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康寧反應(yīng)器技術(shù)有限公司
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首頁 >> 技術(shù)文章 >> 【熱點(diǎn)研究】微囊懸浮劑的連續(xù)化制備
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研究背景
農(nóng)藥微囊化技術(shù)是將農(nóng)藥活性成分(芯或內(nèi)相)用各種天然的或合成的高分子化合物連續(xù)薄膜(壁或外相)包覆起來,而農(nóng)藥活性成分的原有化學(xué)性質(zhì)不發(fā)生改變,然后通過某些外部刺激或緩釋作用使農(nóng)藥活性成分緩慢釋放出來。
農(nóng)藥微囊作為一種環(huán)保劑型,具有持效期長、安全、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn),可降低用藥量,減少用藥次數(shù),是農(nóng)藥減量增效最為有效的手段之一,是近幾年的研究熱點(diǎn),也是廠商爭相競逐的下一個(gè)上量新高地。
近期,南通江山農(nóng)藥化工股份有限公司的研究人員,利用康寧G1微通道反應(yīng)器成功實(shí)現(xiàn)高效氯氟氰菊酯(lambda-cyhalothrin)微囊懸浮劑連續(xù)化制備。
康寧G1多功能平臺
該工藝優(yōu)勢:
密封制備,一次投料,避免刺激;
精準(zhǔn)合成、游離含量低(5%以內(nèi));
精準(zhǔn)控制壁材交聯(lián)度、孔隙率,達(dá)到速釋效果;
儲存穩(wěn)定。
微囊懸浮劑試驗(yàn)方法:
氯氟氰菊酯原藥全溶解在溶劑中,再加入油性單體充分?jǐn)嚢杈鶆驗(yàn)锳體系;
乳化劑與水混合為均相為B體系;
B體系剪切狀態(tài)下緩慢投入A體系,使其粒徑D50達(dá)到2~3μm左右成為C體系;
水性單體溶于水成為D體系;
C體系和D體系分別通過不同的泵以一定量的流速進(jìn)入混合器,再進(jìn)入微反應(yīng)器;
充分反應(yīng)固化成囊后再加入分散劑、防凍劑、防腐劑、穩(wěn)定劑等組分形成產(chǎn)品。
圖1.微通道反應(yīng)器制備微囊懸浮劑流程圖
微囊懸浮劑成囊機(jī)理
以異氰酸酯與二乙烯三胺為原材料,界面聚合合成囊材,包裹住高效氯氟氰菊酯水乳劑組分,并結(jié)合分散劑、防凍劑、防腐劑等組分,使囊球均勻懸浮于分散介質(zhì)中,反應(yīng)機(jī)理見圖2。
圖2. 界面聚合成囊反應(yīng)機(jī)理
研究過程
一、制備工藝的影響因素
作者通過對囊芯溶劑用量、乳化劑種類及用量、剪切速度和時(shí)間、水性囊材添加速度等各反應(yīng)條件探索,研究對微囊懸浮劑制備的影響。
1. 囊芯溶劑用量的影響
150#、200#溶劑油、環(huán)己酮均對高效氯氟氰菊酯原藥有溶解和稀釋作用?,F(xiàn)采用不同組成和比例的溶劑溶解氯氟氰菊酯原藥,觀察其成囊、包覆率等情況。
表1.不同溶劑用量對微囊的影響
150#溶劑油較200#溶劑油組分集中且較輕,溶解氯氟氰菊酯原藥更好,成囊更穩(wěn)定和均相,其中釋放速率見圖3。
圖3. 不同溶劑制劑微囊懸浮劑釋放速率
2. 乳化劑種類及用量的影響
分別采用乳化劑乳化劑A(烷基酚聚氧乙烯醚),B(EO-PO嵌段聚醚),C(蓖麻油聚氧乙烯醚),D(多元醇酯類)進(jìn)行高效氯氟氰菊酯乳狀液篩選。
實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明乳化劑C具有較強(qiáng)的分散乳化作用,有利于成囊。
3. 剪切速度、時(shí)間的影響
微囊制備過程中,粒徑大小及其分布,在相當(dāng)程度上取決于初始乳狀液的粒徑大小、分布和囊芯的乳化效果。
表2. 剪切速度對微囊的影響
剪切速度過慢,油溶性囊材異氰酸酯與水無法充分接觸轉(zhuǎn)化為其羧酸形態(tài);剪切時(shí)間延長,異氰酸酯易自聚,無法與多元胺聚合形成穩(wěn)定均相的囊材,對有效成分進(jìn)行包裹。
4. 水性囊材添加速度的影響
脲醛樹脂預(yù)聚體在油珠表面與多元胺發(fā)生縮聚反應(yīng),多元胺滴加速度對微囊粒徑大小及分布也有較明顯的影響。
表3. 水性囊材添加速度對微囊粒徑大小及分布影響
多元胺與異氰酸酯反應(yīng)劇烈且易觸發(fā)副反應(yīng),如果滴加速度過慢,異氰酸酯自聚,無法與多元胺聚合成囊;滴加速度過快,導(dǎo)致油珠碰撞聚并、縮聚反應(yīng)速率加快,急劇沉積致微囊粒徑分布變寬,所得微囊也常有凹陷。
二、微囊懸浮劑質(zhì)量
采用優(yōu)化后配方組成,分別應(yīng)用常規(guī)反應(yīng)器和微通道反應(yīng)器各配制4批23%高效氯氟氰菊酯微囊懸浮劑,相關(guān)指標(biāo)結(jié)果如下。
表4. 不同反應(yīng)設(shè)備產(chǎn)品質(zhì)控指標(biāo)對照
三、工藝比對
作者對微通道技術(shù)與傳統(tǒng)工藝參數(shù)進(jìn)行了比較。
表5. 加工工藝對比情況
由上表可以看出,連續(xù)流微通道反應(yīng)器可以精準(zhǔn)控制反應(yīng)物料配比、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時(shí)間,且設(shè)備體積小、持液量少、節(jié)能環(huán)保,無放大效應(yīng),制備無批次差異,產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定。
四、田間藥效實(shí)驗(yàn)對比
通過田間藥效試驗(yàn)對比分析,康寧連續(xù)流微通道反應(yīng)器制備的23%高效氯氟氰菊酯微囊懸浮劑在防治甘藍(lán)菜青蟲田間藥效試驗(yàn)中表現(xiàn)良好。
表6. 23%高效氯氟氰菊酯微囊懸浮劑防治甘藍(lán)菜青蟲田間藥效試驗(yàn)
總結(jié)
通過采用界面聚合法進(jìn)行23%高效氯氟氰菊酯微囊懸浮劑的制備;
優(yōu)選囊芯溶劑用量、芯壁比、剪切速度和時(shí)間、水性囊材添加速度等各反應(yīng)條件,并結(jié)合微通道反應(yīng)器,很好地解決了對反應(yīng)物料無法精確瞬間配比、無法避免副反應(yīng)、耗能大、刺激強(qiáng)等問題;
可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn),是農(nóng)藥加工領(lǐng)域重要的發(fā)展方向。
參考文獻(xiàn):《農(nóng)藥.》2022,61(08)
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