羅湘仁-微膠囊制備工藝及速效性和持效期兼具的機理

微膠囊制備工藝及速效性、持效期兼具的機理

羅湘仁（劉潤峰代）176025920032017.11.18農(nóng)藥微膠囊簡介農(nóng)藥微膠囊的制備工藝速效性及持效期兼具的機理一二三目錄

微膠囊劑(microcapsules，簡稱MC)是以高分子材料作為囊壁，通過物理、化學或物理化學方法，將作為囊芯的活性物質(zhì)包裹起來，形成具有一定包覆強度、能控制原藥釋放的半透膜微型膠囊，包在微膠囊內(nèi)部的物質(zhì)稱為芯材，包囊芯材的物質(zhì)稱為壁材。一、農(nóng)藥微膠囊簡介微膠囊定義

微膠囊的形狀一般呈球形、粒狀、塊狀等，囊壁可以是單層結(jié)構(gòu)，也可以是多層結(jié)構(gòu)，囊壁包埋的核心物質(zhì)可以是單核，也可以是多核。微膠囊囊芯囊材固體液體氣體有機材料無機材料天然高分子材料半合成高分子材料全合成高分子材料一、農(nóng)藥微膠囊簡介微膠囊的組成囊壁材料種類舉例主要特點天然高分子材料明膠、阿拉伯膠、海藻酸鹽、殼聚糖等。天然無毒、生物相容性好；半合成高分子材料纖維素及其酯類、部分甘油酯類等。毒性小、粘度大、成鹽后溶解度增大；全合成高分子材料聚丙烯酸樹脂、聚酰胺、聚甲基丙烯酸甲酯、脲醛樹酯、聚胺酯等。成膜性好和化學穩(wěn)定性好。一、農(nóng)藥微膠囊簡介微膠囊的囊壁材料微膠囊屏蔽氣味和顏色控制微膠囊中活性成分釋放提高穩(wěn)定性，保護囊芯活性成分，免受環(huán)境影響降低活性成分揮發(fā)性

原藥有某種缺陷一、農(nóng)藥微膠囊簡介微膠囊的主要特點及作用二、農(nóng)藥微膠囊的制備工藝溶劑蒸發(fā)法乳液聚合法原位聚合法界面聚合法噴霧干燥法相凝聚法界面聚合法：(InterfacialPolymerization)

兩種反應(yīng)單體分別溶于互不相溶的兩種溶劑中，在兩相界面處發(fā)生聚合反應(yīng)。油相水相油相單體X水相單體Y界面聚合成囊示意圖囊壁二元胺多元胺二元醇三元醇多元醇多元酰氯多元磺酰氯多氯代甲酸酯二甲酰氯異氰酸酯多異氰酸酯聚酰胺聚磺酰胺聚酯聚磺酸酯聚氨基甲酸酯聚脲聚碳酸酯水相單體A油相單體B囊壁聚合物原位聚合法將單體（如尿素和甲醛）全部加入分散相或連續(xù)相中，聚合反應(yīng)發(fā)生在分散相芯材液滴的表面。油相水相預聚體原位聚合成囊示意圖囊壁甲醛與尿素反應(yīng)機理

第一步：尿素與甲醛在弱堿性條件下發(fā)生加成反應(yīng)，產(chǎn)物主要是一羥甲基脲和二羥甲基脲；第二步：在酸或堿催化作用下，脲醛樹脂預聚體發(fā)生縮聚反應(yīng)脫去小分子水，完成包裹囊芯反應(yīng)。甲醛與三聚氰胺反應(yīng)機理原位聚合法（a）和界面聚合法（b）制備毒死蜱微膠囊的工藝流程ab毒死蜱原藥噴霧干燥法

有機相（含原藥）乳化劑、水、壁材霧化O/W乳液分離器干燥室水蒸氣干燥膠囊粉末將芯材預先分散在囊材料的溶液，然后以液滴狀態(tài)噴入到熱空氣中，以使溶解囊材的溶劑迅速蒸發(fā)，從而使囊膜固化并最終使得被包覆的芯材微膠囊化。噴霧干燥法制備微膠囊工藝路線界面聚合法2原位聚合法3噴霧干燥法反應(yīng)速率快，反應(yīng)條件溫和，微膠囊致密性好。成本較低，壁材穩(wěn)定性好，囊壁厚度易控制。工藝簡單，易規(guī)?；a(chǎn)。2.1

農(nóng)藥微膠囊的主要制備方法1新型制備方法----微流體法納米微球掃描電子顯微鏡示意圖納米微粒載藥控釋系統(tǒng)有2種類型：1、將農(nóng)藥包裹于納米膠囊中；

2、將農(nóng)藥吸附在納米級的載體上。粒徑范圍：1~1000nm◆滲透壓、擴散◆囊殼破裂◆控制釋放，特定條件下釋放三、微膠囊的釋放機制及速效性及持效期兼具的機理為什么能擴散？微膠囊釋放模型

①零級釋放釋放速率為常數(shù)，直至活性組分基本耗完，是最簡單的釋放模型。②一級釋放釋放速率正比于活性組分的質(zhì)量或③

級釋放(Higuchi模型)釋放速率正比于時間平方根的倒數(shù)，釋放速率隨時間成指數(shù)衰減農(nóng)藥微膠囊中囊芯物質(zhì)的釋放一般是通過囊壁的破壞或擴散作用，其擴散速度遵循費克擴散定律，假設(shè)微膠囊是球形的，且囊壁均勻，則費克擴散定律就可推導為：dM/dt=4πr0r1DK(ΔC)/(r1-r0)式中：4πr0r1-囊壁表面積，r1-r0-囊壁厚度，D-活性物質(zhì)在囊壁材料中的擴散系數(shù)，K-活性物質(zhì)在囊壁材料和外界之間的分配系數(shù)，ΔC-活性物質(zhì)在囊壁內(nèi)外的濃度差。影響因子：（1）囊壁表面積，囊壁厚度，囊壁結(jié)構(gòu)（2）擴散系數(shù)，分配系數(shù)（3）滲透性和活性物質(zhì)在囊壁內(nèi)外的濃度差（4）微囊顆粒大小和高分子成囊材料的用量囊壁厚度及交聯(lián)度對釋放速率的影響不同壁材制備的23%功夫菊酯微膠囊囊壁SEM圖不同壁材用量對釋放速率的影響不同壁材用量制備的23%功夫菊酯微膠囊釋放速率圖不同粒徑（D90）的23%功夫菊酯微膠囊釋放速率圖不同粒徑對釋放速率的影響不同含量的功夫菊酯微膠囊釋放速率圖不同含量對釋放速率的影響不同環(huán)境中的23%功夫菊酯微膠囊釋放速率圖及釋放10天后的SEM圖水土壤乙腈不同環(huán)境對釋放速率的影響為什么微膠囊產(chǎn)品既能保持速效性又能保證持效期？1.微膠囊產(chǎn)品在作物上的沉積方式不同ECCS普通劑型產(chǎn)品兌水噴霧后，藥滴水分、溶劑蒸發(fā)后，有效成分裸露出來，形成大顆粒晶體；而微膠囊產(chǎn)品因有囊壁的保護，仍是類球狀小顆粒，有效成分與作物或害蟲的接觸面積大，并能從氣孔快速滲透，從而保持其速效性。15s66.9°30s65.2°45s62.2°60s60.8°0s96.8°15s79.1°30s74.3°45s73.6°60s72.9°0s78.8°為什么微膠囊產(chǎn)品既能保持速效性又能保證持效期？2.微膠囊產(chǎn)品在作物上潤濕鋪展方式不同微膠囊產(chǎn)品在作物上面的接觸角更小，更有利于鋪展和潤濕，從而保持其速效性。通過囊壁的滲透性能而保證其持效期。CSEW為什么微膠囊產(chǎn)品既能保持速效性又能保證持效期？3.微膠囊產(chǎn)品有合適的粒徑較小的粒徑及且粒徑的均勻分布，符合生物攝食的最佳粒徑（BOD），并保證了其在作物或害蟲上的展著面積，從而能保持其速效性。為什么微膠囊產(chǎn)品既能保持速效性又能保證持效期？4.微膠囊產(chǎn)品顆粒間囊壁的致密度及交聯(lián)度不完全一致致密度松的微囊顆粒迅速破裂，有效成分完全釋放，從而保證了其速效性，致密度緊的微膠囊顆粒需通過溶蝕作用緩慢釋放，從而保證了其持效期。為什么微膠囊產(chǎn)品既能保持速效性又能保證持效期？5.微膠囊產(chǎn)品的釋放機理與普通產(chǎn)品不一致在前期的釋放模型是零級釋放，與普通產(chǎn)品的釋放機理一致，從而保持其速效性；在后期是