难溶性农药成分微胶囊包覆技术与应用（杭州会议）李俊娥

难溶性农药成分微胶囊包覆

技术与应用

李俊娥

山东省化工行业生产力促进中心

2015.9.16

目录概念包覆意义包覆工艺囊皮反应原理囊材与助剂质量指标典型工艺举例应用一、概念：

1、难溶性农药是指原药是固体，既难溶于油性溶剂又难溶于水的有效成分。如：吡虫啉、噻虫嗪，噻虫啉、氟虫腈、硫双威等。

2、微胶囊由囊芯和囊壳（皮）组成，囊芯是单独的难溶性颗粒或分散在油中的难溶性颗粒，囊壳是天然或合成高分子材料。

3、微胶囊有水包油、水包难溶性颗粒。

4、微胶囊分为液体制剂和固体制剂：液体制剂微胶囊的连续相一般都是水，因此也被成为微胶囊水悬浮剂；固体制剂有微囊干粉（干悬浮剂）、颗粒剂。5、难溶性成分微胶囊水悬浮剂把不溶于水，且不溶于有机溶剂的固体农药成分，通过研磨达到一定细度后，包覆于囊壳中，然后分散在水中的农药制剂。6、外观乳白（浅咖啡色）色粘稠液体（见图片）

A、示意图，B、悬浮体系图，C、水磨法显微镜图片，D油磨法显微镜图片A、微胶囊基本结构示意图

Ｂ、成品外观图

Ｃ、水磨原位法显微镜图D、油磨界面法显微镜图二、难溶性成分包覆微囊悬浮剂的意义：

1、延长持效

2、减轻药害

3、降低制剂接触毒性

4、减少淋溶

5、增加有效成分稳定性

6、保护天敌7、改性便于复配（稳定悬乳剂体系）。三、包覆工艺：

1、油磨界面法：将有效成分、助磨剂、油在配料罐中剪切混合均匀，然后进入砂磨机磨细到2-8微米，加入油性囊材，搅拌，使其混合均匀待用。配好水相（水+乳化剂），开启乳化剪切机和搅拌，将磨细的油相投入剪切罐中，使其乳化为一定细度的水包油乳液，再加入水性囊材和催化剂，搅拌均匀后停止剪切，加热升温至要求温度，保温熟化成囊，最后调制、检测、包装。工艺示意图见下图油、助磨剂乳化剂、水油性单体

剪切乳化成囊、固化加热搅拌、保温调制吡虫啉原药砂磨水性单体催化剂

溶解分散助剂、水检测包装混合2、水磨原位法：

将原药、水、分散剂投入混料罐中剪切，混合均匀，进入砂磨机磨细至3-8微米，然后加入胶体调节剂调节体系电荷，均质机混合均匀，再加入壁材和pH调节剂，开启加热，逐渐升温至要求温度，停止剪切，继续搅拌，保温3-5小时，取样观察成囊情况，成囊完毕加入水、助剂调制，取样检测合格后包装。工艺示意图见下图。水、分散剂壁材胶体调节剂

混合

成囊、固化搅拌、保温调制氟虫腈原药砂磨水浴加热pH调节剂

均质助剂、水检测包装混合四、囊皮固化反应原理：

1、界面：多异氰酸酯与多元胺反应

(n＋1)H2N―R1―NH2＋nOCN‒R2―NCO→O

O∥

∥

H‒[NH―R1―NH―C―NH―R2―NH―C―]n‒NH―R1―‒NH22、原位：尿素甲醛树脂预聚成膜五、几种方法异同点

1、难溶性成分微囊包覆囊材与普通油性成分包覆无多大差异，囊材基本可以通用；

2、几种方法做成的微囊悬浮剂都是乳白色（浅咖啡色）粘稠液体，外观都是相同的；

3、油相包覆微囊需要用高速剪切机乳化达到细度，而固体包覆微囊需要用砂磨机磨细；

4、油磨界面包覆微囊是难溶性颗粒油悬被包覆囊中；

5、水磨原位包覆微囊是在难溶性颗粒表面沉积一层囊膜。六、囊材与助剂1、囊材：对于囊材的选择，一般从以下几方面来考虑：A、根据微胶囊成品的应用性能，来选择包覆后的膜孔隙大小，松散还是致密，韧性还是脆性。B.囊材单体与芯材的配伍性，不能有化学反应。C.价格合理并且容易获得。D、囊材本身的性能，如稳定性、溶解性、可聚合性、黏度、电性能、成膜性等。农药微胶囊剂的合成方法有多种，目前它的囊壁材料主要包括天然、半合成和合成高分子材料三大类，他们各自的材料和特点如下表：囊壁材料材料特点天然高分子材料明胶、阿拉伯胶、琼酯、海藻酸盐、壳聚糖、纤维蛋白、玉米蛋白等天然无毒、生物相容性好半合成高分子材料甲(乙)基纤维素、羧甲基纤维素(钠)、醋酸纤维素及其酯类和部分甘油酯毒性小、粘度大、成盐后溶解度增大全合成高分子材料聚丙烯酸树脂、聚乳酸、蜜胺树脂、脲醛树脂、聚酰胺、聚酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚脲、聚氨酯等成膜性好、化学稳定性好目前常用的囊材一般是：原位-------预聚的脲素-甲醛树脂

预聚的三聚氰胺-甲醛树脂界面-------（油性单体）（水性单体）不饱和聚酯树脂胺固化剂多元酰氯多元胺多元异氰酸酯多元胺2、助剂：

难溶性成分微胶囊悬浮剂它也是悬浮剂的一种，为了它的储存稳定性和药效的发挥，离不开各种助剂。它跟水悬浮剂类似，本身是一个不稳定的悬浮体系，所以助剂也有相似性，如润湿分散剂、防冻剂、悬浮稳定剂、胶体保护剂、防腐剂，另外还有做水包油乳液的乳化剂。

A、乳化剂在微胶囊的制备过程中，乳化剂的选择非常重要，对能否成囊和成囊质量影响较大。难溶性成分油磨法微胶囊也要配制水乳剂，首先要选择合适的乳化剂，要求是：①HLB值较大,水溶性好；②能够乳化选定的油相体系成微小油珠，并且稳定悬浮于水相中，形成乳状液；③耐温、耐电解质、耐酸碱性能好，在高温、高离子强度和较强酸碱性时不会卷曲、破乳、不从液滴表面脱落；④不与囊皮或是有效成分发生化学反应；⑤乳化活性适中，乳化时不能使得油悬体系中油和固体农药分离。乳化剂应该有三大类可以选择：⑴、聚磺酸盐类：木质素磺酸盐、聚烷基萘磺酸盐⑵、封端非离子:

苯乙烯-苯酚聚氧乙烯醚磺酸盐、甲醛-萘聚合物聚氧乙烯-丙烯醚磷酸酯等。⑶、聚羧酸盐：聚丙烯酸酯、聚丙烯酸钠、聚天冬氨酸钠、聚马来酸-丙烯酸钠等。B、分散剂：

在微胶囊悬浮剂中，分散剂起到阻止分散体系中的胶囊离子相互凝聚，使他们在连续相中较长时间保持均匀分散的一类物质。如：木质素磺酸盐、嵌段聚醚、萘磺酸盐、聚羧酸盐等C、其他助剂：（1）胶体保护剂有聚乙烯醇（PVA）、聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、苯乙烯丙烯酸钠、海藻酸钠等。（2）粘度调节剂和悬浮稳定剂跟水悬浮剂（SC）中的黏度调节剂和悬浮稳定剂的机理相似，并且应用种类也相当，比较经济适应的硅酸镁铝和黄原胶等复配使用。（3）防冻剂常用的有乙二醇、丙二醇、丙三醇、尿素、氯化钠等。（4）油磨助剂，大家都磨过油悬剂，固体物料在油中磨细比在水中难度大，所以必须加入助磨剂。而且这个助磨剂既要有助磨效果，又不能乳化油相。

七、质量指标1、包覆率

包覆率是微胶囊剂型的一个最重要的指标，在农药微胶囊悬浮剂中，包覆率一般要求在95%以上。包覆率的测试方法：称取一定量的微胶囊悬浮剂，用高速离心机分离30分钟，进行固液分离，用液相色谱仪测定上清液中游离的有效成分含量。可以按照下式计算：包覆率试样中有效成分总含量游离的有效成分含量试样中有效成分总含量=2、有效成分含量的测定

准确称取一定量的微胶囊悬浮剂，加入破囊剂，用超声波在高频下超声30min，再按标准用色谱仪测定含量。微囊剂检测的破囊问题是关键，这几年经常遇到被检测微囊含量低的现象，后来发现是因为破囊不彻底造成的。3、悬浮率的测定

准确称取一定量的待测样品a，加至少两倍于样品量得标准硬水，放置30s，用玻璃棒轻轻搅拌30s，将此混合液完全转移至250mL的具塞量筒中，稀释至刻度，加塞，以每秒一个来回的速度颠倒30次，在30±1℃恒温水浴中静置30min，用一根玻璃管慢慢抽出上部9/10的悬浊液，测定下部1/10悬浊液中有效成分的含量b。悬浮率=(a-b)×10a×94、稳定性贮存稳定性测定按CIPAC方法中MT46．1进行，用注射器将约30mL试样注入安瓿瓶中(避免试样接触瓶颈)，用高温火焰封口(避免溶剂挥发)，至少封3瓶，分别称重。将封好的安瓿瓶置于金属容器中，再将金属容器放入(54±2)℃的恒温箱或恒温水浴中，放置14d。取出冷至室温，将安瓿瓶外面试净后称重，质量未发生变化的试样，于24h内，对规定的项目进行检验。热贮后，微囊悬浮剂测得的平均有效成分含量，应不低于贮前测得的平均含量的90％(热贮稳定性试验前、后的样品，应在贮后同时进行分析，以减少分析误差)。低温稳定性测定：微囊悬浮剂样品装入安瓿瓶中，密封后置于-25℃下冷贮24h，然后取出置于室温条件下静置融化24h后，重新在-25℃下冷贮，如此循环7次，观察体系的物理稳定性，用显微镜观察贮存后微胶囊的形态变化情况，并且测含量的变化。6、释放：微胶囊囊芯释放速率受以下因素影响：⑴微胶囊的粒径。在囊壁的材料和厚度相同的条件下，微胶囊粒径越小表面积越大，释药速率也越大；⑵囊壁厚度。囊壁材料相同时，囊壁越厚则释药越慢；⑶囊壁的物理化学性质。不同材料形成的囊壁具有不同的物理化学性质。例如由原位法合成的脲醛树脂类囊壁有许多小孔，药物释放稍快一些，而用界面法制备的微胶囊，它的壁是一层均匀致密的薄膜，其空隙很小，药物释放比脲醛树脂微胶囊慢。⑷囊芯物的性质。由于包囊囊芯物质的极性与分子量大小不同，在壁膜的表观扩散系数不同，因而影响其释放速率。

另外，添加剂以及不同的工艺条件等均会影响微胶囊的释放速率。目前，关于微胶囊芯材释放的理论和实验常是针对具体芯材在具体的壁材中的释放规律的研究，因此，并不具备较强的普遍性。但是，这些理论研究从定性和定量的角度得出的结论，对我们进行相关实验具有一定的参考价值。八、典型工艺举例1、20%硫双威微囊悬浮剂A、脲醛树脂预聚体的合成在装有温度计、搅拌装置的三口烧瓶中，将甲醛、尿素按照适当的摩尔比混合，溶解，添加适量的去离子水后加入到装有温度计、搅拌装置的三口烧瓶中；200r/min搅拌；用0.5mol／L氢氧化钠溶液调节pH=8.0；2℃／min升温，至70℃保温1h，得尿素.甲醛预聚体(UF)溶液。B、硫双威微囊悬浮剂的制备。(1)常温下将硫双威原药、分散剂、水投入烧杯中，用剪切机混合均匀，然后倒入砂磨机磨细到3-5微米，再加入胶体调节剂和水性囊材（脲甲醛预聚体），剪切搅拌均匀，停止剪切，继续搅拌，在水浴中加热升温至要求温度；（2)降低转速至500r/min，60min内分批次加入pH调节剂，将体系pH值为2.0；(3)保温3-5小时后，取样用显微镜观察成囊情况，待完全成囊后，用碱性调节剂将体系调至中性。最后加入分散剂、防冻剂、体系稳定剂后检测、包装。2、5%噻虫啉微胶囊悬浮剂

将植物油、噻虫啉原药、助磨剂计量好后，加入烧杯中，搅拌均匀，再将此油相转入小砂磨机中，开始研磨，研磨中需要通水冷却。待油相体系中原药颗粒粒度达到2-3微米后，停止研磨，将油皮（如TDI二聚体）投入油相，搅拌均匀待用。将乳化剂（如聚天冬氨酸）、去离子水投入烧杯中，搅拌均匀，开启剪切机，边剪切边将油相投入烧杯中，使其乳化分散成水包油乳液。取乳液样品，用显微镜观察细度，合格后转入带搅拌的多口烧瓶中，缓慢加热，搅拌，再将水性囊皮单体（如己二胺）、催化剂投入烧瓶中，搅拌均匀，待烧瓶内温度达要求温度时，停止继续加热，在此温度下保温3-5小时，取样用显微镜观察成囊情况，确定成囊完毕后，自然降温至40℃以下，最后加入增稠剂、分散剂、防冻剂、防腐剂和补足水，搅拌均匀，抽样检测合格后，包装。九、应用1、适应的场所和防治对象：（1）地下害虫：花生、小麦、玉米、大豆、棉花蔬菜等作物的地下害虫、根结线虫、茎线虫、蚜虫、飞虱、蓟马等。（2）生长和危害期长，难于防治的梨木虱、柑橘介壳虫，树木天牛等。（3）果树干枝期到套袋前用的杀虫、杀螨、杀菌剂。（4）需要延长残效和降低药害的芽前除草剂。（5）环境卫生害虫。（6）粮食储存害虫防治。（7）杀虫、杀菌的拌种剂（高粱拌种无药害，小麦可以到穗蚜）。2、品种、防治对象与使用方法：

A、吡虫啉、噻虫嗪、（5-15%）微囊悬浮剂防治花生地下害虫、蚜虫、蓟马等使用方法：拌种、喷穴、拌毒砂；

B、阿维菌素（1-5%）微囊悬浮剂防治蔬菜线虫必须施于地下（移栽或播种时沟施、穴施）

C、氟虫腈（6-15%）、硫双威（10-15%）微囊悬浮剂拌种防治玉米、花生地下害虫；

D、二甲戊灵、扑草净、乙氧氟草醚微囊悬浮剂地表封闭防治花生、大蒜、姜等禾本科和阔叶杂草；

E、噻虫啉（2-15%）微囊悬