农药微胶囊剂的研制

INNOVATION创 新222019.04中国农药10月15日，“第十八届全国农药交流会”主题大会在上海隆重召开，会上中国农药工业协会对在中国农药行业发展中作出突出贡献的优秀集体和个人进行了表彰。

山东中农联合生物科技股份有限公司（简称“中农联合”）的“30%噻唑膦微囊悬浮剂的创制开发”喜获第十一届农药创新贡献奖之技术创新奖。

微囊悬浮剂是一种新型剂型，近几年由于环境保护、溶剂限量等因素，国内外农化企业对该剂型普遍开始重视，陆续有产品登记和销售。

微囊悬浮剂对工艺要求很高，制备方法也有很多，目前国内外微囊悬浮剂的制备方法主要以化学法中的原位聚合法和界面聚合法为主。

在得到理化性能稳定的乳液的同时需要对活性成分实现有效包覆，因此相较于常规剂型，微囊悬浮剂在工艺开发中尤其需要油相在水相中有良好的稳定性，油、水两相杂质少、纯度高，通过合适的工艺与助剂体系可以充分的、均一的分散到水相中，在壁材的反应生成过程中需要对温度、搅拌速度、投料顺序、反应时间等反复试验、论证，得到符合产品要求的包囊方案。

通过将农药有效成分进行微胶囊化可以有效的降低有效成分的气味及刺激性，提高有效成分的物理稳定性，提高有效成分的缓释性能或控释性能，并且使有效成分以某一方式特定释放，降低其生物毒性。

近年来，行业内对农药微胶囊制剂的研究有一定的进展，在制备方法、壁材选择以及在农、林、牧业等多方面的使用上都进行了深入的研究，产品覆盖杀虫剂、杀菌剂、除草剂，尤以有机磷类、菊酯类农药为主，产品开发技术仍以中低端为主，随着国内外、行业内对微胶囊制剂的认识的加深及研究思路的不断深入，微胶囊制剂的产品及工艺的创新与改进急需提升。

中农联合立项研究的30%噻唑膦微囊悬浮剂的开发技术是一项以成膜材料将杂质含量较高的噻唑膦原药包裹其中，形成可以稳定存在的液体悬浮体系技术。

图1 中农联合市售产品“兑现”30%噻唑膦微囊悬浮剂在对30%噻唑膦微囊悬浮剂的开发工作中，中农联合采取了原位聚合法与界面聚合法的优点，开发定制型工艺，实现了剪切成囊的制备方法，降低了壁材的反应温度，缩短了反应时间，简化了整体工艺，缩短整体加工时间2～3小时。

阿维菌素微胶囊剂制备的方法(2010-02-28 14:26:29)产品特点：农药阿维菌素微胶囊的方法，属农药制备技术领域。

本工艺采用现有的原位聚合法改进后制备，本发明的工序包括尿素-甲醛树脂预聚体水溶液的制备、阿维菌素混合物溶液的制备及阿维菌素微胶囊的制备。

本发明与现有技术相比，具有设备投资少，工艺易控制，反应稳定，适合于工业化生产，收率高于90％，包封率高于90％，且具有缓释性能等优点。

本方法生产的阿维菌素胶囊不但解决了阿维菌素与土壤结合影响药效的问题，同时通过缓释减少用量，延长药效有效期，巩固防治效果，不易使农药被大气，阳光和雨水破坏及流失，有效控制对地下水的污染，防治生态环境的改变。

制备工艺与方法农药阿维菌素微胶囊的方法，采用原位聚合法制备，工序包括预聚体的制备、阿维菌素混合物溶液的制备、阿维菌素微胶囊的制备，其特征在于：a.预聚体的制备：将尿素溶于甲醛，甲醛与尿素的摩尔比为2∶3～2∶5，用磁力搅拌器搅拌至澄清，用三乙醇胺调节PH值为8～9，在反应温度65℃～70℃，反应时间 1～1.5小时后生成粘稠状的液体，再用两倍于甲醛用量的蒸馏水稀释即得稳定的尿素 -甲醛树脂预聚体水溶液；b.阿维菌素混合物溶液的制备：将在常温状态呈粉状或颗粒状的阿维菌素溶于溶剂中，溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、甲苯或环己酮，溶剂使用量以使阿维菌素溶解或分散为止，本方法中1g阿维菌素使用20～30ml溶剂；然后加入2％～10％的乳化剂进行充分分散与乳化，溶好后的溶液再加入密度小于1的石油醚，石油醚的用量为所生成的阿维菌素微胶囊的密度与水的密度相等，在60℃～90℃的温度下，经1000r/min～1500r/ min搅拌后使其充分分散，当混合物相溶澄清后即可；c.阿维菌素微胶囊的制备：将尿素-甲醛树脂预聚体水溶液加入到在1000r/min～ 1500r/min搅拌下的阿维菌素混合物溶液中，搅拌15min后，向其中缓慢的加入1M的 HCl，搅拌速度降到500r/min～750r/min，30min后将其pH值调到2.5，反应一小时后加温到45℃，反应2.5小时后取消加温，向反应物中加入5ml吐温-20，并用NaOH将反应产物中和成pH＝7，然后过滤离心收集阿维菌素微胶囊；最后将所得的微胶囊保存于 0.5％的羧甲基纤维素钠和1.9％的吐温-20的混合溶液中。

农药微胶囊剂的制备工艺1、原位聚合法把36％浓度的甲醛溶液488.5g与240g尿素混合，加入三乙醇胺调节pH =8，并加热至70℃，保温下反应1h得到粘稠的液体，然后用1000ml水稀释，形成稳定的尿素—甲醛预聚体溶液。

把油溶性原药活性成分加到上述尿素—甲醛预聚体溶液中，并充分搅拌分散成极细微粒状。

加入盐酸调节pH在1-5范围，在酸催化作用下缩聚形成坚固不易渗透的微胶囊。

控制溶液pH值很重要，当溶液pH值高于4时，形成的微胶囊不够坚固，易被渗透；而当pH在1.5以下时，由于酸性过强，囊壁形成过快，质量不易控制。

如要获得直径在2.5μm以下的微小胶囊，加酸调节pH的速度要慢，比如在1h内分3次加酸，同时要配合高速搅拌。

而在碱性条件下，同样可得到尿素—甲醛预聚体制成的微胶囊，pH控制在7.5-11范围，反应时间为15min-3h，温度控制在50-80℃。

温度高，反应时间则可缩短。

当缩聚反应进行1h后，适当升温至60-90℃，有利于微胶囊壁形成完整，但注意温度不能超过原药活性成分和预聚体溶液的沸点。

一般反应时间控制在1-3h，实践证明，反应时间延长至6h以上并没有显著改进效果。

用尿素—甲醛预聚体进行聚合形成的微胶囊有惊人的韧性和抗渗透性。

这种方法制得的微胶囊有别的制法无可比拟的良好密封性。

缺点是甲醛的气味难以全部除干净。

2、锐孔—凝固浴法把褐藻酸钠水溶液用滴管或注射器一滴滴加入到氯化钙溶液中时，液滴表面就会凝固形成一个个胶囊，这就是一种最简单的锐孔—凝固浴法操作。

滴管或注射器是一种锐孔装置，而氯化钙溶液是一种凝固浴。

锐孔—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胶囊的。

用1.6％褐藻酸钠、3.5％聚乙烯醇、0.5％明胶、5％甘油等水溶液作微胶囊壁材，凝固浴使用15％浓度的氯化钙水溶液。

用锐孔装置以褐藻酸钠包覆原药活性成分滴入氯化钙凝固浴时，在液滴表面形成一层致密、有光滑表面、有弹性但不溶于水的褐藻酸钙薄膜。

摘要本文综述了农药微胶囊剂的国内外研究进展及应用现状。

在总结农药微胶囊芯材与壁材种类及农药微胶囊制备方法的基础上，对难溶性农药微胶囊化方法、吸附型缓控技术、包合型缓控技术以及化学键合缓控技术等研究进展进行了概述，指出了我国农药微胶囊研发中存在的问题，对其发展方向作出了展望。

1 农药微胶囊化方法微胶囊的制备方法很多，主要有物理、化学、物理化学和生物方法。

目前农药微胶囊剂多采用前3种方法制备。

生物学方法是利用酵母菌等真菌微生物细胞壁的半透性，使芯材进入细胞内，得到粒径为几十微米的微囊产品。

目前采用此方法制备农药微胶囊的研究还很少。

1.1 物理法利用物理和机械的方法制备微胶囊即为物理法。

其又分为喷雾干燥法、冷冻干燥法、包合法、超临界流体法、溶剂蒸发法和旋转分离法等。

物理法制备过程相对简单，但难以制得粒径较小的颗粒（粒径一般大于100 μm），易出现无芯胶囊，且有效成分的释放速率难以控制，药效不稳定，生产能力低。

因此，在农药微胶囊剂生产中应用较少。

其中应用相对广泛的是喷雾干燥法和溶剂蒸发法。

喷雾干燥法多以食用蛋白质或多糖为囊材，先将芯材分散在含囊壁材料的溶液中，制成悬浮液或乳浊液，之后物料雾化，并干燥使得雾化液滴中溶剂蒸发，壁材析出成囊。

该法在食品领域应用最广。

溶剂蒸发法先将芯材和壁材分散到有机相中，后移至与壁材不相溶的溶液中，加热使溶剂蒸发，进而壁材析出成囊。

其常用的壁材有丙烯酸甲酯、壳聚糖、聚己内酯和聚乳酸等。

1.2 物理化学法物理化学法有干燥浴法、熔化分散冷凝法、相分离法、囊芯交换法等。

其中相分离法是农药生产中最常用的方法，又分为水相相分离法（复合凝聚法和简单凝聚法）和油相相分离法。

在芯材与囊材混合溶液中，加入溶剂、凝聚剂、凝聚诱导剂等，通过改变温度或pH使聚合物的溶解度降低，并从溶液中凝聚出来，沉积在芯材表面形成微胶囊。

凝聚法一般以天然大分子物质如阿拉伯胶、明胶、海藻酸钠等为壁材。

由于其主要通过分子间作用力形成囊壁，因而囊壁的机械强度相对较低且易降解，囊芯活性成分在壁材降解后很快释放到环境中，不宜制备持效期较长的药剂。

微胶囊农药制备技术概述20世纪50年代B. K. Green在研究第一代无碳复写纸时使用凝聚法制备了包含染料的微胶囊，这标志着微胶囊技术的开始。

进入21世纪，微胶囊技术的研究进展加快，已被广泛地用于医药、食品、化妆品、建材等很多领域，微胶囊是以高分子材料作为囊壁或囊膜，通过物理或物理化学方法将作为囊芯的活性物质（固体、液体或气体）包裹起来，形成一种具有半渗透性囊膜的微型胶囊。

其具有保护囊芯材料免受环境影响、屏蔽气味、降低毒性等作用。

上世纪60年代大量化学农药开始使用，特别是有机氯和有机磷农药。

进入70年代后化学农药的污染问题越来越被重视，降低毒性、减少污染、保护环境的理念被提出来。

同时减少有机溶剂的用量、减少喷药次数、提高农药的利用率成为化学农药研究的重要课题，农药微胶囊制剂就是在这种趋势下出现的。

最早的农药微胶囊产品是1974年Pennwalt公司开发的甲基对硫磷微胶囊，投入市场后非常畅销。

从那时起微胶囊悬浮剂作为农药的缓释剂型被广泛认可，我国与上世纪70年代后期开始引入农药微胶囊制剂，先后有对硫磷、倍硫磷等商品化。

近年来随着我国农药政策的调整，微胶囊悬浮剂进入了一个快速发展的时期。

1 常用微胶囊制备技术的特点目前，有关农药微胶囊的制备仍以界面聚合法、原位聚合法、凝聚法和溶剂挥发法为主。

界面聚合法是囊壁成膜反应发生在互不相溶的油水两相界面上，该方法的基本过程是将成膜反应所需要的油溶性高分子单体和原药一起溶解在有机溶剂中，再向此有机相中加入乳化剂和水，剪切乳化形成水包油乳状液。

再添加水溶性的高分子单体。

两个单体在药物颗粒的两相界面发生缩聚反应，形成包覆活性成分的聚合物薄膜。

该方法的优点是：加工工艺简单，条件温和，易于实现工业化生产，通过该法制备的微胶囊适合包裹液体（液体原药或溶解固体原药微粒的有机溶剂），制得的微胶囊致密性好；但是不足之处是：该方法使用的囊壁材料主要是聚脲聚酰胺聚胺酯等。

这些单体的毒性比较大，形成的囊壁很难在液体农药中溶解，某些副反应还会使得囊芯性能被破坏或失去生物活性，制备过程中有些农药需要使用大量有机溶剂，生产成本较高。