溶劑揮發法制備氟樂靈微膠囊工藝條件

孫子鳳

(新化縣農業局,湖南　新化　417600)

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溶劑揮發法制備氟樂靈微膠囊工藝條件

孫子鳳

(新化縣農業局,湖南新化417600)

為了提高氟樂靈的光穩定性和藥效，以聚羥基烷酸酯為壁材，采用溶劑揮發法制備氟樂靈微膠囊，并討論芯壁比、分散劑質量分數、剪切時間和速度、油水相體積比對氟樂靈微膠囊成囊的影響。結果表明：當芯壁比為1:5，油水相比為(20:100)～(30:90)，聚乙烯醇(PVA-1788)的質量分數為1%，剪切時間為3 min，剪切速度為8000 r/min，所得氟樂靈微膠囊呈球形，平均粒徑在6.23～7.57μM，包封率為83.36%，載藥量為14.62%。

氟樂靈；溶劑揮發法；微膠囊；聚乙烯醇；聚羥基烷酸酯

氟樂靈(trifluralin)是一種高效、低毒的二硝基苯胺類除草劑，屬于芽前土壤處理除草劑[1-2]。氟樂靈是我國棉田防除未出土的禾本科和部分小粒種子的闊葉類雜草最常見的土壤處理劑之一，它主要是通過雜草的胚芽鞘和胚軸吸收而起到除草的作用[3]。現在用于防除棉花、飼用豆類田一年生雜草的氟樂靈制劑仍是以48%氟樂靈乳油為主。但是，使用48%氟樂靈乳油防除雜草存在兩個弊端：①氟樂靈的穩定性低，且見光易分解、易揮發，施藥后必須立即混土，而且乳油的持效期一般較短，大大降低了氟樂靈的利用率。②為了能夠提高氟樂靈的防除效果，必須增加氟樂靈的施藥次數或增大氟樂靈的施藥量，這樣不但提高了用藥成本同時也給環境帶來了污染。將氟樂靈微膠囊化，不僅可以提高光穩定性，保證在光照條件下的較低的分解率，還可以延長持效期，提高藥效。

目前，國內外主要是采用原位聚合法[4-5]和復凝聚法[6]對氟樂靈進行微膠囊化，但是這兩種方法的制備工藝復雜且反應條件難以控制[7-8]，且采用的高分子材料作為壁材不可降解，應用時具有一定的局限性，故具有良好可生物降解性的綠色環保型高分子材料—聚羥基烷酸酯作為微膠囊的壁材是解決上述問題的有效方法[9-11]。基于此，本文以氟樂靈為芯材、選用可生物降解的聚羥基烷酸酯為壁材，采用工藝簡單、易于控制的溶劑揮發法制備氟樂靈微膠囊，研究溶劑揮發法制備氟樂靈微膠囊的制備條件。

1　實　驗

1.1材料與儀器

聚羥基烷酸酯(平均分子質量100000)，長沙晶康新材料科技有限公司；聚乙烯醇(PVA-1788)，上海凱杜國際貿易有限公司；96%氟樂靈(trifluralin，TC)原藥，由江蘇豐山集團股份有限公司提供；其他試劑均為分析純。

C-MAG可控加熱磁力攪拌器、T25-Digital高速剪切機，德國IKA公司；5804R高速臺式大容量離心機，德國Eppendorf公司；YP-B5002電子天平，上海光正醫療儀器有限公司；UVmini-1240紫外/可見分光光度計，日本島津公司；Rise-2006激光粒度分析儀，濟南潤之科技有限公司。

1.2微膠囊的制備

以氟樂靈為芯材、聚羥基烷酸酯為壁材，采用溶劑揮發法[12-13]制備氟樂靈微膠囊，具體步驟如下：①稱取一定質量的聚羥基烷酸酯溶于一定質量的二氯甲烷中，待完全溶解后，再加入一定質量的氟樂靈原藥，充分攪拌使之溶解完全，得到油相。②量取一定體積的去離子水，加入一定質量的聚乙烯醇-1788，加熱直至完全溶解，冷卻至室溫，得到水相。③將油相加入水相中，然后在高速剪切機下高速剪切乳化，形成O/W混合乳液。④將O/W混合乳液在室溫下攪拌，待乳液中二氯甲烷完全揮發后，將固化形成的微膠囊懸浮液離心、洗滌、干燥，得到氟樂靈微膠囊成品。

1.3微膠囊的表征

1.3.1微膠囊外觀形態觀察及粒徑分布

在生物光學顯微鏡下觀察微膠囊的外觀形態及整體分布情況，并采用數碼相機拍攝照片。用激光粒度分析儀測量其粒徑。

1.3.2微膠囊包覆率測定

微膠囊中氟樂靈的含量和包覆率均采用紫外分光光度法測定。氟樂靈微膠囊包封率按照下式計算[14]：

1.3.3微膠囊載藥量測定

2　結果與討論

2.1分散劑質量分數的確定

溶劑揮發法制備微膠囊時，分散劑對微膠囊的粒徑大小和分散程度有重要影響。本研究以聚乙烯醇(PVA-1788)為分散劑進行實驗，考察不同質量分數的聚乙烯醇對微膠囊的影響，見圖1。

圖1　聚乙烯醇質量分數對氟樂靈微膠囊粒徑的影響

由圖1可知，隨著聚乙烯醇的質量分數逐漸增加，微膠囊的粒徑逐漸變小，當聚乙烯醇的質量分數增加至2.5%時，微膠囊直徑開始低于5μM。已有研究表明，微膠囊粒徑越大，農藥釋放速率越慢；粒徑越小，微膠囊容易破裂[15]。由此可見，制備粒徑在5～10μM的微膠囊，聚乙烯醇質量分數應低于2.5%。

2.2乳化分散條件的確定

在微膠囊的制備過程中一般采用高速剪切和高速攪拌進行乳化分散，但剪切過程中產生的熱量會使乳化分散體系溫度升高，導致體系中的二氯甲烷揮發較快，因而不同的剪切速度和時間都會對微膠囊的粒徑有影響[16]。圖2為不同剪切速度對微膠囊粒徑的影響，圖3為不同剪切時間對微膠囊粒徑的影響。在不同的剪切速度下，微膠囊粒徑隨著剪切速度的增加而逐漸變小，當剪切速度12000 r/min時，微膠囊粒徑在5μM以下且趨于穩定。如圖3所示，當改變剪切時間時，微膠囊的粒徑都基本穩定在7μM左右，因而剪切時間對微膠囊的粒徑影響較小。綜上考慮，選擇剪切時間為3 min，剪切速度為8000 r/min的分散條件較為合適。

圖2　不同剪切速度對氟樂靈微膠囊粒徑的影響

圖3　不同剪切時間對氟樂靈微膠囊粒徑的影響

2.3芯材與壁材比例的確定

圖4　芯壁比例對氟樂靈微膠囊粒徑的影響

在微膠囊制備過程中，芯壁比是影響微膠囊包覆的另一個重要因素。圖4為以氟樂靈為芯材，聚羥基烷酸酯為壁材，不同芯壁比對氟樂靈微膠囊粒徑的影響。實驗結果表明隨著芯壁比的減小，微膠囊粒徑呈相反的增大趨勢。即在芯材質量確定的條件下，壁材的用量越大，制得的微膠囊平均粒徑越大。但結合經濟成本考慮，芯壁比1:5為最佳的制備氟樂靈微膠囊芯材與壁材的比例。

2.4油相與水相比例的確定

油相倒入水相中混合后在高速剪切的作用下乳化形成水包油型(O/W)混合乳液。研究表明如果水相體積低于74%,所形成的混合乳液會發生變形甚至破壞[17]。因此,本研究以油水相比分別為20:100,25:95,30:90,35:85,40:80,45:75進行實驗。

圖5　油相與水相比例對氟樂靈微膠囊粒徑的影響

由圖5可以看出：隨著油水相比的不斷增大，微膠囊粒徑亦呈逐漸增大趨勢。當油水相比達到30:90時，曲線趨勢平穩，微膠囊粒徑在6μM左右；當油水相比達到45:75時，微膠囊粒徑已接近5μM或以下。由此可見，若要制得粒徑在5～10μM的微膠囊，且從經濟角度考慮，油水相比應在(20:100)～(30:90)之間。

2.5微膠囊的形態及粒徑分布

取在最佳制備工藝條件下(芯材和壁材比例為1:5，油水相比為(20:100)～(30:90)，聚乙烯醇(PVA-1788)的質量分數為1%，剪切時間為3 min，剪切速度為8000 r/min)制備好的微膠囊懸浮液滴于載玻片上，在生物光學顯微鏡下觀察其外觀形態及分布情況，見圖6。如圖所示，采用溶劑揮發法制備以聚羥基烷酸酯為壁材的微膠囊在生物光學顯微鏡下均呈圓球狀，且無明顯的粘連現象。用激光粒度分析儀測定氟樂靈微膠囊平均粒徑在6.23～7.57μM。

圖6　微膠囊在光學顯微鏡下的照片

2.6微膠囊的包封率

采用紫外分光光度法測定了最佳制備工藝條件下所得到的氟樂靈微膠囊包封率，所測氟樂靈微膠囊的包封率為83.36%，載藥量為14.62%。由此可見以聚羥基烷酸酯為壁材，采用溶劑揮發法制備氟樂靈微膠囊是可行的。

3　結　論

以聚羥基烷酸酯為壁材，采用溶劑揮發法制備氟樂靈微膠囊，當芯材和壁材比例為1:5，油水相比為(20:100)～(30:90)，聚乙烯醇(PVA-1788)的質量分數為1%時，在8000 r/min 下高速剪切乳化分散3 min條件下制備的的氟樂靈微膠囊呈球形，平均粒徑在6.23～7.57μM，其包封率為83.36%，載藥量為14.62%。

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Techniques for Preparation of Trifluralin Microcapsules Using Solvent Evaporation Method

SUN Zi-feng

(Xinhua County Bureau of Agriculture,Hunan Xinhua 417600,China)

The microcapsules containing trifluralin were prepared by the solvent evaporation method with poly-β-hydroxybutyrate(PHB) as wall materials in order to enhance its photo-stability and pesticide effect.The encapsulation parameters,including the mass ratio of core materials and wall materials,the concentration of dispersant,shearing time and shearing speed to form an emulsion system,the volume ratio of organic phase and the aqueous phase,were investigated.Optimum parameters to incorporate trifluralin within the PHB microcapsules were showed as follows:1:5 of the mass ratio core materials and wall materials,organic phase to aqueous phase ratio ranged from (20:100) to (30:90),1% polyvinyl alcohol-1788(PVA-1788),shearing speed at 8000 r/min and lasted 3 min.The obtained microcapsules prepared under the above conditions dispersed as individual particles with a spherical shape with the mean particle diameter of 6.23～7.57μM,the loading content and encapsulation efficiency were 14.62% and 83.36%.

trifluralin; solvent evaporation method; microcapsule; polyvinyl alcohol; poly-β-hydroxybutyrate

孫子鳳(1978-)，女，學士，農藝師，從事農技推廣。

TQ450.6

A

1001-9677(2016)011-0120-03