★我国微胶囊化农药评述★
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芯材
壁材/乳化剂
表2 发表的微胶囊农药制备技术概况
加工方法
质量指标或研究结果
20%二甲戊灵 二甲戊灵
脲醛树脂/PAAS+SMA 脲醛树脂/PAAS+SMA
原位聚合法 原位聚合法
1%苏云金杆菌(Bt) 阿维菌素
明胶+阿拉伯胶,明胶+海藻
胶,明胶+果胶,明胶+CMC/
吐温-80 脲醛树脂
复凝聚相法 原位聚合法
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中国农药
一层壁材。这种差异使微胶囊农药具有十分与众不同 的特性,它使有效成分和周围环境隔离,降低了农药 在环境中的降解,延长了持效期,对在环境中不稳定 的农药如除虫菊具有十分重要的意义;具有控制释放 性能,提高农药的利用率,为一次施药长期有效地防 治病虫草害提供了非常有意义的手段,这一点在微胶 囊农药种子包衣方面表现更明显;对环境保护有益, 延长施药间隔,减少施药次数,降低环境压力;囊膜 把农药活性成分隔离起来,降低了农药的挥发,掩蔽 其异味,降低了人体接触农药带来的危害;另外,微 胶囊农药还是一种重要的对靶施药技术,例如使用触 破式微胶囊剂对城市害虫的防治;而对特殊农药的推 广应用,微胶囊技术更是大有可为。例如微胶囊化微 生物农药解决了应用中的易受环境影响的不足,对气 态植物生长调节剂甲基环丙烯的微胶囊化,使该药剂 储存运输和使用变得更加便捷。
20%毒死蜱微胶囊 ----
德国小蠊
该药剂对德国小蠊速效性差,在玻璃、油漆和水泥3种表面KT 均>10 50
分钟,但持效性好,72小时后死亡率仍为100%。药效符合国家A级 别标准。施用药剂的表面在50℃存放5周后仍有效,72小时死亡率达 100%。结论:持效性好,建议改善速效性
3%高效氯氰菊酯微 胶囊
微胶囊农药是以高分子材料作为囊壁或囊膜, 通过化学、物理或物理化学的方法,将农药活性物质 包裹起来,形成一种半透膜的微型胶囊。微胶囊一般 分散在各种添料中,如微胶囊悬浮剂是分散在水中, 粉剂是分散在某种固体填料中。微胶囊农药和其他农 药制剂相比,具有很明显的特点。例如乳油是由溶 剂、乳化剂等组成的均匀稳定单相液体,水剂也是单 相液体,粉剂和粒剂是固体混合均匀后得到的产品, 即使水乳剂和悬浮剂等,也是液/液两相或液/固两 相,而微胶囊悬浮剂是将原药溶液包覆在壁材中,再 分散于水中形成液/固/液三相,微胶囊粉剂是分散在 固体填料中形成液/固/固三相。在使用上来说,普通 的农药制剂使用后,有效成分直接和作物或靶标生物 接触,而微胶囊农药的有效成分和靶标生物之间隔了
我国科研工作者对微胶囊农药进行了一系列的 防治效果试验(表1),试验表明,微胶囊农药和其 他制剂例如乳油相比较,不降低或略微降低速效性, 但可以提高持效性,提高药剂整体防治效果;而且减 少使用有机溶剂,且将有效成分包覆起来降低挥发和 对人体刺激,减少施药次数。微胶囊化农药作为高科 技含量的产品,必将在今后农业生产中发挥巨大的作 用。
微胶囊农药的生产方法很多,如物理法主要有 喷雾干燥法、喷雾冷却(冷凝)法、空气悬浮法、 包合法、挤压法、超临界流体法、多孔离心法、静 电结合法、真空蒸发沉积法、旋转分离法等。化学法 主要有界面聚合法、原位聚合法、锐孔-凝固浴法。 物理化学法有相分离法、干燥浴法、粉末床法、熔化 分散冷凝法、囊芯交换法等。我国科研工作者近十多 年来对农药微胶囊化的方法进行了一系列的研究(表 2),目前的制备方法多集中在原位聚合法、凝聚相 法和界面聚合法等几种物理化学和化学方法上,
我国微胶囊农药的研究起步较晚,从1978年才 开始对微胶囊农药进行研制,取得了一定的进展,如 开发了对硫磷,辛硫磷,甲基对硫磷,马拉硫磷等, 最近十多年来微胶囊化技术更是得到科研工作者的 关注,但在商业化生产中发展缓慢,目前注册登记的 国产微胶囊剂只有四川赛威生物工程有限公司生产的 1.01%杀·溴微胶囊粉剂(有效成分0.01%溴氰菊酯+ 1%杀螟硫磷),在储粮害虫防治中使用;另外进口的 登记产品是德国巴斯夫股份有限公司的45%二甲戊灵 微胶囊剂和日本住友化学株式会社的10%高克螂微胶 囊剂。
水稻二化螟
15%吡虫啉微胶囊剂在成虫羽化期冠干喷雾处理,对星天牛的成虫速效 性好,药后2小时即可见到树冠下死亡的成虫,对星天牛的幼虫也有较 好的防治效果。药后60天,该药剂4000和3000倍液对星天牛的防治效 果仍可达到90%以上,防效同杀螟硫磷和敌敌畏相当,但明显省工时
25%毒死蜱微胶囊剂对棉花斜纹夜蛾有很高的防治效果。施药后1天和3 天的防效高于相似剂量的40%毒死蜱乳油,同时对棉蚜、棉铃虫等均有 80%以上的防治效果
不良溶剂、凝聚剂或凝聚诱导剂,或通过改变温度或 pH使聚合物的溶解度降低,从溶液中凝聚出来,沉积 在被包裹的芯材表面形成微胶囊。凝聚相法一般使用 天然大分子物质,如阿拉伯胶,明胶,海藻胶等,易 于在环境中降解,对环境更友好,但形成囊壁主要靠 分子间力,囊壁的强度相对较低,且壁材较易降解的 一个问题是,微胶囊在壁材降解后很快释放在环境中 降解,这也影响到微胶囊的持效性。另外,目前常用 的这三种方法,都是在水相中壁材凝聚,最终的微胶 囊也是悬浮在水中,最简便的方法是加入助剂将产品 开发成微胶囊悬浮剂。但该剂中有大量水存在,不利 于提高有效成分的含量,增加运输成本,在寒冷地区 的存储使用也受到限制。如果能将微胶囊制成可分散 粉甚至可分散粒剂,在使用之前再兑水,将使运输和 使用更加便利。而这几种方法生产的微胶囊剂,要制 成粉状或粒状产品,需要增加过滤干燥等一系列的工 序,例如陈金红等用过滤和干燥的程序得到了固体微 胶囊。我国微胶囊农药的现状是成熟的商品化产品 少,制剂质量不稳定,生产工艺较复杂,产品成本 高。
34.2%辛硫磷-G微胶囊剂对水稻生长安全,对二化螟具有较好的防治效 果,且持效期长,值得大面积推广应用
2.5%氯氟氰菊酯微 2.5%三氟氯 德国小蠊
胶囊
氰菊酯乳油
微胶囊剂不仅对卫生害虫蟑螂药效高,而且在不吸收面板上,持效期 长达98天以上;而对照药剂在不吸收面板上,持效期不无刺激性气味的优 点,解决了多年来气雾剂易燃、易爆、气味难闻、对人畜有刺激性、 污染生态环境等问题
丙环唑对苹果采后炭疽病控制作用显著,在25℃下储存15天后快速 释放的丙环唑微胶囊防治效果最好,浓度为150ug/ml时效果达到了 100%,而乳油在相同浓度下效果为88.6%。另外说明浸泡比喷雾的效 果好得多 在没有雨水冲刷的情况下,在两种剂型试用浓度相似时,试药后1、 3、7天防治效果相似,而14天后微胶囊剂防治效果明显高于乳油
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我国微胶囊化农药评述
张永斌 (上海信服化工有限公司)
自从上世纪50年代产生微胶囊以来,微胶囊技 术已经在各个领域例如医药保健及纺织品、防腐剂、 饲料、食品、化妆品、香料、印染及信息记录等行业 得到了应用。农药微胶囊从1949年开始研究,70年 代产生了第一个微胶囊农药甲基对硫磷微胶囊产品以 来,世界上特别是发达国家在农药微胶囊剂领域研究 开发十分活跃,已制成的微胶囊剂有杀螟硫磷,甲基 对硫磷,除虫菊酯,二嗪磷,毒死蜱,对硫磷,地虫 硫磷,硫酸铜,放线菌酮,甲草胺,丙草丹等二十多 个品种。
原位聚合法
囊壁厚度,粒径等,研究了最佳工艺参数
研究了工艺参数,比较了两种壁材,三聚氰胺甲醛 树脂较脲醛树脂有更好的悬浮性,缓释性更持久 优化了工艺参数
优化了工艺参数,研究了悬浮性,储藏稳定性以及 缓释性等 直径和囊皮厚度等,药效试验表明效果高,持效长
研究了释放行为,显示复合凝聚的产品可控性优于 单凝聚产品 探讨了影响形状和包封率的各种因素,优化了工艺 条件 探讨了影响微胶囊的各种工艺参数,并对喷雾干燥 法进行了研究
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表1 部分微胶囊剂生物活性实验结果
活性成分及含量 1%印楝油微胶囊
对照药剂 1%印楝油
防治对象 黄曲条跳甲
结果评叙
使用印楝油微胶囊比单独使用印楝油更能减少害虫成虫的落虫量、产 卵量和成虫的取食面积,其中对成虫落虫量和产卵量的减少可持续4 天,对成虫取食面积的减少至少可持续6天。微胶囊有效地保持了印楝 油的生物活性,延长了药效作用时间
外观,含量,悬浮率,pH值,包封率,平均粒径
探讨了分散、乳化条件及成囊工艺的影响,确定了 最优助剂和最佳工艺条件 包囊率,平均粒径和储存稳定性等方面,研究表明 明胶+阿拉伯胶体系最优
成囊率,外观,囊壁厚度等,研究了最佳工艺条件
阿维菌素 阿维菌素 阿维菌素 阿维菌素 氯氰菊酯
十二醇 毒死蜱 氟虫腈
蜜胺树脂/十二烷基硫酸钠+ 原位聚合法
聚乙烯醇
蜜胺树脂和脲醛树脂
原位聚合法
壳 聚 糖 / 木 质 素 磺 酸 钠 / 复凝聚相法 Tween80 + Span80 蜜胺树脂/十二烷基硫酸钠 原位聚合法
囊皮II TRIN + III TRAN + 原位聚合法 II NV
阿拉伯胶+明胶/明胶
凝聚相法
脲醛树脂/SMA+PAAS
原位聚合法
脲醛树脂/0201B
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物理方法制备微胶囊农药尚未见报道。界面聚合法在 20世纪50年代提出,工艺简单,对反应单体的纯度要 求不高,对原材料配比要求不严,反应速率快,不需 要昂贵复杂的设备。但该方法是在界面进行化学反应 生成囊壁,反应体系在油/水界面进行,囊壁的厚度 和囊的大小等参数只能靠搅拌速度,升温速度等手段 控制,而且不适合连续化生产。原位聚合法要求单体 是可溶的,而聚合物是不可溶的,所以聚合反应在分 散相芯材上发生。反应开始,单体先发生预聚,然后 预聚体聚合,当预聚体聚合尺寸逐步增大后,沉积在 芯材物质的表面。由于交联及聚合的不断进行,最终 形成芯材物质的微胶囊外壳。与界面聚合法相比,可 用于该法的单体范围很广,而且也不需要昂贵复杂的 设备。但该方法也有界面聚合法类似的难点,即反应 速度和终点不能在生产中直观的观测,也不适合连续 化生产。同时,这两种方法都是将壁材单体溶解在水 相或芯材中,芯材分散后在分散表面反应,如果反应 不完全,将有部分壁材单体残留在产品中。大多数农 药微胶囊的制备是用甲醛做交联剂,如果甲醛残存在 产品中,对环境的影响也是一个值得注意的问题。凝 聚相法是在芯材与壁材的混合溶液中,加入非溶剂或