第九章-控制释放技术及缓释剂(课堂PPT).ppt

第九章第九章 控制释放技术及缓释剂控制释放技术及缓释剂1一、概念一、概念 1.1.控制释放技术：控制释放技术：根据有害生物的发生规律、根据有害生物的发生规律、为害特点，考虑到农药的传统加工剂型、施用为害特点，考虑到农药的传统加工剂型、施用方法及环境条件对农药的利用率、防治效果、方法及环境条件对农药的利用率、防治效果、安全性及环境的影响，从而提出了通过加工技安全性及环境的影响，从而提出了通过加工技术使农药有效成分按必需的剂量和特定的时间术使农药有效成分按必需的剂量和特定的时间内，持续稳定地释放，以达到经济、有效、安内，持续稳定地释放，以达到经济、有效、安全的控制有害生物的目的。全的控制有害生物的目的。第一节第一节 概述概述2 2.2.缓释剂：缓释剂：利用物理和化学的方法使农药贮存于加工产品利用物理和化学的方法使农药贮存于加工产品中，然后在特定时间内，农药有效成分从加工中，然后在特定时间内，农药有效成分从加工产品中有控制缓慢释放出来的农药剂型。产品中有控制缓慢释放出来的农药剂型。第一节第一节 概述概述3二、缓释剂的高分子缓释载体二、缓释剂的高分子缓释载体1.1.天然高分子化合物：天然高分子化合物：甲基纤维素、羟甲基纤维甲基纤维素、羟甲基纤维素、淀粉、阿拉伯胶等素、淀粉、阿拉伯胶等2.2.合成高分子化合物：合成高分子化合物：聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙聚乙烯醇、聚乙烯、聚丙烯等。烯等。第一节第一节 概述概述4第一节第一节 概述概述三、缓释剂的特性三、缓释剂的特性1.1.降低了环境中光、空气、水和微生物对原药的降低了环境中光、空气、水和微生物对原药的分解，减少了挥发、流失的可能性，并改变了分解，减少了挥发、流失的可能性，并改变了释放性能，从而使残效期延长、用药量和用药释放性能，从而使残效期延长、用药量和用药次数减少次数减少2.2.使高毒农药低毒化，减少了环境污染和对作物使高毒农药低毒化，减少了环境污染和对作物的药害。的药害。3.3.减少了飘逸，贮运和施用简便。减少了飘逸，贮运和施用简便。5四、缓释剂的分类四、缓释剂的分类物理型缓释剂：物理型缓释剂：利用包衣封闭与药剂渗透，贮存利用包衣封闭与药剂渗透，贮存体吸附与药剂扩散，药剂和贮存体溶解固化与体吸附与药剂扩散，药剂和贮存体溶解固化与药剂解析等制备的缓释剂。药剂解析等制备的缓释剂。化学型缓释剂：化学型缓释剂：是农药与载体（高分子化合物）是农药与载体（高分子化合物）进行化学反应而形成的缓释剂。进行化学反应而形成的缓释剂。第一节第一节 概述概述6微胶囊剂微胶囊剂 是将原药包入某种对人畜无害的高分子微囊中是将原药包入某种对人畜无害的高分子微囊中的剂型，靠改变囊壁厚度和孔隙大小来控制药的剂型，靠改变囊壁厚度和孔隙大小来控制药液释放速度。液释放速度。第二节第二节 微胶囊剂微胶囊剂7一、微胶囊的组成和制造方法一、微胶囊的组成和制造方法（一）微胶囊剂有（一）微胶囊剂有囊核囊核和和囊皮囊皮组成。组成。囊核为活性成分，囊皮大多为无害高分子化合囊核为活性成分，囊皮大多为无害高分子化合物。物。第一节第一节 微胶囊剂微胶囊剂8（二）制造方法（二）制造方法1.1.物理法物理法（1 1）锅式涂层法）锅式涂层法（2 2）空气悬浮涂层法）空气悬浮涂层法（3 3）喷雾干燥涂层法）喷雾干燥涂层法（4 4）静电定向沉积法）静电定向沉积法（5 5）多孔离心挤压法）多孔离心挤压法第二节第二节 微胶囊剂微胶囊剂92.2.物理化学法物理化学法 囊核物质分散于囊皮材料的聚合物溶液中，囊核物质分散于囊皮材料的聚合物溶液中，用用降温、盐析、异性溶剂、异性聚合物降温盐析、异性溶剂、异性聚合物等诱发相等诱发相互作用等方法，使之发生相变，让囊皮物质在囊互作用等方法，使之发生相变，让囊皮物质在囊核物质上核物质上吸着、扩展吸着、扩展，然后用，然后用加温、交联或脱溶加温、交联或脱溶等技术而分散成无数独立微囊。等技术而分散成无数独立微囊。第二节第二节 微胶囊剂微胶囊剂103.3.化学法化学法 通过通过化学反应化学反应使囊皮物质附着在囊核周围形使囊皮物质附着在囊核周围形成微胶囊的方法。成微胶囊的方法。（1 1）界面聚合法）界面聚合法（2 2）凝聚相分离法）凝聚相分离法第二节第二节 微胶囊剂微胶囊剂11（1 1）界面聚合法）界面聚合法 以囊核物为以囊核物为分散相分散相以分散介质为，以分散介质为连续相连续相，在，在界面界面上发生上发生聚合聚合，生成，生成高分子半透膜高分子半透膜，将分散，将分散的囊合物微粒包裹起来的方法。的囊合物微粒包裹起来的方法。第二节第二节 微胶囊剂微胶囊剂12A+B （A-B）AB（1 1）界面聚合法）界面聚合法原理原理使不相溶的两种聚合物单体在囊核和分散介质使不相溶的两种聚合物单体在囊核和分散介质的界面上迅速进行聚合反应形成胶囊，把农药的界面上迅速进行聚合反应形成胶囊，把农药包裹其中。包裹其中。第二节第二节 微胶囊剂微胶囊剂13（1 1）界面聚合法）界面聚合法微胶囊特性的控制微胶囊特性的控制A.A.分散剂的性质和搅拌速度决定微胶囊剂粒子的分散剂的性质和搅拌速度决定微胶囊剂粒子的大小；大小；B.B.成囊单体用量和反应时间决定囊皮的厚度；成囊单体用量和反应时间决定囊皮的厚度；第二节第二节 微胶囊剂微胶囊剂14（1 1）界面聚合法）界面聚合法微胶囊特性的控制微胶囊特性的控制C.C.搅拌速度应先快，形成囊后减慢速度；搅拌速度应先快，形成囊后减慢速度；D.D.保持干燥、隔绝空气。保持干燥、隔绝空气。E.E.反应酸碱度和温度根据具体要求来调节。反应酸碱度和温度根据具体要求来调节。第二节第二节 微胶囊剂微胶囊剂15（1 1）界面聚合法）界面聚合法优点优点加工方法简单，反应时间短，可连续生产，可加工方法简单，反应时间短，可连续生产，可以制得活性物质含量很高的微胶囊剂，所得微以制得活性物质含量很高的微胶囊剂，所得微胶囊的囊壁渗透性较好，颗粒直径可以通过搅胶囊的囊壁渗透性较好，颗粒直径可以通过搅拌强度或加以表面活性剂来调节，易于操作。拌强度或加以表面活性剂来调节，易于操作。第二节第二节 微胶囊剂微胶囊剂16（1 1）界面聚合法）界面聚合法缺点缺点会有未反应的单体，易发生副反应，不会有未反应的单体，易发生副反应，不适合包覆要求密封的芯材。适合包覆要求密封的芯材。第二节第二节 微胶囊剂微胶囊剂17（2 2）凝聚相分离法）凝聚相分离法该方法适用于各种该方法适用于各种液体、固体和分散体液体、固体和分散体的微胶囊制作，但仅适用于低毒化学合的微胶囊制作，但仅适用于低毒化学合成农药或生物农药。成农药或生物农药。第一节第一节 微胶囊剂微胶囊剂18（2 2）凝聚相分离法）凝聚相分离法过程：过程：三个互不溶混的化学相的形成；囊皮物三个互不溶混的化学相的形成；囊皮物质在囊核上的沉积；囊皮的固化。质在囊核上的沉积；囊皮的固化。第二节第二节 微胶囊剂微胶囊剂19（2 2）凝聚相分离法）凝聚相分离法成囊方法成囊方法A.A.利用温度变化利用温度变化B.B.加入另一种不相容的聚合物加入另一种不相容的聚合物C.C.加入另一种不溶解的溶剂加入另一种不溶解的溶剂D.D.盐析法盐析法E.E.相反电荷的复合物凝聚法相反电荷的复合物凝聚法F.F.脱溶剂法脱溶剂法第二节第二节 微胶囊剂微胶囊剂204.4.生物微胶囊法生物微胶囊法利用酵母菌干细胞制造微胶囊剂。利用酵母菌干细胞制造微胶囊剂。第二节第二节 微胶囊剂微胶囊剂21步骤：步骤：1.1.干细胞放在由农药干细胞放在由农药-酒精酒精-水的溶液中浸泡、溶胀水的溶液中浸泡、溶胀 2.2.渗透达到平衡后利用空气或冷凝干燥去除酒精和水渗透达到平衡后利用空气或冷凝干燥去除酒精和水 3.3.得到干燥的农药胶囊固体粉末得到干燥的农药胶囊固体粉末第二节第二节 微胶囊剂微胶囊剂22二、微胶囊剂的释放途径二、微胶囊剂的释放途径1.1.囊皮内药剂的蒸汽压、渗透压的渗透；囊皮内药剂的蒸汽压、渗透压的渗透；2.2.囊内外药剂浓度梯度的扩散；囊内外药剂浓度梯度的扩散；3.3.化学侵蚀和微生物对囊皮的降解使囊内药剂化学侵蚀和微生物对囊皮的降解使囊内药剂外溢；外溢；4.4.外界挤压、摩擦等使囊皮破裂，囊内药剂溶外界挤压、摩擦等使囊皮破裂，囊内药剂溶出。出。第二节第二节 微胶囊剂微胶囊剂23第三节第三节 其他物理型缓释剂其他物理型缓释剂一、包结化合物一、包结化合物原药分子通过氢键、范德华力、自由电子授受及原药分子通过氢键、范德华力、自由电子授受及偶极矩、极化等作用，与另外的化合物形成不同偶极矩、极化等作用，与另外的化合物形成不同空间结构的新的分子化合物称为包结化合物。空间结构的新的分子化合物称为包结化合物。主要原料：环糊精主要原料：环糊精（CDCD）、）、-环糊精环糊精24二、多层带制品二、多层带制品多层带制品由富集着农药的多孔性纤维品或某些高多层带制品由富集着农药的多孔性纤维品或某些高分子聚合物的贮药层和决定药剂扩散素的的膜层所分子聚合物的贮药层和决定药剂扩散素的的膜层所构成。构成。1.1.组成：组成：贮药层和保护层组成。贮药层和保护层组成。2.2.制造方法：制造方法：粘接法、涂膜法、涂囊层法。粘接法、涂膜法、涂囊层法。第三节第三节 其他物理型缓释剂其他物理型缓释剂25三、空心纤维及吸附性制品三、空心纤维及吸附性制品（一）空心纤维（一）空心纤维空心纤维是属于无控制膜的贮存系统，即利空心纤维是属于无控制膜的贮存系统，即利用空心纤维的毛细孔吸附，来保持和控制农用空心纤维的毛细孔吸附，来保持和控制农药的释放。药的释放。第三节第三节 其他物理型缓释剂其他物理型缓释剂26（二）吸附性制品二）吸附性制品即将药剂吸附于无机、有机或天然吸附性载体中，即将药剂吸附于无机、有机或天然吸附性载体中，以此作为贮存体，然后涂以控制性外膜。以此作为贮存体，然后涂以控制性外膜。吸附性载体：吸附性载体：氧化铝、膨润土、沸石等氧化铝、膨润土、沸石等外膜：外膜：烯烃类高分子聚合物蜡类物质等。烯烃类高分子聚合物蜡类物质等。制作方法制作方法：包膜法、浸渍法：包膜法、浸渍法第三节第三节 其他物理型缓释剂其他物理型缓释剂27四、均一体四、均一体在适宜的温度条件下，将农药均匀地分散或溶在适宜的温度条件下，将农药均匀地分散或溶解于高分子聚合物或弹性基质（橡胶）中，形解于高分子聚合物或弹性基质（橡胶）中，形成固溶体、凝胶体和分散体，然后按使用的需成固溶体、凝胶体和分散体，然后按使用的需要加工成型。要加工成型。方法方法：热成型法、冷成型法：热成型法、冷成型法第三节第三节 其他物理型缓释剂其他物理型缓释剂28第四节第四节 化学型缓释剂化学型缓释剂定义定义利用农药本身的活性基团，在不破坏原化学结构的利用农药本身的活性基团，在不破坏原化学结构的条件下，自身缩聚，或与天然或合成的高分子聚合条件下，自身缩聚，或与天然或合成的高分子聚合物直接或间接化学结合，形成在自然界可以逐步降物直接或间接化学结合，形成在自然界可以逐步降解的新的高分子农药，即为化学型缓释剂。解的新的高分子农药，即为化学型缓释剂。29一、农药自身聚（缩）成高分子农药一、农药自身聚（缩）成高分子农药防污剂砷酸防污剂砷酸-钠单独或在硫磺存在下熔融脱水生成钠单独或在硫磺存在下熔融脱水生成无机酸酐。无机酸酐。二、原药与高分子化合物直接结合二、原药与高分子化合物直接结合当原药与含有当原药与含有OHOH、SHSH、NHNH、CHOCHO或羧酸、磺酸、磷或羧酸、磺酸、磷酸酸酐、酰亚胺等的高聚物发生化学反应，形成缓酸酸酐、酰亚胺等的高聚物发生化学反应，形成缓释高分子农药。释高分子农药第四节第四节 化学型缓释剂化学型缓释剂30三、通过交联（桥联）剂与高分子结合三、通过交联（桥联）剂与高分子结合当原药中含有当原药中含有OHOH、-SH-SH、-NH-NH2 2等基团时可以与活等基团时可以与活泼的交联剂结合，再与高聚物生成高分子农药。泼的交联剂结合，再与高聚物生成高分子农药。四、与无机或有机化合物形成络合物或分子化合物四、与无机或有机化合物形成络合物或分子化合物敌敌钙：敌敌畏与敌敌钙：敌敌畏与CaClCaCl2 2反应生成，水溶性、稳定反应生成，水溶性、稳定性、残效期增加，毒性、气味降低。性、残效期增加，毒性、气味降低。第四节第四节 化学型缓释剂化学型缓释剂31第五节第五节 缓释剂的质量控制和检测方法缓释剂的质量控制和检测方法 缓释剂的质量控制主要通过制剂的组成、制备缓释剂的质量控制主要通过制剂的组成、制备方法、和环境条件进行控制。测定缓释剂有效方法、和环境条件进行控制。测定缓释剂有效成分在空气中，水中，土壤中的释放速度，是成分在空气中，水中，土壤中的释放速度，是提供有效释放量、指导制剂设计和制备的基础提供有效释放量、指导制剂设计和制备的基础工作。但目前还没有统一的检测标准。在今后工作。但目前还没有统一的检测标准。在今后的制剂开发中需要不断的完善和改进。的制剂开发中需要不断的完善和改进。32