農藥乳化劑篩選方法的改進與應用

分類： 劑型研究

   目前，液體農藥分兩大類型 ，一類是乳油型，以二甲苯為溶劑的農藥劑型；一類是水乳型，以部分水替代二甲苯為溶劑的農藥劑型。二者相比，乳油型的優點是加工技術簡單，缺點是對人和環境造成危害和污染。水乳型的優點是降低制劑對人和環境的危害和污染，缺點是加工技術復雜，需要特殊的乳化設備。但無論是乳油型還是水乳型，農藥乳化劑篩選的方法是相同的，其乳化劑**常用的就是陰離子乳化劑和非離子乳化劑。陰離子乳化劑**常用的有烷基苯磺酸鈣鹽類和分子量較大的磷酸酯類兩種。非離子乳化劑**常用的有醚型、酯型和端羥基封閉型。原方法中陰離子乳油和非離子乳油體積比完全是湊整l0 ，此方法對單品種農藥液的篩選**適合，而對多品種農藥液或未知農藥液的篩選速度慢(50～60 min／個)。改進后的方法二者的體積比則完全不湊整l0，既可對單品種農藥液進行篩選，也可對多品種農藥液或未知農藥液進行篩選，與前者相比，后者具有操作簡便、經濟、應用范圍寬、篩選時間快(10 min／個)等優點。
1 實驗部分
1．1 藥品與儀器
   農藥原液1號、農藥原液2號、農藥原液3號均為工業品，廠家送未知樣；二甲苯，農藥乳化劑500號、602號、603號、BY一140均為工業品。托盤天平；電爐；76—1型恒溫槽；50 mL燒杯；200 mL比色管；1 mL針管等。
1．2 農藥乳化劑篩選方法的設計
   農藥原液與乳化劑的篩選通常按農藥原液和乳化劑用量的質量分數計算，方案的設計見表1。根據農藥原液對乳化劑用量的不同要求，可取1號～3號的一種進行下一步篩選。
 
    本次實驗按表1中1號用量進行乳化劑篩選，具體方案見表2。
 
 2 結果與討論
2．1 AEC1和BEC1體積比對乳油性能的影響
    稱取農藥原液1號90 g，農乳500號10 g，混合均勻為AEC1；稱取農藥原液1號90 g，農乳602號7 g，二甲苯3 g，混合均勻為BEC1。將乳油AEC1和BEC1按不同體積比混合，取混合液0．5 mL，放入盛有30"12的200 mL標準硬水的比色管中，觀察分散性；搖勻，觀察乳化性；然后再放入30"12恒溫槽中保溫1 h，取出觀察穩定性。結果見表3。 
    由表3可知，3：4．5是陰離子乳油AEC1和非離子乳油BEC1體積配比的**佳選擇，然后根據3：4．5計算出兩種乳化劑的用量。#p#分頁標題#e#
2．2 AEC2和BEC2體積比對乳油性能的影響
    稱取農藥原液2號9O g，農乳500號10 g，混合均勻為AEC2；稱取農藥原液2號90 g，農乳603號7 g，二甲苯3 g，混合均勻為BEC2。將乳油AEC2和BEC2按不同體積比混合，取混合液0．5 mL，放人盛有30"12的200 mL標準硬水的比色管中，觀察分散性；搖勻，觀察乳化性；然后再放人30"12恒溫槽中保溫1 h，取出觀察穩定性。結果見表4。
 
 
    由表4可知，3：4是陰離子乳油AEC2和非離子乳油BEC2體積配比的**佳選擇，然后根據3：4可計算出兩種乳化劑的用量。
2．3 AEC3和BEC3體積比對乳油性能的影響
   稱取農藥原液3號90 g，農乳500號10 g，混合均勻為AEC3；稱取農藥原液3號90 g，農乳BY一1047 g，二甲苯3 g，混合均勻為BEC3；將乳油AEC3和BEC3按不同體積比混合，取混合液0．5 mL，放人盛有30"12的200 mL標準硬水的比色管中，觀察分散性；搖勻，觀察乳化性；然后再放人30"12恒溫槽中保溫1 h，取出觀察穩定性。結果見表5。
     由表5可知，4：3是陰離子乳油AEC3和非離子乳油BEC3體積配比的**佳選擇，然后根據4：3計算出兩種乳化劑的用量。
2．4 標準硬水溫度對乳化劑選擇的影響
    實驗中觀察到標準硬水溫度在25"12以下分散性、乳化性好時，在30"12恒溫槽中保溫1 h取出觀察穩定性差，比色管中有浮油和沉淀，說明陰離子乳化劑用量過多(經驗)；標準硬水溫度在35"12以上分散性、乳化性好時，在3O℃恒溫槽中保溫1h取出觀察穩定性差，比色管中有浮油和沉淀，說明非離子乳化劑用量過多(經驗)。二者均不能起到農藥乳化劑所具備的良好性能，即儲存的穩定性差，所以操作時標準硬水的溫度應恒定在3O℃ 。
2．5 乳化劑的選擇應符合農藥原液的性能
   乳化劑與農藥原液在化學結構上應相適應，所以非離子乳化劑品種的選擇可以是醚型、酯型或端羥基封閉型。此外，乳化劑的HLB值與農藥原液要求的HLB值也應相適應，當二者的聚合度(HLB)差異太大時，則所選非離子乳化劑也要更換型號。
3 結論
    采用陰離子乳油和非離子乳油體積比不湊整lO的方法，制備了性能符合要求的農藥乳油，與原篩選方法相比其優點是：① 試樣用量少，篩選速度陜(10 min／個)；② 操作方法簡便，操作溫度易控制(3ooc)；③ 篩選范圍寬，**適合農藥廠家在生產乳油時應用。
農藥微膠囊劑的制備工藝
 1、原位聚合法
      把36％濃度的甲醛溶液488.5g與240g尿素混合，加入三乙醇胺調節pH =8，并加熱**70℃，保溫下反應1h得到粘稠的液體，然后用1000ml水稀釋，形成穩定的尿素—甲醛預聚體溶液。
     把油溶性原藥活性成分加到上述尿素—甲醛預聚體溶液中，并充分攪拌分散成極細微粒狀。加入鹽酸調節pH在1-5范圍，在酸催化作用下縮聚形成堅固不易滲透的微膠囊。
控制溶液pH值很重要，當溶液pH值高于4時，形成的微膠囊不夠堅固，易被滲透；而當pH在1.5以下時，由于酸性過強，囊壁形成過快，質量不易控制。如要獲得直徑在2.5μm以下的微小膠囊，加酸調節pH的速度要慢，比如在1h內分3次加酸，同時要配合高速攪拌。而在堿性條件下，同樣可得到尿素—甲醛預聚體制成的微膠囊，pH控制在7.5-11范圍，反應時間為15min-3h，溫度控制在50-80℃。溫度高，反應時間則可縮短。
當縮聚反應進行1h后，適當升溫**60-90℃，有利于微膠囊壁形成完整，但注意溫度不能超過原藥活性成分和預聚體溶液的沸點。一般反應時間控制在1-3h，實踐證明，反應時間延長**6h以上并沒有顯著改進效果。
用尿素—甲醛預聚體進行聚合形成的微膠囊有驚人的韌性和抗滲透性。這種方法制得的微膠囊有別的制法無可比擬的良好密封性。缺點是甲醛的氣味難以全部除干凈。
      2、銳孔—凝固浴法
把褐藻酸鈉水溶液用滴管或注射器一滴滴加入到氯化鈣溶液中時，液滴表面就會凝固形成一個個膠囊，這就是一種**簡單的銳孔—凝固浴法操作。滴管或注射器是一種銳孔裝置，而氯化鈣溶液是一種凝固浴。銳孔—凝固浴法一般是以可溶性高聚物做原料包覆香精，而在凝固浴中固化形成微膠囊的。
用1.6％褐藻酸鈉、3.5％聚乙烯醇、0.5％明膠、5％甘油等水溶液作微膠囊壁材，凝固浴使用15％濃度的氯化鈣水溶液。用銳孔裝置以褐藻酸鈉包覆原藥活性成分滴入氯化鈣凝固浴時，在液滴表面形成一層致密、有光滑表面、有彈性但不溶于水的褐藻酸鈣薄膜。
采用銳孔—凝固浴法可把成膜材料包覆原藥活性成分的過程與壁材的固化過程分開進行，有利于控制微膠囊的大小，壁膜的厚度。
3、復合凝聚法
復合凝聚法的特點是使用兩種帶有相反電荷的水溶性高分子電解質做成膜材料，當兩種膠體溶液混合時，由于電荷互相中和而引起或膜材料從溶液中凝聚產生凝聚相。復合凝聚法的典型技術是明膠—阿拉伯樹膠凝聚法。#p#分頁標題#e#
具體操作工藝為：將10％明膠水溶液保持溫度在40℃，pH=7，把油性原藥活性成分在攪拌條件下加入，得到一個將原藥活性成分分散成所需顆粒大小的水包油分散體系。繼續保持溫度在40℃，攪拌并加入等量10％阿拉伯樹膠水溶液混合，攪拌滴加10％濃度的醋酸溶液直**混合體系的pH值為4.0，此時溶膠粘度逐漸增加，變得不透明。結果使原來的水包油兩相體系轉變成凝聚相在油性原藥活性成分周圍聚集并形成包覆。當凝聚相形成后，使混合物體系離開水浴自然冷卻**室溫，再用冰水浴使體系降溫**10℃，保持1h，然后進行固化處理。把懸浮液體系冷卻到0-5℃，并加入10％NaOH，使溶液成pH=9-11的堿性，加入36％甲醛溶液，攪拌10-并以30分鐘升高一度的速度，升溫**50℃使凝聚相完成固化，過濾、干燥，即得到原藥活性成分微膠囊。
4、簡單凝聚法
用聚乙烯醇包覆形成有半透性的原藥活性成分微膠囊的制備工藝可將油性原藥活性成分攪拌分散在聚乙烯醇膠體溶液中形成分散乳化體系。在此乳化體系中加入羧甲基纖維素溶液，由于羧甲基纖維素親水性比聚乙烯醇更強，使聚乙烯醇分子的水化膜被破壞而形成不溶于水的凝膠，并在原藥活性成分油滴表面凝聚成膜。當加入的羧甲基纖維素與溶液中的聚乙烯醇質量比例在40：（4-6）范圍時，得到大小均勻，顆粒細，膜壁強度適中的微膠囊。為增加膜的力學強度，可用醛類固化劑進行閃聯硬化處理，甲醛用量以膜重的3％為宜。固化過度使膜壁封閉太強，無法釋放香味。為得到顆粒小、均勻的微膠囊，在形成香精聚乙烯醇溶液為分散體系時，加入占體系總質量0.6％的香精乳化劑。可用不同的香精乳化劑與各種香精配伍。在聚乙烯醇壁膜固化處理液中加入少量無機鹽，可使體系粘度降低，使聚乙烯壁膜固化反應更易進行。
此法的缺點同“原位聚合法”一樣，甲醛的氣味難以完全祛除。
5、分子包埋法
環糊精像淀粉一樣，可以貯存多年不變質。分子包埋法是用β-環糊精作微膠囊包覆材料的，是一種在分子水平上形成的微膠囊，也是近年來應用較廣的制備微膠囊的一種物理方法。
從環糊精分子外形看，似一個內空去頂的錐形體，有人形容其形狀像一個炸面圈。環有較強的剛性，中間有一空心洞穴。環糊精的空心洞穴有疏水親脂作用以及空間體積匹配效應，與具有適當大小、形狀和疏水性的分子通過非共價鍵的相互作用形成穩定的包合物。原藥活性成分等分子大小合適的分子都可與環糊精形成包合物。形成包合物的反應一般只能在水存在時進行。當環糊精溶于水時，環糊精的環形中心空洞部分也被水分子占據，當加入非極性外來分子（香精）時，由于疏水性的空洞更易與非極性的外來分子結合，這些水分子很快被外來分子置換，形成比較穩定的包合物，并從水溶液中沉淀出來。即形成原藥活性成分微膠囊。
具體工藝如下，環糊精：水=1：1混合均勻，攪拌加入原藥活性成分后均勻干燥粉碎。
用環糊精包結絡合形成的微膠囊，有吸濕性低的優點，在相對濕度為85％的環境中，它的吸水率不到14％，因此這種微膠囊粉末不易吸潮結塊，可以長期保存。環糊精本身為天然產品，具有無毒、可生物降解的優點。
6、噴霧干燥
噴霧干燥是將某固體水溶液以液滴狀態噴入到熱空氣中，當其水分蒸發后，分散在液滴中的固體即被干燥并得到幾乎總成球形的粉末。這是一種工業上制備原藥活性成分微膠囊常用的方法。
     噴霧干燥主要分為2個步驟，先將所選的囊壁溶解于水中，可選用明膠、阿拉伯膠、羧甲基纖維素鈉（CMC-Na）、海藻酸鈉、黃原膠、蔗糖、變性乳蛋白、變性淀粉、麥芽糖等作囊壁，然后加入液體原藥活性成分攪拌，使物料以均勻的乳濁液狀態送進噴霧干燥機中；在噴霧干燥機中，可使用多種技術將乳濁液霧化，然后通過與180-200℃熱空氣接觸，使物料急驟干燥。水的急驟蒸發作用使載體物料在原藥活性成分珠滴周圍形成一層薄膜，這層薄膜能使包埋在珠滴中的水繼續滲透并蒸發。另一方面，大的化合物分子則會保留下來，其濃度不斷增加。**后，在干燥機中停留30秒后除去相對小的載體相。