溶剂挥发法制备氟乐灵微胶囊工艺条件

孙子凤

(新化县农业局,湖南　新化　417600)



溶剂挥发法制备氟乐灵微胶囊工艺条件

孙子凤

(新化县农业局,湖南新化417600)

为了提高氟乐灵的光稳定性和药效，以聚羟基烷酸酯为壁材，采用溶剂挥发法制备氟乐灵微胶囊，并讨论芯壁比、分散剂质量分数、剪切时间和速度、油水相体积比对氟乐灵微胶囊成囊的影响。结果表明：当芯壁比为1:5，油水相比为(20:100)～(30:90)，聚乙烯醇(PVA-1788)的质量分数为1%，剪切时间为3 min，剪切速度为8000 r/min，所得氟乐灵微胶囊呈球形，平均粒径在6.23～7.57μM，包封率为83.36%，载药量为14.62%。

氟乐灵；溶剂挥发法；微胶囊；聚乙烯醇；聚羟基烷酸酯

氟乐灵(trifluralin)是一种高效、低毒的二硝基苯胺类除草剂，属于芽前土壤处理除草剂[1-2]。氟乐灵是我国棉田防除未出土的禾本科和部分小粒种子的阔叶类杂草最常见的土壤处理剂之一，它主要是通过杂草的胚芽鞘和胚轴吸收而起到除草的作用[3]。现在用于防除棉花、饲用豆类田一年生杂草的氟乐灵制剂仍是以48%氟乐灵乳油为主。但是，使用48%氟乐灵乳油防除杂草存在两个弊端：①氟乐灵的稳定性低，且见光易分解、易挥发，施药后必须立即混土，而且乳油的持效期一般较短，大大降低了氟乐灵的利用率。②为了能够提高氟乐灵的防除效果，必须增加氟乐灵的施药次数或增大氟乐灵的施药量，这样不但提高了用药成本同时也给环境带来了污染。将氟乐灵微胶囊化，不仅可以提高光稳定性，保证在光照条件下的较低的分解率，还可以延长持效期，提高药效。

目前，国内外主要是采用原位聚合法[4-5]和复凝聚法[6]对氟乐灵进行微胶囊化，但是这两种方法的制备工艺复杂且反应条件难以控制[7-8]，且采用的高分子材料作为壁材不可降解，应用时具有一定的局限性，故具有良好可生物降解性的绿色环保型高分子材料—聚羟基烷酸酯作为微胶囊的壁材是解决上述问题的有效方法[9-11]。基于此，本文以氟乐灵为芯材、选用可生物降解的聚羟基烷酸酯为壁材，采用工艺简单、易于控制的溶剂挥发法制备氟乐灵微胶囊，研究溶剂挥发法制备氟乐灵微胶囊的制备条件。

1　实　验

1.1材料与仪器

聚羟基烷酸酯(平均分子质量100000)，长沙晶康新材料科技有限公司；聚乙烯醇(PVA-1788)，上海凯杜国际贸易有限公司；96%氟乐灵(trifluralin，TC)原药，由江苏丰山集团股份有限公司提供；其他试剂均为分析纯。

C-MAG可控加热磁力搅拌器、T25-Digital高速剪切机，德国IKA公司；5804R高速台式大容量离心机，德国Eppendorf公司；YP-B5002电子天平，上海光正医疗仪器有限公司；UVmini-1240紫外/可见分光光度计，日本岛津公司；Rise-2006激光粒度分析仪，济南润之科技有限公司。

1.2微胶囊的制备

以氟乐灵为芯材、聚羟基烷酸酯为壁材，采用溶剂挥发法[12-13]制备氟乐灵微胶囊，具体步骤如下：①称取一定质量的聚羟基烷酸酯溶于一定质量的二氯甲烷中，待完全溶解后，再加入一定质量的氟乐灵原药，充分搅拌使之溶解完全，得到油相。②量取一定体积的去离子水，加入一定质量的聚乙烯醇-1788，加热直至完全溶解，冷却至室温，得到水相。③将油相加入水相中，然后在高速剪切机下高速剪切乳化，形成O/W混合乳液。④将O/W混合乳液在室温下搅拌，待乳液中二氯甲烷完全挥发后，将固化形成的微胶囊悬浮液离心、洗涤、干燥，得到氟乐灵微胶囊成品。

1.3微胶囊的表征

1.3.1微胶囊外观形态观察及粒径分布

在生物光学显微镜下观察微胶囊的外观形态及整体分布情况，并采用数码相机拍摄照片。用激光粒度分析仪测量其粒径。

1.3.2微胶囊包覆率测定

微胶囊中氟乐灵的含量和包覆率均采用紫外分光光度法测定。氟乐灵微胶囊包封率按照下式计算[14]：

1.3.3微胶囊载药量测定

2　结果与讨论

2.1分散剂质量分数的确定

溶剂挥发法制备微胶囊时，分散剂对微胶囊的粒径大小和分散程度有重要影响。本研究以聚乙烯醇(PVA-1788)为分散剂进行实验，考察不同质量分数的聚乙烯醇对微胶囊的影响，见图1。

图1　聚乙烯醇质量分数对氟乐灵微胶囊粒径的影响

由图1可知，随着聚乙烯醇的质量分数逐渐增加，微胶囊的粒径逐渐变小，当聚乙烯醇的质量分数增加至2.5%时，微胶囊直径开始低于5μM。已有研究表明，微胶囊粒径越大，农药释放速率越慢；粒径越小，微胶囊容易破裂[15]。由此可见，制备粒径在5～10μM的微胶囊，聚乙烯醇质量分数应低于2.5%。

2.2乳化分散条件的确定

在微胶囊的制备过程中一般采用高速剪切和高速搅拌进行乳化分散，但剪切过程中产生的热量会使乳化分散体系温度升高，导致体系中的二氯甲烷挥发较快，因而不同的剪切速度和时间都会对微胶囊的粒径有影响[16]。图2为不同剪切速度对微胶囊粒径的影响，图3为不同剪切时间对微胶囊粒径的影响。在不同的剪切速度下，微胶囊粒径随着剪切速度的增加而逐渐变小，当剪切速度12000 r/min时，微胶囊粒径在5μM以下且趋于稳定。如图3所示，当改变剪切时间时，微胶囊的粒径都基本稳定在7μM左右，因而剪切时间对微胶囊的粒径影响较小。综上考虑，选择剪切时间为3 min，剪切速度为8000 r/min的分散条件较为合适。

图2　不同剪切速度对氟乐灵微胶囊粒径的影响

图3　不同剪切时间对氟乐灵微胶囊粒径的影响

2.3芯材与壁材比例的确定

图4　芯壁比例对氟乐灵微胶囊粒径的影响

在微胶囊制备过程中，芯壁比是影响微胶囊包覆的另一个重要因素。图4为以氟乐灵为芯材，聚羟基烷酸酯为壁材，不同芯壁比对氟乐灵微胶囊粒径的影响。实验结果表明随着芯壁比的减小，微胶囊粒径呈相反的增大趋势。即在芯材质量确定的条件下，壁材的用量越大，制得的微胶囊平均粒径越大。但结合经济成本考虑，芯壁比1:5为最佳的制备氟乐灵微胶囊芯材与壁材的比例。

2.4油相与水相比例的确定

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。研究表明如果水相体积低于74%,所形成的混合乳液会发生变形甚至破坏[17]。因此,本研究以油水相比分别为20:100,25:95,30:90,35:85,40:80,45:75进行实验。

图5　油相与水相比例对氟乐灵微胶囊粒径的影响

由图5可以看出：随着油水相比的不断增大，微胶囊粒径亦呈逐渐增大趋势。当油水相比达到30:90时，曲线趋势平稳，微胶囊粒径在6μM左右；当油水相比达到45:75时，微胶囊粒径已接近5μM或以下。由此可见，若要制得粒径在5～10μM的微胶囊，且从经济角度考虑，油水相比应在(20:100)～(30:90)之间。

2.5微胶囊的形态及粒径分布

取在最佳制备工艺条件下(芯材和壁材比例为1:5，油水相比为(20:100)～(30:90)，聚乙烯醇(PVA-1788)的质量分数为1%，剪切时间为3 min，剪切速度为8000 r/min)制备好的微胶囊悬浮液滴于载玻片上，在生物光学显微镜下观察其外观形态及分布情况，见图6。如图所示，采用溶剂挥发法制备以聚羟基烷酸酯为壁材的微胶囊在生物光学显微镜下均呈圆球状，且无明显的粘连现象。用激光粒度分析仪测定氟乐灵微胶囊平均粒径在6.23～7.57μM。

图6　微胶囊在光学显微镜下的照片

2.6微胶囊的包封率

采用紫外分光光度法测定了最佳制备工艺条件下所得到的氟乐灵微胶囊包封率，所测氟乐灵微胶囊的包封率为83.36%，载药量为14.62%。由此可见以聚羟基烷酸酯为壁材，采用溶剂挥发法制备氟乐灵微胶囊是可行的。

3　结　论

以聚羟基烷酸酯为壁材，采用溶剂挥发法制备氟乐灵微胶囊，当芯材和壁材比例为1:5，油水相比为(20:100)～(30:90)，聚乙烯醇(PVA-1788)的质量分数为1%时，在8000 r/min 下高速剪切乳化分散3 min条件下制备的的氟乐灵微胶囊呈球形，平均粒径在6.23～7.57μM，其包封率为83.36%，载药量为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

孙子凤(1978-)，女，学士，农艺师，从事农技推广。

TQ450.6

A

1001-9677(2016)011-0120-03