CN109938016A - 噻虫嗪碳酸钙缓释剂及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种噻虫嗪碳酸钙缓释剂的制备方法。本发明以Na₂CO₃和CaC₂·2H₂O作为反应物，通过加入PVP和SDS，用沉淀反应法制备具有缓释功能的多孔层状碳酸钙，并将噻虫嗪负载于多孔层状碳酸钙中，制备出噻虫嗪碳酸钙缓释剂。通过探讨了噻虫嗪碳酸钙缓释剂的制备方法及最佳条件，得出其最佳条件为：Na₂CO₃的浓度为0.1mol/L、CaCl₂·2H₂O是浓度为0.1mol/L，在温度为25℃，PVP的浓度为1％，SDS浓度为10mmol/L条件下得到41.45％的载药量和34.55％的载药率。本发明具有操作简单方便、对环境友好、成本低等特点。

Description

噻虫嗪碳酸钙缓释剂及其制备方法

【技术领域】

本发明属于农药制备技术领域，特别涉及一种以具有缓释功能的多孔层状碳酸钙为载体负载噻虫嗪制备噻虫嗪碳酸钙缓释剂及其制备方法。

【背景技术】

通过化学杀虫剂农药来防治农业上的病虫害是保障当今农业增产的必备条件之一。传统的化学杀虫剂农药由于存在利用率低，流失严重、对环境和食品造成污染等问题而无法满足当前环保、安全理念的要求。缓释型杀虫剂作为一种能有效解决农药高效利用与环境保护之间矛盾的新型缓控释技术而备受青睐。而复配杀虫剂缓释剂是众多的类型杀虫剂中一种，其集化学杀虫剂农药的利用率高、速效、广谱杀虫、抗药性难和生物农药的低毒、环境友好、对天敌安全等优良特性于一身,在农业防治病虫害中应用效果明显。

而农药缓控释剂的缓释性能优异很大程度上取决于载体材料，农药种类以及制备方法等。碳酸钙作为农药载体是由于其制备方法简单、低成本、效率高、环境友好等优势，可提高农药利用率，降低农药对环境的污染风险，为培育环保农药新产业提供了新途径，具有广阔的应用前景。噻虫嗪是一种高效，杀虫广谱、毒性低、无公害的杀虫剂。如何将噻虫嗪负载于碳酸钙中，研究一种农药负载率高、对环境友好且成本低的缓释型杀虫剂就成为一种客观需求。

【发明内容】

本发明旨在解决上述问题，而提供一种制备方法简单、环境友好且载药量及载药率高的噻虫嗪碳酸钙缓释剂。

本发明还提供了一种噻虫嗪碳酸钙缓释剂的制备方法。

本发明提供了一种噻虫嗪碳酸钙缓释剂，该缓释剂以多孔层状碳酸钙为载体负载噻虫嗪溶液，所述多孔层状碳酸钙对噻虫嗪的负载量为5～46mg/g。

所述多孔层状碳酸钙包含以重量份数计的如下组份：

优选地，所述多孔层状碳酸钙包含以重量份数计的如下组份：

本发明还提供了一种噻虫嗪碳酸钙缓释剂的制备方法，该方法包括如下步骤：

a、多孔层状碳酸钙的制备：将浓度为5～50mmol/L的十二烷基磺酸钠溶液加入到含聚乙烯吡咯烷酮的Na₂CO₃溶液中，再加入含聚乙烯吡咯烷酮的CaCl₂·2H₂O溶液，在温度为25～100℃，搅拌速率为100～300r·min^-1的搅拌器中反应0.5～2h，经离心、过滤、洗涤、烘干后，得到多孔层状碳酸钙；

b、噻虫嗪碳酸钙缓释剂的制备：将步骤a的多孔层状碳酸钙及标准噻虫嗪乙醇溶液置于锥形瓶中，再将锥形瓶置于振动摇床上振荡，经抽滤、洗涤后，得到噻虫嗪碳酸钙溶液，计算出单位质量碳酸钙的药物负载量和药物有效负载率，再经干燥后，即得到所述的噻虫嗪碳酸钙缓释剂。

优选地，步骤a中，所述十二烷基苯磺酸钠溶液的浓度为10mmol/L，所述Na₂CO₃溶液的浓度为0.1mol/L，所述CaCl₂·2H₂O溶液的浓度为0.1mol/L。

优选地，步骤a中，所述含聚乙烯吡咯烷酮的Na₂CO₃溶液的制备方法为：将25ml质量浓度为0.5～10％的聚乙烯吡咯烷酮水溶液加入到50ml浓度为1mol/L的Na₂CO₃溶液中，在温度为25～100℃，转速60r·min^-1的集热式恒温加热磁力搅拌器中水浴下反应0.5h，所述含聚乙烯吡咯烷酮的CaCl₂·2H₂O溶液的制备方法为：将25ml质量浓度为0.5～10％的聚乙烯吡咯烷酮水溶液加入到50ml浓度为1mol/L的CaCl₂·2H₂O溶液中，在温度为25～100℃，转速60r·min^-1的集热式恒温加热磁力搅拌器中水浴下反应0.5h。

进一步地，所述含聚乙烯吡咯烷酮的Na₂CO₃溶液中聚乙烯吡咯烷酮的浓度为1％，温度为25℃，所述含聚乙烯吡咯烷酮的CaCl₂·2H₂O溶液中聚乙烯吡咯烷酮的浓度为1％，温度为25℃。

优选地，步骤a中，所述反应温度为25℃，搅拌速率为200r·min^-1，反应时间为1h。

优选地，步骤a中，所述洗涤、烘干方法为：用无水乙醇和蒸馏水各洗涤3次后，置于温度为80℃的烘箱内干燥12小时。

优选地，步骤b中，所述标准噻虫嗪乙醇溶液的浓度为3mg/ml。

优选地，步骤b中，所述振荡温度为25℃，转速为180r/min下进行振荡12h。

优选地，步骤b中，所述抽滤、洗涤方法为：用循环水式真空泵抽滤，并无水乙醇和水各洗涤3次，所述干燥方法为：将噻虫嗪碳酸钙溶液置于温度为80℃的电热恒温干燥箱中干燥24h。

优选地，步骤b中，所述单位质量碳酸钙的药物负载量计算公式为：

所述药物的有效负载率的计算公式为：

式中：为标准噻虫嗪乙醇溶液浓度，3mg/ml

C_噻为负载后剩余的噻虫嗪乙醇浓度，mg/ml

m为碳酸钙载体微球的质量，g

V_噻为标准噻虫嗪乙醇溶液的体积，20ml

C％为单位质量碳酸钙的药物有效负载率。

本发明的有益效果为：本发明以Na₂CO₃和CaC₂·2H₂O作为反应物，通过加入PVP和SDS，用沉淀反应法制备具有缓释功能的多孔层状碳酸钙，并将噻虫嗪负载于多孔层状碳酸钙中，制备出噻虫嗪碳酸钙缓释剂。得到的噻虫嗪碳酸钙缓释剂的载药量为41.45％、载药率为34.55％，且性能优异、杀虫效果好。本发明还具有操作简单方便、对环境友好、成本低等特点。

【说明书附图】

图1是本发明的噻虫嗪乙醇表征曲线图。

图2是本发明实施例1的多孔碳酸钙和噻虫嗪碳酸钙缓释剂的XRD谱图，其中，1为噻虫嗪碳酸钙缓释剂，2为多孔碳酸钙。

图3是本发明实施例1的多孔碳酸钙的SEM图。

图4是本发明实施例1的噻虫嗪碳酸钙缓释剂的SEM图。

图5是本发明实施例1的噻虫嗪碳酸钙缓释剂和噻虫嗪原药的FT-IT光谱图，其中，1为噻虫嗪碳酸钙缓释剂，2为噻虫嗪原药。

【具体实施方式】

溶液的配制：

预先配制浓度为0.1mol/L的Na₂CO₃溶液；0.1mol/LCaCl₂·2H₂O的溶液；浓度分别为5mmol/L、10mmol/L、20mmol/L、50mmol/L的十二烷基磺酸钠(SDS)的溶液和浓度分别为0.5％、1.0％、2.0％、5％、10％的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)水溶液。

噻虫嗪标准溶液的配制：

准确称取3g50％的噻虫嗪于烧杯中用无水乙醇进行溶解，然后转入500ml的容量瓶，用无水乙醇洗涤烧杯三次，稀释到刻度摇匀，得到浓度为3mg/ml的标准噻虫嗪溶液。

噻虫嗪标准曲线的绘制：

准确量取3mg/ml噻虫嗪乙醇的标准溶液0.00mL、0.50mL、1.00mL、1.50mL、2.00mL、2.50mL于50mL容量瓶中；然后用无水乙醇稀释至刻度,摇匀，得到噻虫嗪的浓度分别是0、12、24、32、48、64μg/ml的溶液，用1cm比色皿以无水乙醇的浓度为0的溶液为参比溶液,在波长最大值处255nm处测定其吸光度分别为A₁、A₂、A₃、A₄、A₅求出噻虫嗪乙醇浓度C(μg/ml)与吸光度A之间的线性方程。

在波长255nm处计算出噻虫嗪标准溶液的吸光度如表1所示。

表1噻虫嗪乙醇标准溶液在255nm的吸光度

以噻虫嗪乙醇的浓度C为x轴，噻虫嗪乙醇溶液的吸光度A为y轴，求出浓度C和吸光度A的线性关系如图1所示。

从图1可以得出，噻虫嗪乙醇的浓度C(μg/ml)与吸光度A的线性关系为：A＝0.03166C－0.14129,R²＝0.9996。由R²＝0.9996说明线性方程准确性高。

下列实施例是对本发明的进一步解释和补充，对本发明不构成任何限制。

实施例1-5

(1)多孔层状碳酸钙的制备：

取两份25ml质量浓度为1.0％的PVP水溶液分别加入到50ml浓度为0.1mol/L的CaCl₂·2H₂O溶液和50ml浓度为0.1mol/L的Na₂CO₃溶液中，再将CaCl₂·2H₂O溶液和Na₂CO₃溶液置于转速为60r·min^-1的集热式恒温加热磁力搅拌器中水浴下反应0.5h；然后将25ml浓度为10mmol/L SDS溶液加到上述Na₂CO₃溶液中，并将上述CaCl₂·2H₂O溶液快速加到Na₂CO₃溶液中，在搅拌速率为200r·min^-1条件下反应1h；再通过离心机将白色沉淀从母液中分离出来，所得的产品经过滤，用无水乙醇和蒸馏水各洗涤3次后，置于温度为80℃的烘箱中干燥12小时，得到多孔层状碳酸钙。

(2)噻虫嗪碳酸钙缓释剂的制备：

准确称量0.5g制得的多孔层状碳酸钙样品和量取20ml的3mg/ml标准噻虫嗪溶液加到250ml的锥形瓶中，装封好瓶口以免乙醇挥发，然后将锥形瓶放到振动摇床上在温度为25℃，转速为180r/min的条件下振荡12h。再用循环水式真空泵抽滤，并无水乙醇和水各洗涤3次后，取滤液标定于50ml的容量瓶，用紫外可见光光度计测定其吸光度。由相关吸光度值的变化并通过噻虫嗪乙醇溶液的标准曲线计算剩余溶液中的噻虫嗪的浓度，进而获得多孔碳酸钙载体中得到噻虫嗪的负载量。将负载完成后的噻虫嗪碳酸钙溶液，置于温度为80℃的电热恒温干燥箱中干燥24h后即得到负载后噻虫嗪碳酸钙缓释剂药物。计算的单位质量碳酸钙的药物负载量和药物有效负载率结果如表2所示。

表2不同温度制备的碳酸钙负载噻虫嗪的负载量和负载率

由表2可知，当反应温度为25℃时得到的噻虫嗪碳酸钙缓释剂的负载量为41.46mg/g，和负载率为34.55％，当反应温度为40℃时，仍然可以负载较多的噻虫嗪，但与25℃时的负载量相比明显减少，当反应温度高于60℃时，噻虫嗪的负载量就相当的少了且负载量变化不大。由此说明，常温条件下得到碳酸钙负载噻虫嗪的负载量较高，而高温条件下得到的碳酸钙不利于噻虫嗪的负载。

实施例6-9

(1)多孔层状碳酸钙的制备：

取两份25ml质量浓度为1.0％的PVP水溶液分别加入到50ml浓度为0.1mol/L的CaCl₂·2H₂O溶液和50ml浓度为0.1mol/L的Na₂CO₃溶液中，再将CaCl₂·2H₂O溶液和Na₂CO₃溶液置于温度为25℃，转速为60r·min^-1的集热式恒温加热磁力搅拌器中水浴下反应0.5h；然后将25ml的SDS溶液加到上述Na₂CO₃溶液中，并将上述CaCl₂·2H₂O溶液快速加到Na₂CO₃溶液中，在温度为25℃，搅拌速率为200r·min^-1条件下反应1h；再通过离心机将白色沉淀从母液中分离出来，所得的产品经过滤，用无水乙醇和蒸馏水各洗涤3次后，置于温度为80℃的烘箱中干燥12小时，得到多孔层状碳酸钙。

(2)噻虫嗪碳酸钙缓释剂的制备：

准确称量0.5g制得的多孔层状碳酸钙样品和量取20ml的3mg/ml标准噻虫嗪溶液加到250ml的锥形瓶中，装封好瓶口以免乙醇挥发，然后将锥形瓶放到振动摇床上在温度为25℃，转速为180r/min条件下振荡12h。再用循环水式真空泵抽滤，并无水乙醇和水洗涤3次后，取滤液标定于50ml的容量瓶，用紫外可见光光度计测定其吸光度。由相关吸光度值的变化并通过噻虫嗪乙醇溶液的标准曲线计算剩余溶液中的噻虫嗪的浓度，进而获得多孔碳酸钙载体中得到噻虫嗪的负载量。将负载完成后的噻虫嗪碳酸钙溶液，置于温度为80℃的电热恒温干燥箱中干燥24h后即得到负载后噻虫嗪碳酸钙缓释剂药物。计算的单位质量碳酸钙的药物负载量和药物有效负载率结果如表3所示。

表3不同SDS浓度制备的碳酸钙负载噻虫嗪的负载量和负载率

由表3可知，当SDS浓度为5～20mml/L所得到的噻虫嗪负载量变化不大，当SDS浓度增到50mmol/L时，噻虫嗪的负载量出现了大幅度的降低。由此可见，SDS浓度越大，噻虫嗪的负载量就会越低，这可能是较低或较高的SDS溶液浓度形成多孔碳酸钙较少，影响噻虫嗪的负载量。

实施例10-13

(1)多孔层状碳酸钙的制备：

取两份25ml的PVP水溶液分别加入到50ml浓度为0.1mol/L的CaCl₂·2H₂O溶液和50ml浓度为0.1mol/L的Na₂CO₃溶液中，再将CaCl₂·2H₂O溶液和Na₂CO₃溶液置于温度为25℃，转速为60r·min^-1的集热式恒温加热磁力搅拌器中水浴下反应0.5h；然后将25ml浓度为10mmol/L SDS溶液加到上述Na₂CO₃溶液中，并将上述CaCl₂·2H₂O溶液快速加到Na₂CO₃溶液中，在温度为25℃，搅拌速率为200r·min^-1条件下反应1h；再通过离心机将白色沉淀从母液中分离出来，所得的产品经过滤，用无水乙醇和蒸馏水洗涤3次后，置于温度为80℃的烘箱中干燥12小时，得到多孔层状碳酸钙。

(2)噻虫嗪碳酸钙的制备：

准确称量0.5g制得的多孔层状碳酸钙样品和量取20ml的3mg/ml标准噻虫嗪溶液加到250ml的锥形瓶中，装封好瓶口以免乙醇挥发，然后将锥形瓶放到振动摇床上在温度为25℃，转速为180r/min条件下振荡12h。再用循环水式真空泵抽滤，并无水乙醇和水洗涤3次后，取滤液标定于50ml的容量瓶，用紫外可见光光度计测定其吸光度。由相关吸光度值的变化并通过噻虫嗪乙醇溶液的标准曲线计算剩余溶液中的噻虫嗪的浓度，进而获得多孔碳酸钙载体中得到噻虫嗪的负载量。将负载完成后的噻虫嗪碳酸钙溶液，置于温度为80℃的电热恒温干燥箱中干燥24h后即得到负载后噻虫嗪碳酸钙缓释剂药物。计算的单位质量碳酸钙的药物负载量和药物有效负载率结果如表4所示。

表4不同PVP浓度的噻虫嗪碳酸钙缓释剂的负载量和负载率

由表4可知，当PVP浓度为0.5％和浓度增加到5％以上时，碳酸钙对噻虫嗪的负载量较低，而PVP浓度为1％和2％时噻虫嗪的负载量较高，从中可得过低或过高PVP浓度反应生成的碳酸钙都不利于噻虫嗪负载，进而说明较低和较高的PVP浓度不利于多孔碳酸钙的形成。

由上述实施例可知，制备多孔层状碳酸钙的最佳合成工艺条件为：Na₂CO₃的浓度为0.1mol/L，CaCl₂·2H₂O的浓度为0.1mol/L，聚乙稀吡咯烷酮的浓度为1％，十二烷基苯磺酸钠浓度是10mmol/L，单位质量碳酸钙的负载量为41.45mg/g，有效负载率为34.55％。

对实施例1制得的多孔碳酸钙和噻虫嗪碳酸钙缓释剂进行表征，表征方法如下：

XRD表征结果如图2所示，从图2可观察到各衍射峰强度与碳酸钙方解石标准谱图一致，这表明合成的碳酸钙为方解石结构，属于六方晶系。对比分析载药前后的XRD谱图中的1和2的衍射峰可得知1比2明显多了几个衍射峰，由此可知，噻虫嗪已成功负载于碳酸钙中。

SEM表征结果如图3、图4所示，从图3能明显看出碳酸钙为多孔层状叠加的长方体块状结构；从图3可知缓释剂中在多空碳酸钙表面还有明显的有机物存在，说明碳酸钙对有机物的负载可能存在小孔内负载和碳酸钙表面吸附两种情况。

图5是噻虫嗪碳酸钙缓释剂和噻虫嗪原药的FT-IT光谱，从图5可知，在614cm^-1是C-Cl键的峰，在1096cm^-1是C-O-C的峰，在1598cm^-1是-NO₂峰，在2260cm^-1是碳氮三键的峰，噻虫嗪的红外特征峰全部出现。从噻虫嗪碳酸钙缓释剂与噻虫嗪原药的红外光谱比较发现，在1600cm^-1以上噻虫嗪碳酸钙缓释剂与噻虫嗪原药的图谱非常类似，且噻虫嗪碳酸钙缓释剂在1600cm^-1以下，上述特征峰都在噻虫嗪碳酸钙缓释剂中得以体现，说明多孔层状碳酸钙确实负载了噻虫嗪。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种噻虫嗪碳酸钙缓释剂，其特征在于，该缓释剂以多孔层状碳酸钙为载体负载噻虫嗪溶液，所述多孔层状碳酸钙对噻虫嗪的负载量为5～46mg/g。

2.如权利要求1所述的噻虫嗪碳酸钙缓释剂，其特征在于，所述多孔层状碳酸钙包含以重量份数计的如下组份：

3.如权利要求2所述的噻虫嗪碳酸钙缓释剂，其特征在于，所述多孔层状碳酸钙包含以重量份数计的如下组份：

4.一种制备权利要求1所述的噻虫嗪碳酸钙缓释剂的方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

a、多孔层状碳酸钙的制备：将浓度为5～50mmol/L的十二烷基磺酸钠溶液加入到含聚乙烯吡咯烷酮的Na₂CO₃溶液中，再加入含聚乙烯吡咯烷酮的CaCl₂·2H₂O溶液，在温度为25～100℃，搅拌速率为100～300r·min^-1的搅拌器中反应0.5～2h，经离心、过滤、洗涤、烘干后，得到多孔层状碳酸钙；

b、噻虫嗪碳酸钙缓释剂的制备：将步骤a的多孔层状碳酸钙及标准噻虫嗪乙醇溶液置于锥形瓶中，再将锥形瓶置于振动摇床上振荡，经抽滤、洗涤后，得到噻虫嗪碳酸钙溶液，计算出单位质量碳酸钙的药物负载量和药物有效负载率，再经干燥后，即得到所述的噻虫嗪碳酸钙缓释剂。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤a中，所述十二烷基苯磺酸钠溶液的浓度为10mmol/L，所述Na₂CO₃溶液的浓度为0.1mol/L，所述CaCl₂·2H₂O溶液的浓度为0.1mol/L。

6.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤a中，所述含聚乙烯吡咯烷酮的Na₂CO₃溶液的制备方法为：将25ml质量浓度为0.5～10％的聚乙烯吡咯烷酮水溶液加入到50ml浓度为1mol/L的Na₂CO₃溶液中，在温度为25～100℃，转速60r·min^-1的集热式恒温加热磁力搅拌器中水浴下反应0.5h，所述含聚乙烯吡咯烷酮的CaCl₂·2H₂O溶液的制备方法为：将25ml质量浓度为0.5～10％的聚乙烯吡咯烷酮水溶液加入到50ml浓度为1mol/L的CaCl₂·2H₂O溶液中，在温度为25～100℃，转速60r·min^-1的集热式恒温加热磁力搅拌器中水浴下反应0.5h。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述含聚乙烯吡咯烷酮的Na₂CO₃溶液中聚乙烯吡咯烷酮的浓度为1％，温度为25℃，所述含聚乙烯吡咯烷酮的CaCl₂·2H₂O溶液中聚乙烯吡咯烷酮的浓度为1％，温度为25℃。

8.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤a中，所述反应温度为25℃，搅拌速率为200r·min^-1，反应时间为1h，所述洗涤、烘干方法为：用无水乙醇和蒸馏水各洗涤3次后，置于温度为80℃的烘箱内干燥12小时。

9.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤b中，所述标准噻虫嗪乙醇溶液的浓度为3mg/ml，所述振荡温度为25℃，转速为180r/min下进行振荡12h，所述抽滤、洗涤方法为：用循环水式真空泵抽滤，并无水乙醇和水各洗涤3次，所述干燥方法为：将噻虫嗪碳酸钙溶液置于温度为80℃的电热恒温干燥箱中干燥24h。

10.如权利要求4所述的方法，其特征在于，步骤b中，所述单位质量碳酸钙的药物负载量计算公式为：

所述药物的有效负载率的计算公式为：

式中：为标准噻虫嗪乙醇溶液浓度，3mg/ml

C_噻为负载后剩余的噻虫嗪乙醇浓度，mg/ml

m为碳酸钙载体微球的质量，g

V_噻为标准噻虫嗪乙醇溶液的体积，20ml

C％为单位质量碳酸钙的药物有效负载率。