第十二章

控制釋放劑和緩釋劑一、

概述二、緩釋劑的特點(diǎn)和分類(lèi)三、緩釋劑的組成四、微膠囊劑五、包結(jié)化合物六、多層制品七、均一體2023/8/14一、概述

generalization緩釋劑的定義為利用物理和化學(xué)的方法使農(nóng)藥貯存于加工品中，然后在特定時(shí)間內(nèi)，農(nóng)藥有效成分從加工品中有控制緩慢釋放出來(lái)的農(nóng)藥劑型?？刂漆尫偶夹g(shù)是根據(jù)有害生物的發(fā)生規(guī)律、為害特點(diǎn)，通過(guò)加工技術(shù)，使農(nóng)藥有效成分按必需的劑量，在特定的時(shí)間，持續(xù)穩(wěn)定地釋放，以達(dá)到經(jīng)濟(jì)、有效、安全地控制有害生物的目的。采用這種技術(shù)加工的制劑稱(chēng)為控制釋放制劑。這種控制釋放制劑從釋放特征上可緩慢釋放、持續(xù)釋放和定時(shí)釋放。通常主要是控制農(nóng)藥緩慢釋放，稱(chēng)為農(nóng)藥緩釋劑。2023/8/14緩釋技術(shù)的提出1.社會(huì)發(fā)展對(duì)農(nóng)藥的要求提高，研制新藥難度加大。2.農(nóng)藥在田間使用時(shí)的流失和分解十分嚴(yán)重，通常達(dá)60％～90％。3.防治效果與藥劑壽命的矛盾。2023/8/14緩釋劑的發(fā)展概況20世紀(jì)60年代中期，華盛頓大學(xué)林學(xué)院化學(xué)工程系的研究人員提出了控制釋放的概念和理論。首先用高分子載體研制防治林業(yè)蛀食性害蟲(chóng)的緩釋劑獲得成功。1974年，美國(guó)Pennwalt公司推出第一個(gè)Pennmp-M(甲基對(duì)硫磷)微膠囊劑作為緩釋劑的典型代表后，已相繼有20多個(gè)商品問(wèn)世，但產(chǎn)量并不大。目前各種緩釋劑中，工藝較成熟、品種較多、生產(chǎn)量較大的是微膠囊劑。2023/8/14造成緩釋劑的發(fā)展緩慢的原因主要是囊皮材料價(jià)格昂貴、制劑化費(fèi)用高，經(jīng)濟(jì)上缺乏有力的競(jìng)爭(zhēng)能力。因此，開(kāi)發(fā)制劑化費(fèi)用較低類(lèi)型的緩釋劑以及高附加值農(nóng)藥的緩釋劑乃是今后緩釋劑研究的重點(diǎn)所在。進(jìn)入21世紀(jì)后，緩釋劑可能發(fā)展成為占主要地位的劑型。2023/8/14二、緩釋劑的特點(diǎn)

1.降低了環(huán)境中光、空氣、水和微生物對(duì)原藥的分解，減少了揮發(fā)、流失的可能性，并改變了釋放性能，從而使殘效期延長(zhǎng)，用藥量和用藥次數(shù)減少，以達(dá)到充分發(fā)揮藥效、省工省藥的目的。2.緩釋劑的控制釋放技術(shù)使高毒農(nóng)藥低毒化，降低了急性毒性，減輕了殘留及刺激氣味，減少了對(duì)環(huán)境的污染和對(duì)作物的藥害。3.通過(guò)緩釋技術(shù)處理，改善了藥劑的物理性能，減少了飄移，使液體農(nóng)藥固體化，貯存、運(yùn)輸、使用和最后處理都很簡(jiǎn)便。2023/8/14三、緩釋劑的分類(lèi)1.物理型緩釋劑依靠高分子化合物與農(nóng)藥間的物理結(jié)合而成，進(jìn)一步又可分為不均勻系統(tǒng)的貯存體和整體系統(tǒng)的均一體。(1)貯存體中，利用包裹、掩蔽、吸附等原理，將原藥貯存于高分子化合物之中的不均一體系如微膠囊劑、包結(jié)化合物、多層制品等是封閉式的，具有外層保護(hù)，也稱(chēng)為控制膜系統(tǒng)；而空心纖維、吸附性載體及發(fā)泡體等多孔性制品無(wú)控制膜包覆，則稱(chēng)為開(kāi)放式系統(tǒng)。2023/8/14（2）均一體，是指在適宜溫度條件下，將原藥均勻溶解或分散于高分子化合物或彈性基質(zhì)中，形成固溶體(凝膠體)和分散體，或者將原藥與高分子化合物混為一體，制成高分子化合物與原藥的復(fù)合緩釋劑。2.化學(xué)型緩釋劑原藥與高分子化合物之間是通過(guò)化學(xué)反應(yīng)結(jié)合成的緩釋劑，則稱(chēng)為化學(xué)型緩釋劑。按高分子化合物與農(nóng)藥的聯(lián)結(jié)方式分為自身聚合體、直接結(jié)合體、架橋結(jié)合體、絡(luò)合體等4種。2023/8/14四、微膠囊劑

微膠囊劑是指利用物理、化學(xué)或物理化學(xué)的方法，先使農(nóng)藥高度分散成幾個(gè)到幾百個(gè)微米的微粒，然后用高分子化合物包裹和固定起來(lái)，形成具有一定包覆強(qiáng)度的膠囊制劑。（一）微膠囊劑的組成和制造方法微膠囊劑由囊核和囊皮組成。囊核為有效物；囊皮是各種高分子化合物對(duì)囊皮的要求：粘著力強(qiáng)；不與囊核物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；成囊后的囊皮有堅(jiān)韌性、滲透性和穩(wěn)定性；同時(shí)具有著色、調(diào)整修飾的靈活性。2023/8/14（二）微膠囊劑的制造方法1.物理法微膠囊劑的制造方法有物理法、物理化學(xué)法和化學(xué)法三類(lèi)。（1）空氣懸浮涂層法在空氣懸浮設(shè)備中，固體微粒反復(fù)與高分子霧化物接觸而包覆涂層。（2）噴霧干燥涂層法將囊核物質(zhì)分散在囊皮稀釋液中，然后在熱空氣中或液體介質(zhì)中濃縮、固化，成為囊皮物質(zhì)包裹于囊核之外。（3）靜電定向沉積法使囊核物和囊皮物分別帶相反電荷，在涂層室內(nèi)相遇成囊。2023/8/14（4）多孔離心擠壓法熱熔成液態(tài)的囊核和囊皮物分別從內(nèi)外孔道進(jìn)入擠壓機(jī)，當(dāng)它們同時(shí)離開(kāi)時(shí)，冷卻斷裂而成膠囊。

2.物理化學(xué)法囊核物質(zhì)分散于囊皮材料的聚合物溶液中，用降溫、鹽析、異性溶劑、異性聚合物等誘發(fā)相互作用等方法，使之發(fā)生相變，讓囊皮物質(zhì)在囊核上吸著、擴(kuò)展，然后用加溫、交聯(lián)或脫溶等技術(shù)分散成無(wú)數(shù)獨(dú)立的微囊。2023/8/143.化學(xué)法

在以囊核物為分散相核分散介質(zhì)為連續(xù)相的界面上，發(fā)生聚合或縮合反應(yīng)，生成新的高分子半透膜，將分散的囊核微粒包裹起來(lái)的一種微膠囊加工方法稱(chēng)之為化學(xué)法，是工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用較為廣泛的一類(lèi)方法。主要包括界面聚合、原位聚合法、相分離法等。2023/8/143.1界面聚合法

界面聚合法是生產(chǎn)微膠囊農(nóng)藥的最為常用的方法。典型的界面聚合是指兩種反應(yīng)單體分別溶于互不相溶的兩種溶劑中，而在兩相界面發(fā)生的聚合反應(yīng)。這種方法合成微膠囊的過(guò)程可分為兩個(gè)階段：第一階段是將被包囊物和第一種單體用適當(dāng)?shù)娜軇┤芙獠⒃谌芤褐型ㄟ^(guò)加入適宜的乳化劑，使其乳化在與其不相溶的溶劑中；第二階段是通過(guò)加入第二種單體引發(fā)聚合，在分散的液滴表面形成聚合物膜，微膠囊從油相或水相中分離出來(lái)。2023/8/14界面聚合法示意圖X，Y為兩種反應(yīng)單體；（X－Y）n為生成的聚合物囊壁2023/8/14在用界面聚合反應(yīng)制備微膠囊時(shí)，影響產(chǎn)品性能的重要因素是芯材的分散狀態(tài)。另外，乳化劑、分散劑、穩(wěn)定劑的種類(lèi)與用量和機(jī)械攪拌速率對(duì)微膠囊的粒度分布、囊壁厚度等也有很大的影響。合成壁材的單體：水相中的單體有二元胺、二元醇、二元酚；油相中的的單體有二酰氯、二氯甲酸酯、二異腈酸酯、碳酰氯等。每種單體都可與其它單體生成一系列聚合產(chǎn)物，同時(shí)，也可通過(guò)改變形成共聚物的兩種單體的比例來(lái)改變壁材的組成。2023/8/14界面聚合法的特點(diǎn)界面聚合法制備微膠囊的優(yōu)點(diǎn):加工方法簡(jiǎn)單，反應(yīng)時(shí)間短，可連續(xù)生產(chǎn)，可制得活性物質(zhì)含量很高的微膠囊，所得微膠囊的囊壁滲透性較好，顆粒直徑可以通過(guò)攪拌強(qiáng)度或加入表面活性劑來(lái)調(diào)節(jié)，易于操作。缺點(diǎn)：會(huì)有末反應(yīng)的單體；容易發(fā)生副反應(yīng)；不適合包覆要求密封的芯材。2023/8/143.2原位聚合法原位聚合法是將單體和引發(fā)劑全部置于囊芯外部或內(nèi)部，通過(guò)加入反應(yīng)引發(fā)劑或改變條件使單體發(fā)生聚合，它要求單體是可溶的，而生成的聚合物是不可溶的，聚合物沉積在囊芯物表面并包覆形成微膠囊。2023/8/14原位聚合法與界面聚合法都是以單體為原料，利用合成高分子材料作殼材料的方法。兩種方法所不同的是，在界面聚合法微膠囊化的過(guò)程中，分散相和連續(xù)相兩者均要能夠提供單體，而且兩種以上不相容的單體分別溶解在不相溶的兩相中；而對(duì)于原位聚合來(lái)說(shuō)，單體僅由分散相或連續(xù)相中的一個(gè)提供。比較這兩種方法時(shí)可以看出，界面聚合法產(chǎn)生微膠囊殼的速率要比原位聚合法快得多。2023/8/143.3相分離法相分離法是改變條件使溶解狀態(tài)的成膜材料從溶液中聚沉出來(lái)，并將囊心包覆形成微膠囊的一種加工方法，其中最有代表性的是凝聚相分離技術(shù)，即利用改變溫度，或在溶液中加入無(wú)機(jī)鹽電解質(zhì)、成膜材料的非溶劑，或創(chuàng)造條件誘發(fā)兩種成膜材料間相互結(jié)合等方法，使壁材溶液產(chǎn)生相分離，形成兩個(gè)新相，—個(gè)是含壁材濃度很高的聚合物豐富相，另一個(gè)是含壁材很少的聚合物缺乏相，形成的聚合物豐富相是可以充分流動(dòng)的，并能夠穩(wěn)定地逐步環(huán)繞在囊心微粒周?chē)纬赡冶?。凝聚相分離法按凝聚方式可以分為簡(jiǎn)單凝聚，復(fù)合凝聚，或鹽析凝聚，其中最為常用的是復(fù)合凝聚法。2023/8/14（a）囊心分散在含壁材的溶液中（b）分散后改變條件發(fā)生相分離形成兩個(gè)新相；(c)聚合物豐富相富積在囊心表面；（d）壁材包覆囊心；(e)固化形成微膠囊圖2凝聚相分離法制備微膠囊的過(guò)程2023/8/14凝聚相分離法的特點(diǎn)采用凝聚相分離法制備微膠囊時(shí)，體系的pH值、溫度、濃度以及鹽含量都對(duì)凝聚相的構(gòu)成及數(shù)量有很大的影響。在復(fù)凝聚法中，微膠囊化是在水溶液中進(jìn)行的，故芯材必須是非水溶性的固體粉末或液體。它的優(yōu)點(diǎn)是非水溶性的液體材料能被高效率和高產(chǎn)率的微膠囊化，壁材單體不會(huì)與芯材發(fā)生反應(yīng)。微膠囊化完成后加入適當(dāng)?shù)闹鷦┚涂梢灾频梦⒛z囊懸浮劑。缺點(diǎn)是相分離條件不易控制，試驗(yàn)重復(fù)性差。2023/8/144生物微膠囊法英國(guó)的科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn)，霉菌、酵母茵等真菌微生物適合制作微膠囊，尤其以酵母茵的效果最好。這些真菌細(xì)胞大小在幾十微米之間，且分布均勻。利用細(xì)胞壁的半透性可以使囊心物質(zhì)進(jìn)人細(xì)胞內(nèi)，形成微膠囊產(chǎn)品。一般情況下，作為微膠囊的酵母菌已經(jīng)死亡。制作農(nóng)藥時(shí)，需要將干的細(xì)胞放在由農(nóng)藥、酒精—水組成的溶液中浸泡、溶脹，當(dāng)滲透達(dá)平衡后用空氣或冷凝干燥去除酒精和水，得到干燥的農(nóng)藥微膠囊固體粉末。

2023/8/144.存在的問(wèn)題從1974至今，微膠囊劑農(nóng)藥雖有一定的發(fā)展，但與該劑型的優(yōu)點(diǎn)和功能相比，這種發(fā)展速度是不相稱(chēng)的。究其原因，大概有以下幾個(gè)方面：

（1）微膠囊劑技術(shù)含量比較高，研制的技術(shù)難