CN106342801A - 一种低成本高性能缓控释剂型农药及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种低成本高性能缓控释剂型农药及其制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：S1：无机载体的酸化改性；S2：氨基功能化无机载体；S3：席夫碱功能化无机载体；S4：席夫碱金属离子配位改性无机载体；S5：以席夫碱金属离子配位改性无机载体为载体的农药缓释剂的制备。本发明首先对无机载体进行酸化处理，除去无机载体中的杂质，然后通过有机改性引入席夫碱使无机载体的亲水性降低以增强其对脂溶性农药的吸附性能，并通过席夫碱与金属离子配位作用为脂溶性农药的吸附提供活性位点；本发明提供的缓控释剂型农药具有较高的载药量与较好的缓释效果。

Description

一种低成本高性能缓控释剂型农药及其制备方法
技术领域
本发明涉及缓释农药领域，具体涉及一种低成本高性能缓控释剂型农药及其制备方法。
背景技术
常规剂型农药成分存在释放速度快、容易流失或淋溶、利用率低的问题，并且易对环境造成污染而逐步受到限制，采用缓控释剂型农药可以合理调控药物的释放速率，延长其有效期，能起到减施增效的目的，因而成为当前农药制剂发展的主要目标。
缓控释药物中一个重要组成部分就是载体。对于农药载体目前已有较多研究，现有技术中应用较多的载体是合成高分子和天然高分子。但是合成高分子存在难以降解，易对环境造成压力的天生不足，而天然高分子则存在载药量低和易爆释等缺陷。粘土类无机物也是研究较多的载体，但未经改性的粘土、或经简单改性的粘土(如酸化处理或经表面活性剂处理)因其与有机农药的亲和性不强，导致粘土的载药量低、还存在农药释放难以控制的问题。人工合成的介孔类无机物因其合成工艺复杂，成本高，在农药缓释领域应用受到明显限制。
因此，开发具有环境相容性、成本较低、同时具有较高载药量和良好缓释性能的农药载体及其缓释剂成为当前亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种低成本高性能缓控释型农药的制备方法，本发明提供的方法制备得到的缓控释型农药具有较高的载药量，并具有较好的缓释效果，能够实现减施增效的目的。
本发明的另一目的在于提供上述制备方法制备得到的缓控释型农药。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种低成本高性能缓控释剂型农药的制备方法，所述制备方法具体包括如下步骤：
S1：无机载体的酸化改性
将无机载体与盐酸溶液混合均匀、搅拌反应，静置、过滤、洗涤至中性、干燥得酸化处理的无机载体；
S2：氨基功能化无机载体
向S1中酸化处理后的无机载体中加入硅烷偶联剂和有机溶剂，于惰性氛围下回流反应，过滤、洗涤、干燥得氨基功能化的无机载体；
S3：席夫碱功能化无机载体
向S2中的氨基功能化的无机载体中加入醛类化合物和有机溶剂反应，过滤、洗涤、干燥得席夫碱功能化无机载体；
S4：席夫碱金属离子配位改性无机载体
向S3中的席夫碱功能化无机载体中加入金属离子溶液反应，过滤、洗涤、干燥即得席夫碱金属离子配位改性无机载体；
S5：以席夫碱金属离子配位改性无机载体为载体的农药缓释剂的制备
向脂溶性农药溶液中加入S4所述席夫碱金属离子配位改性无机载体，密封振荡吸附、过滤、干燥即得缓控释剂型农药。
本发明首先对无机载体进行酸化处理，通过酸化处理除掉无机载体中的杂质，使无机载体中的孔洞变大，有利于对农药的吸附；然后通过有机改性引入席夫碱使无机载体的亲水性降低以增强其对脂溶性农药的吸附性能，并通过席夫碱与金属离子配位作用为脂溶性农药的吸附提供活性位点，经改性后的无机载体对脂溶性农药具有较高的载药量，并具有较好的缓释效果。
优选地，S1中所述无机载体与盐酸溶液的质量比为1～5：1～20；更为优选地，无机载体与酸性溶液的质量比为1：6。
在本发明中，S1中的盐酸溶液的浓度为1～12mol/L，S1中在室温条件下反应即可。优选地，所述反应时间为2～12小时。
优选地，S2中所述酸化处理后的无机载体与硅烷偶联剂的质量比为1～2：1～20；更为优选地，酸化处理后的无机载体与硅烷偶联剂的质量比为1：10。
优选地，S2中回流反应的时间为8～24小时。
优选地，S3中所述氨基功能化的无机载体与醛类化合物的质量比为1～0.1：1～2；更为优选地，氨基功能化的无机载体与醛类化合物的质量比为1：1。
优选地，S3中的反应温度为30～100℃，反应时间为2～12小时。
优选地，S4中所述席夫碱功能化无机载体与金属离子的质量比为1～0.05：1～0.6；更为优选地，席夫碱功能化无机载体与金属离子的质量比为1：0.5。
优选地，S4中可在室温下进行反应，反应时间为1～8小时。
优选地，S5中所述席夫碱金属离子配位改性无机载体与所述脂溶性农药的质量比为1～0.1：1～2；更为优选地，席夫碱金属离子配位改性无机载体与所述脂溶性农药的质量比为1：0.8。
优选地，S5中振荡吸附的温度为30～50℃，振荡吸附时间为10～24小时。
优选地，S3中所述醛类化合物为一元或二元芳香醛；更为优选地，所述醛类化合物为水杨醛、糠醛或苯甲醛中的一种或几种。
在本发明中，S4中所述金属离子可以为铜离子、铁离子、锌离子、钙离子、钴离子、锰离子或钛离子中的一种或几种。
优选地，S5中所述脂溶性农药为除虫脲、啶虫脒、毒死蜱、甲氨基阿维菌素、吡虫啉、戊唑醇或己唑醇中的一种或几种。
在本发明中，所述无机载体可以为凹凸棒土、、膨润土、蒙脱土、高岭土中的一种或几种。
本发明中，S2所述有机溶剂为甲苯、丙酮、乙醇中的一种，S3所述有机溶剂为甲苯、二甲苯中的一种。
上述制备方法制备得到的缓控释剂型农药，所述农药具有较高的载药量和较好的缓释效果。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明首先对无机载体进行酸化处理，通过酸化处理除掉无机载体中的杂质，使无机载体中的孔洞变大，有利于对农药的吸附；然后通过有机改性引入席夫碱使无机载体的亲水性降低以增强其对脂溶性农药的吸附性能，并通过席夫碱与金属离子配位作用为脂溶性农药的吸附提供活性位点，经改性后的无机载体对脂溶性农药具有较高的载药量。本发明提供的缓控释剂型农药具有较高的载药量与较好的缓释效果。
附图说明
图1为实施例1中的ATP、NH2-ATP、Sal-ATP和Cu2+-Sal-ATP的红外光谱图；
图2为实施例1中啶虫脒、Cu2+-Sal-ATP和Cu2+-Sal-ATP/啶虫脒体系的DSC图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例来进一步详细阐述本发明。本发明以下实施例为本发明较佳的实施方式，本发明各实施例中的简单参数的替换不能一一在实施例中赘述，但并不因此限制本发明的保护范围，其他任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，应被视为等效的置换方式，包含在本发明的保护范围之内。
实施例1 一种低成本高性能缓控释剂型农药1
一种低成本高性能缓控释剂型农药，其制备方法如下
(1)凹凸棒土的酸化改性
取5.0g凹凸棒土(ATP)于烧杯中，向烧杯中加入2mL浓盐酸和300mL去离子水，在70℃条件下搅拌4h，静置，过滤，水洗至中性，干燥得到酸化处理的凹凸棒土，记为AC-ATP。
(2)氨基功能化凹凸棒土的制备
取AC-ATP 4.0g于250mL三口烧瓶内，加入4mL KH550和100mL甲苯，在N2保护下，120℃下回流反应24h，过滤，用乙醇和甲苯洗涤，干燥得到氨基功能化的凹凸棒土，记为NH2-ATP。
(3)席夫碱功能化凹凸棒土的制备
取3.0gNH2-ATP于三口烧瓶内，加入3mL水杨醛和100mL甲苯，80℃下反应3h，过滤，用乙醇洗涤，40℃真空干燥，记为Sal-ATP。
(4)席夫碱铜离子配位改性凹凸棒土的制备
称取1.0g Sal-ATP于三口烧瓶内，加入20mL 1.2mol/L Cu(NO3)2溶液反应3h，过滤，乙醇和水洗涤，40℃真空干燥，记为Cu2+-Sal-ATP。
(5)以席夫碱铜离子配位改性凹凸棒土为载体的农药缓释剂的制备
称取Cu2+-Sal-ATP 10mg置于装有25mL 800μmol/L的啶虫脒(acetamiprid)乙醇溶液的锥形瓶中，密封，然后在35℃、180r/min的条件下振荡吸附，振荡吸附24h后，过滤、干燥即得缓控释剂型农药。
实施例2 一种低成本高性能缓控释剂型农药2
本实施例的制备方法同实施例1，不同之处在于，本发明中的脂溶性农药为毒死蜱，选用的无机载体为蒙脱土。
实施例3 一种低成本高性能缓控释剂型农药3
本实施例的制备方法同实施例1，不同之处在于，本发明中的脂溶性农药为毒死蜱，步骤(4)中的金属离子溶液为1.2mol/L Zn(NO3)2。
实施例4 一种低成本高性能缓控释剂型农药4
本实施例的制备方法同实施例1，不同之处在于，本发明中的脂溶性农药为阿维菌素，选用的无机载体为高岭土。
实施例5 一种低成本高性能缓控释剂型农药5
本实施例的制备方法同实施例1，不同之处在于，本发明中的脂溶性农药为阿维菌素，步骤(4)中的金属离子溶液为1.2mol/L Zn(NO3)2。
对照例1 一种缓控释剂型农药6
一种缓控释剂型农药，其制备方法如下：
称取ATP10mg置于装有25mL 800μmol/L的啶虫脒乙醇溶液的锥形瓶中，密封，然后在35℃、180r/min的条件下振荡吸附，振荡吸附24h后，过滤、干燥即得缓控释剂型农药。
对照例2 一种缓控释剂型农药7
一种缓控释剂型农药，其制备方法如下
(1)凹凸棒土的酸化改性
取5.0g凹凸棒土于烧杯中，向烧杯中加入2mL浓盐酸和300mL去离子水，在70℃条件下搅拌4h，静置，过滤，水洗至中性，干燥得到酸化处理的凹凸棒土，记为AC-ATP。
(2)氨基功能化凹凸棒土的制备
取AC-ATP 4.0g于250mL三口烧瓶内，加入4mL KH550和100mL甲苯，在N2保护下，120℃下回流反应24h，过滤，用乙醇和甲苯洗涤，干燥得到氨基功能化的凹凸棒土，记为NH2-ATP。
(3)席夫碱功能化凹凸棒土的制备
取3.0gNH2-ATP于三口烧瓶内，加入3mL水杨醛和100mL甲苯，80℃下反应3h，过滤，用乙醇洗涤，40℃真空干燥，记为Sal-ATP。
(5)以席夫碱功能化凹凸棒土为载体的农药缓释剂的制备
称取Sal-ATP 10mg置于装有25mL 800μmol/L的啶虫脒乙醇溶液的锥形瓶中，密封，然后在35℃、180r/min的条件下振荡吸附，振荡吸附24h后，过滤、干燥即得缓控释剂型农药。
对照例3
一种缓控释剂型农药，其制备方法如下：
称取蒙脱土10mg置于装有25mL 800μmol/L的毒死蜱乙醇溶液的锥形瓶中，密封，然后在35℃、180r/min的条件下振荡吸附，振荡吸附24h后，过滤、干燥即得缓控释剂型农药。
对照例4
一种缓控释剂型农药，其制备方法如下：
称取高岭土10mg置于装有25mL 800μmol/L的阿维菌素乙醇溶液的锥形瓶中，密封，然后在35℃、180r/min的条件下振荡吸附，振荡吸附24h后，过滤、干燥即得缓控释剂型农药。
试验例1 实施例1～5制备得到的低成本高性能缓控释剂型农药的结构和性能表征
1.结构表征
(1)红外图谱
采用KBr压片法，用FTIR分析样品中有机物的构成。
图1为实施例1中的ATP、NH2-ATP、Sal-ATP和Cu2+-Sal-ATP的红外光谱图，比较Cu2+-Sal-ATP和Sal-ATP的谱图，发现Sal-ATP中的亚胺键(C＝N)由1634cm-1与铜离子配位后红移至1624cm-1，说明铜离子确实与希夫碱生成了配合物。
(2)DSC测试样品的结晶行为
用差示扫描量热仪测试样品的结晶行为(升温范围20-150℃，升温速率为10℃/min，N2流量40mL/min)。
图2为实施例1中的啶虫脒、Cu2+-Sal-ATP和Cu2+-Sal-ATP/啶虫脒体系的DSC图，从图2可以看出，啶虫脒的DSC图在98.5℃左右出现了一个强吸热峰，这是啶虫脒的熔融峰。但在Cu2+-Sal-ATP/啶虫脒体系的DSC图中没有出现啶虫脒的熔融峰，说明啶虫脒是以非晶结构存在于凹凸棒土的孔道内，而非吸附在凹凸棒土表面。
2.吸附性能测试
对实施例1～5和对照例1～4制备得到的缓释剂型农药进行吸附性能测试，测试方法如下，测试结果见下表1。
采用平衡振荡法进行吸附试验。
称取未改性和改性的无机载体各10mg分别置于装有25mL 800μmol/L的啶虫脒乙醇溶液的锥形瓶中，密封，然后在35℃、180r/min的条件下振荡24h，测定溶液剩余啶虫脒浓度。
采用UV测量无机载体对啶虫脒药物的载药量。收集无机载体吸附啶虫脒后的滤液，测量啶虫脒乙醇溶液在247nm处吸附前后的吸光度，通过标准工作曲线A＝0.08833*c-0.03088，R＝0.99981，按照式(1)和式(2)分别计算出改性凹凸棒土对啶虫脒的载药量q和载药率β。
式中：q—无机载体的载药量(g/g)；
β—无机载体的载药率
C0—溶液中啶虫脒起始浓度(g/L)；
Ct—溶液中t时刻的啶虫脒浓度(g/L)；
V—溶液体积(L)；
m—无机载体的质量(g)。
表1：实施例1～5和对照例1～4的缓释剂型农药的载药量
从表1可以看出，经希夫碱金属离子配位改性后其对农药的载药量明显高于未改性无机载体和希夫碱改性无机载体，这说明希夫碱金属离子配位改性后形成更多的活性点，增强了载体与农药间的作用力。
3.缓释性能测试
对实施例1～5和对照例1～4制备得到的缓控释剂型农药的缓释性能进行测试，测试方法如下，测试结果见下表2。
载药无机载体体系的缓释性能根据文献《毒死蜱/羽毛蛋白/海藻酸钠复合微球的制备及其缓释性能》测定。
先做农药40％乙醇水溶液在247nm处的标准曲线，A＝0.09246*c-0.01315，R＝0.99895。称取(M1，mg)载药体系，放置透析袋中并置于30℃下的50mL 40％乙醇水溶液的锥形瓶中，间隔一定时间(t)，移取1mL样品液，同时向锥形瓶补加原缓释介质，用UV扫描测量其吸光度，农药随时间的累积释放率为Ri，绘制t-Ri曲线作为农药的缓释动力学曲线，详见公式(3)。
式中：Ri为第i次的累计释放率，ρi为第i次取出液中农药的质量浓度(mg·L-1)，M1为载药改性无机载体的质量，单位为g。
表2实施例1～5和对照例1～4的低成本高性能缓控释剂型农药的药物累积释放率(％)
从表2可以看出，希夫碱金属离子配位改性无机载体的载药体系的缓释性能明显优于未改性的无机载体以及席夫碱改性的无机载体。

Claims (10)

1.一种低成本高性能缓控释剂型农药的制备方法，其特征在于，所述制备方法具体包括如下步骤：
S1：无机载体的酸化改性
将无机载体与盐酸溶液混合均匀、搅拌反应，静置、过滤、洗涤至中性、干燥得酸化处理的无机载体；
S2：氨基功能化无机载体
向S1中酸化处理后的无机载体中加入硅烷偶联剂和有机溶剂，于惰性氛围下回流反应，过滤、洗涤、干燥得氨基功能化的无机载体；
S3：席夫碱功能化无机载体
向S2中的氨基功能化的无机载体中加入醛类化合物和有机溶剂反应，过滤、洗涤、干燥得席夫碱功能化无机载体；
S4：席夫碱金属离子配位改性无机载体
向S3中的席夫碱功能化无机载体中加入金属离子溶液反应，过滤、洗涤、干燥即得席夫碱金属离子配位改性无机载体；
S5：以席夫碱金属离子配位改性无机载体为载体的农药缓释剂的制备
向脂溶性农药的溶液中加入S4所述席夫碱金属离子配位改性无机载体，密封、振荡吸附、过滤、干燥即得缓控释剂型农药。
2.根据权利要求1所述低成本高性能缓控释剂型农药的制备方法，其特征在于，S1中所述无机载体与盐酸溶液的质量比为1～5：1～20。
3.根据权利要求1所述低成本高性能缓控释剂型农药的制备方法，其特征在于，S2中所述酸化处理后的无机载体与硅烷偶联剂的质量比为1～2：1～20。
4.根据权利要求1所述低成本高性能缓控释剂型农药的制备方法，其特征在于，S3中所述氨基功能化的无机载体与醛类化合物的质量比为1～0.1：1～2。
5.根据权利要求1所述低成本高性能缓控释剂型农药的制备方法，其特征在于，S4中所述席夫碱功能化无机载体与金属离子的质量比为1～0.05：1～0.6。
6.根据权利要求1所述低成本高性能缓控释剂型农药的制备方法，其特征在于，S5中所述席夫碱金属离子配位改性无机载体与所述脂溶性农药的质量比为1～0.1：1～2。
7.根据权利要求1所述低成本高性能缓控释剂型农药的制备方法，其特征在于，S3中所述醛类化合物为一元或二元芳香醛。
8.根据权利要求1所述低成本高性能缓控释剂型农药的制备方法，其特征在于，S4中所述金属离子为铜离子、铁离子、锌离子、钙离子、钴离子、锰离子或钛离子中的一种或几种。
9.根据权利要求1所述低成本高性能缓控释剂型农药的制备方法，其特征在于，S5中所述脂溶性农药为除虫脲、啶虫脒、毒死蜱、甲氨基阿维菌素、吡虫啉、戊唑醇或己唑醇中的一种或几种。
10.权利要求1～9任一所述制备方法制备得到的缓控释剂型农药。
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