新-刘峰微胶囊农药的开发与应用技术.ppt

微胶囊农药的开发与应用技术 刘峰山东农业大学植物保护学院 主要内容 微胶囊概况国内外开发及应用状况主要微胶囊技术存在问题及展望 粒状 缓释 水基化 多功能 省力 高含量 世界农药剂型的发展趋势 可以控制农药有效成分从加工品中缓慢释放的农药剂型 含农药地膜 微囊悬浮剂 微囊粒剂等 优点 提高农药的利用率延长持效期 减少施药量和频率提高农药的稳定性避免因环境因素如光照 空气 雨水 土壤 微生物及其它化学物质造成有效成分的分解 氧化 流失等 可用于水不稳定有机磷农药 易光解的生物农药提高与其它农药的复配能力提高对作物安全性减轻对作物的药害降低对环境污染降低土壤迁移 减轻对环境的压力高毒农药低毒化抑制农药的挥发性 掩蔽不愉快的气味 降低农药对人 畜 鱼及其它动物的接触毒性 吸入毒性 类型 物理型 高分子化合物与农药间物理结合而成 贮存体 不均匀分散体封闭式 微胶囊剂 包结化合物 多层制品开放式 空心纤维 吸附载体 发泡体均一体 均匀分散体固溶体 分散体 复合体化学型 原药与高分子化合物通过化学反应结合 微胶囊化是实现农药缓释的一种形式 固体或液体 农药微胶囊的定义 是一种以高分子成膜材料为壳物质 载有固体 液体或气体农药的具有核壳结构的微小容器 因粒径一般在1 20 m 故称微胶囊 核壳结构的存在使微胶囊具有保护 阻隔性 减少了囊芯农药受到外界环境的侵入影响 同时又具有透过壁材缓慢向外释放的特性 因此可以延长药剂的持效期 微胶囊的常见形态 微胶囊不一定都是圆的 微胶囊制剂的形态 固态 微囊粉剂 微囊粒剂液态 微囊悬浮剂 微胶囊农药的性能特点 4 提高农药的利用率 2 提高农药的稳定性 3 提高与其他农药的相容性 5 提高安全性减少环境污染 1 高毒农药低毒化 毒死蜱乳油和微囊悬浮剂对斑马鱼的毒性 毒死蜱乳油和微囊悬浮剂对对鹌鹑的毒性 毒死蜱乳油和微囊悬浮剂对家蚕的毒力比较 毒死蜱和辛硫磷对美国白蛾的残留药效 17 两种壁材包覆辛硫磷对黄瓜的安全性比较 18 EC药害 CS药害 19 EC的淋溶深度 12 18cmCS的淋溶深度 6 12cm农药的微囊化可以降低淋溶性 不同深度的土壤培养的小麦根长 cm 二 微胶囊技术的应用状况 始于20世纪30年代 70年代中期得到迅猛发展20世纪50年代 美国国家现金出纳公司 NCR 首次向市场投放了利用微胶囊技术制备的第一代无碳复写纸 开创了微胶囊技术应用的新时代微胶囊技术已在医药 兽药 农药 染料 涂料 食品和日化产品等领域已得到广泛应用 可以相互借鉴 早期的农药微胶囊产品 1974年 美国Pennwalt公司 甲基对硫磷 Pennwalt M 二嗪农 Knox out 2FM 氯菊酯 Penneapthrin 200 等 之后缓释技术在农药界受到广泛关注目前已经拥有工业化微胶囊产品的国外知名农药公司 先正达 住友 陶氏益农 拜耳 富美实 巴斯夫等 目前在流通的微囊化产品 高效氯氟氰菊酯 氯虫苯甲酰胺 毒死蜱 杀螟硫磷 甲 乙 草胺 异噁草松 二甲戊灵等 国内发展状况 我国在微胶囊剂的研究工作始于上个世纪8 90年代初期 许多国内科研院所和农药企业开展了农药微胶囊制剂的研制和开发 已商品化的品种 毒死蜱 辛硫磷 高效氯氟氰菊酯 氯氰菊酯 甲 乙 草胺 吡虫啉 噻虫啉 阿维菌素和甲氨基阿维菌素 微胶囊制剂在我国登记情况 目前在我国登记的农药品种 有机磷 辛硫磷 三唑磷 毒死蜱拟除虫菊酯 高效氯氟氰菊酯 氯氰菊酯 氯菊酯 七氟菊酯等阿维菌素 甲氨基阿维菌素除草剂 酰胺类 甲草胺 乙草胺 丁草胺等 二硝基苯胺类 二甲戊灵 已商品化农药品种的特点 多数为脂溶性多数为微囊悬浮剂多数为有机磷 菊酯类杀虫剂近年来的新趋向制剂固体化 微囊粉剂 微囊粒剂种子处理剂杀菌剂 微胶囊农药的应用领域及使用方式 农用地下有害生物 种子处理 混土处理地上有害生物 喷雾 滞留喷洒 卫生蚊蝇 滞留喷洒 三 农药微胶囊化的常见技术 农药微胶囊的主要制备方法 界面聚合技术原位聚合技术相分离技术固体微胶囊生产技术 微胶囊剂粒径与制造方法的关系 A界面聚合技术 X Y代表成囊单体 X Y n为生成的聚合物囊壁 异氰酸酯与PEG 剪切乳化 反应预聚体 农药原药 乳化剂水溶液 O W溶液 固化 微囊悬浮剂 聚氨酯微胶囊的制备方法 二胺扩链 增稠剂调制 34 辛硫磷和乙草胺聚氨酯微胶囊的SEM照片 辛硫磷PUMCSEM照片 乙草胺PUMCSEM照片 35 辛硫磷和乙草胺聚氨酯微胶囊各项性能的测定结果 B原位聚合技术 X Y为成囊单体 X Y n为生成的聚合物囊壁 常用原材料 尿素 三聚氰胺甲醛 脲醛树脂农药微胶囊悬浮剂的制备 脲醛树脂农药微胶囊悬浮剂的制备制备原理 1 尿素与甲醛在弱碱性条件下发生加成反应形成预聚体 产物主要是一羟甲基脲和二羟甲基脲 2 在酸或碱催化下 脲醛树脂预聚体发生缩聚反应脱去小分子水 完成包裹囊芯的反应 制备过程 原药 溶剂 油相 乳化 水溶性预聚物 尿素 甲醛 调酸 升温 缩聚 固化 成囊 调制 微囊悬浮剂 41 辛硫磷和乙草胺脲醛树脂微胶囊主要性能指标 42 辛硫磷和乙草胺脲醛树脂微胶囊的SEM照片 辛硫磷UFMCSEM照片 乙草胺UFMCSEM照片 C复凝聚相法 a 芯材在明胶 阿拉伯树胶溶液中分散 b 相互分开的微凝聚物从溶液中析出c 微凝聚物在芯材表面上逐渐沉积 d 微凝聚物结合形成微胶囊的壁材 农药微胶囊不同制备方法比较 界面聚合法优点 反应速度快 条件温和 对反应单体纯度及原料配比要求不高 成囊较好 包封率高 有些原药与囊皮物易反应影响成囊缺点 反应单体化学性质活泼 易产生副反应 多有毒 且储存条件较苛刻 价格较高 原位聚合法优点 成本低 制备工艺较简单且易控制 易于工业化生产 包封率较高 胶囊抗水渗透能力强 缺点 胶囊易粘连絮集 难以得到粉末状产品 制备过程中对分散剂要求较高 相分离法 复凝聚相 优点 囊壁材料多为天然或半天然物质 无毒 生物相容性好 缺点 囊壁材料较昂贵 制备工艺较复杂 胶囊稳定性较差 易受外界环境影响 包封率较低 四 微胶囊农药开发及应用中的常见问题 微胶囊剂的质量指标制备工艺的选择壁材种类的选择微囊悬浮剂的物理稳定性使用效果 影响农药微胶囊性能发挥的因素 内在因素囊的大小囊皮的厚度囊皮的结构 强度 孔隙囊皮的耐候性囊芯溶剂的挥发性环境因素温度湿度 水分 农药微胶囊的重要质量指标 天然材料 明胶 树脂 石蜡 淀粉等合成材料 聚乙烯醇 聚乙烯 聚氨酯 聚脲等要求囊壁材料与农药不发生化学反应使用效果 质量控制程度和工业化难易程度 制造农药微胶囊的壁材种类 50 两种壁材微胶囊的释放动力学 二甲苯 51 两种壁材包覆对辛硫磷叶面持效期的影响 EC PUCS UFCS 叶面持效期 UFCS PUCS EC 5