业解决方案部

引言

在水基农用化学品配方中，如悬浮剂（SC）、可溶性液剂（SL）和悬浮种衣剂（FS），有效成分的结晶是一项重大挑战。特别是在含有中等水溶性的有效成分的配方中，这一问题尤为突出，会引发一系列配方和应用上的问题，例如：分层、沉淀、粒径变大、喷嘴堵塞、药效降低、悬浮率低、喷雾沉积不良以及储存稳定性差等。

为了解决这些问题，LEVACO 开发了一种通用的结晶保护方案，旨在最大限度地抑制晶体的生长，并提升配方的稳定性。这一创新解决方案有助于各种农化配方实现性能一致、延长货架期，并确保应用过程中的可靠性。

结晶机制解析

在水基农化体系中，结晶主要由两种关键机制驱动：

过饱和触发的沉淀：当有效成分的溶解度发生快速变化时（通常是从有机相转变为水相），会立即引发成核并形成沉淀。该机制特别适用于快速筛选出有结晶风险的配方。

奥斯特瓦尔德熟化：这是一种较慢的、由热力学驱动的过程，其中较小的悬浮晶体逐渐溶解，并在较大的晶体表面重新沉积。这将导致颗粒逐步增大，并随着时间推移可能引发配方不稳定。评估该机制通常需要进行长期的稳定性测试，并借助精密的实验设备来检测粒径分布。为了快速评估结晶行为，本研究通过人为触发过饱和来模拟该过程，从而模拟配方中溶解度突变的情形。通过以下两个关键性能标准筛选出适用的产品：

• 有效抑制大晶体的形成，从而防止沉淀、喷嘴堵塞及药效下降；

• 促进小晶体的生成，并使其均匀分散于水相基质中，有助于配方稳定性和性能一致性。

这种方法有利于配方开发初期对晶体生长抑制剂进行筛选和选型，从而缩短开发周期并提高配方可靠性。

材料与方法

在过饱和条件下评估了五种有效成分。首先将有效成分溶解于可溶于水的溶剂混合物 DMF + NMP（质量比为 7.5:2.5）中，并向溶液中加入 0.5%（w/w）的测试物质。随后，用自来水配制成 1% 的喷雾混液，在24小时内观察结晶过程。

该试验还选择了不添加任何抑晶剂的处理做为对照，另外也与市场上的参考产品进行了比较分析。

表1：有效成分概览

数据来源：IUPAC 农药性质数据库

结晶行为通过目视方式进行评估，并根据形貌分为三类：点状（绿色）、混合形态（橙色）和针状（红色）。

图1：过饱和体系中有效成分结晶过程的评估标准

有效成分在有无添加剂以及添加了参考产品的条件下进行了测试。为了贴合主要应用场景，结晶保护产品还在高含量悬浮剂（SC）配方中进行了验证测试。

结果与讨论

图2展示了在添加剂存在与否的情况下，有效成分在24小时后的结晶过程。

图2：过饱和测试溶液在24小时后的结晶体积：（a – 嗪草酮，b – 啶虫脒，c – 敌草隆，d – 吡虫啉，e – 敌稗）

在自来水中放置24小时后，有效成分的结晶行为受到所使用添加剂的存在与类型的显著影响。在未添加任何添加剂的情况下，所有样品均表现出大量晶体生成，通常为针状晶体。其中，敌稗样品的结晶体积最大，达到22.0 mL，显示出在过饱和条件下极强的不受控结晶倾向。当加入0.5%（w/w）的 LUCRACHEM®CSG 后，所有样品的结晶体积大幅减少，晶体形态转变为点状，体积范围为0.1 mL 至 1.5 mL，显示出其在抑制结晶方面的高效性能。相比之下，参考添加剂在相同浓度下（0.5% w/w）也能减少结晶，但仅表现为混合形态，抑制效果明显较差。例如，吡虫啉的结晶体积仍高达7.5 mL。特别值得注意的是嗪草酮的情况：添加0.5%（w/w）参考产品不仅未能减少结晶，反而促进了晶核生成，使结晶体积从17.0 mL 增加至25.0 mL，形成的晶体形态为针状与点状晶体的混合形态，说明该添加剂在晶体稳定方面可能产生反效果。仅当参考添加剂浓度提高至4.0%（w/w）时，晶体体积才明显下降，形态也趋于理想。然而，即便在如此高浓度下，其性能也仅与LUCRACHEM®CSG在0.5%（w/w）时相当或略低，进一步突显出LUCRACHEMCSG在效能和配方效率方面的显著优势。在第二阶段的评估中，LUCRACHEM® CSG 被应用于高含量悬浮剂（SC）配方中，以测试其在严苛条件下的稳定性。在54°C 热贮存两周前后，对关键配方参数——粒径分布与悬浮性进行了测定。结果表明，LUCRACHEM®CSG 能够维持稳定的粒径与优异的悬浮性，未观察到明显的颗粒聚集或沉降，证明该添加剂具有良好的热稳定性，并能保障高浓度配方的长期物理稳定性。

表2：嗪草酮 600 SC 配方组成

表3：嗪草酮 600 SC 配方性能

图3：通过研磨实现嗪草酮 600 SC 的粒径减小

CSG（0.5% w/w）在嗪草酮 600 SC 中表现出显著更快且更高效的粒径减小效果，相较于空白配方和添加了 4% w/w 参考产品的配方砂磨效率更高。经过 60 分钟研磨后，最终 D90 粒径为 8.19 微米，充分验证了其卓越的分散性能和优异的研磨效率，即使在低剂量条件下亦能达到理想效果。

表4：嗪草酮 600 SC 在贮存前后的悬浮率与粒径数据

CSG 在所有关键性能上均优于参考产品——其表现为更高的悬浮率、更小的粒径以及更好的长期稳定性。值得强调的是，这些优异性能仅通过 0.5% w/w 的添加量即可实现，而参考产品则需要高达 8 倍的用量（4.0% w/w）才能达到相近的效果。

咖啡环效应的降低

LUCRACHEM® CSG 在减少″咖啡环效应″方面展现出明显优势。该效应是农化产品干燥过程中常见的挑战。LUCRACHEM®CSG 通过增强颗粒的稳定性并促进其在干燥液滴中的均匀分布，从而使喷雾沉积更加均一。相比之下，空白样（无添加剂）和添加参考产品的配方均出现了明显的环状沉积，表明其稳定性较差，有效成分在液滴干燥前的重新分布效果不佳。

这些结果进一步证实了 LUCRACHEM®CSG 在改善沉积效果方面的作用，这对于提高药效和减少田间药害具有重要意义。