一种阿维菌素微囊悬浮剂及其制备方法
阅读说明：本技术 一种阿维菌素微囊悬浮剂及其制备方法 (Abamectin microcapsule suspending agent and preparation method thereof ) 是由 宋涛 宋伟杰 高志山 胡兆平 徐文华 滕美丽 于 2021-09-24 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种阿维菌素微囊悬浮剂及其制备方法。所述阿维菌素微囊悬浮剂由下列重量百分比的组分组成：阿维菌素2～10％,溶剂10～35％,壁材2～10％,乳化剂3～4％,分散剂3～9％,稳定剂0.1～2％,消泡剂0.01～0.1％,补足水至100％。本发明还提供上述阿维菌素微囊水悬浮剂的制备方法。本发明提供的阿维菌素微囊水悬浮剂以聚氨酯多元异氰酸酯单体或改性多元异氰酸酯与天然高分子固化剂形成的聚氨酯或聚脲作为壁材,具有生物降解性能好,也是一种很好的植物促生物质,具有良好的加工稳定性、贮藏稳定性、防紫外光分解稳定性和极高的包覆率,并且制备得到微囊粒径小且分布均一,集中分布在2～3μm。(The invention relates to an abamectin microcapsule suspending agent and a preparation method thereof. The abamectin microcapsule suspending agent consists of the following components in percentage by weight: 2-10% of abamectin, 10-35% of solvent, 2-10% of wall material, 3-4% of emulsifier, 3-9% of dispersant, 0.1-2% of stabilizer, 0.01-0.1% of defoamer and water for supplementing to 100%. The invention also provides a preparation method of the abamectin microcapsule water suspending agent. The avermectin microcapsule water suspending agent provided by the invention takes polyurethane or polyurea formed by polyurethane polybasic isocyanate monomer or modified polybasic isocyanate and natural polymer curing agent as a wall material, has good biodegradation performance, is also a good plant growth promoting substance, has good processing stability, storage stability, ultraviolet light decomposition prevention stability and extremely high coating rate, and the prepared microcapsule has small and uniform particle size and is distributed in 2-3 mu m in a centralized way.)
技术领域
本发明涉及一种阿维菌素微囊悬浮剂及制备方法，属于农药技术领域。
背景技术
根结线虫是一类极难防治的植物寄生线虫病害，寄主范围超过3000种植物，一般可造成减产10～20％，严重时可达30～40％，甚至绝产。每年因线虫造成的经济损失达上亿元，根结线虫成为影响农产品产量和质量的严重障碍之一。传统的防治办法主要以化学防治为主，高毒农药占据着重要地位，但随着人们环保意识的增强和对农产品安全提出更高的要求，一些高毒农药相继被禁限用，目前，针对根结线虫病的防治药剂较少，仅有阿维菌素、噻唑膦等药剂。
阿维菌素(Abamectin)是从土壤微生物中分离出来的天然产物，为十六元大环内酯双糖类化合物，该化合物以干扰害虫神经传导的特殊杀虫机制，对昆虫和螨类具有触杀和胃毒作用。近年来阿维菌素作为杀线虫剂广泛应用在农业生产上，颇见成效。目前主要以颗粒剂、乳油、水分散粒剂等传统剂型为主，但由于土壤这种特殊的施药环境，阿维菌素的光解性强、残效期短，导致其释药时间和持效期短，严重影响了杀虫效果，并且对环境污染严重。因此，如何延长阿维菌素的释药时间和药效持续时间成为阿维菌素应用研究的关键问题。
微胶囊化是提高阿维菌素使用效率的有效途径。微胶囊悬浮剂(microcapsulesuspensions)是我国农药产业政策中明确规定发展的农药新剂型之一。该剂型是以高分子材料作为囊壁，通过化学、物理或物理化学的方法，将农药活性物质包裹起来，形成一种具有半渗透性囊膜的微型胶囊，能在一定时间内控制农药活性物质的释放速度，具有持效时间长、对环境和人体毒性低、有效成分稳定性好、使用安全等特点。因此，将阿维菌素制成微胶囊悬浮剂不仅可以减少有机溶剂的使用，降低生产成本，而且具有缓释功能，对环境更加友好。界面聚合是制备农药微胶囊的最常用的方法之一，因其工艺过程简单，微胶囊的囊芯囊皮比大，达10:1以上，成本低，目前商品化的农药微胶囊约有90％采用此法生产。从微囊化壁材的角度来看，界面聚合法所使用的壁材多是合成或半合成高分子材料，存在生物降解性能差，污染环境等不足。
中国专利文献CN109497057A公开了一种防治根结线虫的阿维菌素B2微囊悬浮剂及其制备方法，所述阿维菌素B2微囊悬浮剂能够被制备为阿维菌素B2微囊水悬浮剂或阿维菌素B2微囊油悬浮剂，分别以聚氨酯、聚脲、壳聚糖和改性壳聚糖为壁材，通过三种不同的方法制备出水基和油基两种微囊悬浮剂。该专利第一种方法使用聚氨酯、聚脲为壁材制备阿维菌素微胶囊水悬浮剂，聚氨酯和聚脲是高分子合成材料，存在生物降解性能差污染环境的不足；第二种方法以改性壳聚糖为壁材，制备得到的阿维菌素微胶囊水悬浮剂粒径相对大而且分布不均，需要减压蒸馏溶剂后处理，存在工艺复杂且成本高的缺点；第三种方法制备的微胶囊需要大量的有机溶剂，且形成三相体系存在工艺复合，工业化生产成本高的缺点。
综上，现有技术中存在的不足为：目前阿维菌素的传统剂型存在阿维菌素光降解性强、释药时间和持效期短，同时多采用大量有机溶剂溶解，造成环境污染严重的特点。并且采用的聚氨酯和聚脲壁材都需要使用多元醇或多元胺作为固化剂来合成，存在生物降解性能差，污染环境的缺点。同时现有壁材生产过程，有些工艺复杂繁琐，大大增加生产成本高，有些需要使用大量的有机溶剂，必然产生污染环境、后期溶剂处理困难等一系列的问题。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种阿维菌素微囊悬浮剂及其制备方法。
本发明的技术方案如下：
一种阿维菌素微囊悬浮剂，所述阿维菌素微囊悬浮剂由下列重量百分比的组分组成：阿维菌素2～10％，溶剂10～35％，壁材2～10％，乳化剂3～4％，分散剂3～9％，稳定剂0.1～2％，消泡剂0.01～0.1％，补足水至100％。
根据本发明优选的，所述溶剂为二氯甲烷、N,N-二甲基甲酰胺、三氯甲烷、乙酸仲丁酯、和环己酮中的一种或两种以上的混合物。
根据本发明优选的，所述的壁材为多元异氰酸酯单体或改性多元异氰酸酯单体与天然高分子固化剂形成的聚氨酯或聚脲。
根据本发明优选的，所述多元异氰酸酯单体为六亚甲基二异氰酸酯、二苯甲烷-4,4′-二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、甲苯-2,4-二异氰酸酯、苯二甲基二异氰酸酯、氢化苯二亚甲基二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种以上的混合物。
根据本发明优选的，所述改性多元异氰酸酯单体为多元醇、多元胺、聚醚改性的甲苯-2,4-二异氰酸酯、二苯甲烷-4,4′-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和4,4′-二环己基甲烷二异氰酸酯中的一种或两种以上的混合物。
根据本发明优选的，所述天然高分子固化剂为壳聚糖、羧甲基壳聚糖、壳寡糖、醚化改性壳聚糖、酯化改性壳聚糖、改性聚谷氨酸和改性小分子活性肽中的一种或两种以上的混合物。
根据本发明优选的，所述乳化剂为EO-PO嵌段共聚物、脂肪醇聚氧乙烯醚、烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯中的一种或两种以上的混合物。
根据本发明优选的，所述分散剂为三苯乙烯基苯酚聚氧乙烯醚、山梨醇单月桂酸酯、山梨醇单月桂酸酯聚氧乙烯醚、萘磺酸盐甲醛缩合物磺酸盐、木质素磺酸钠、木质素磺酸钙、聚乙烯吡咯烷酮、十二烷基磺酸钠、聚羧酸钠盐中的一种或两种以上的混合物。
根据本发明优选的，所述稳定剂为黄原胶、聚丙烯酰胺、聚乙烯醇中的一种或两种以上的混合物。
根据本发明优选的，所述消泡剂为长链脂肪醇、脂肪酸酯、磷酸三丁酯、聚醚、聚醚改性有机硅中的一种或两种以上的混合物。
本发明还提供上述阿维菌素微囊水悬浮剂的制备方法，包括步骤如下：
按配比称取各组分后，将阿维菌素使用溶剂溶解，加入多元异氰酸酯单体或改性多元异氰酸酯单体，混合均匀，得到油相；在水中加入乳化剂和分散剂，混合均匀，得到水相；在高速剪切分散下，将油相加入至水相中，形成水包油型乳状液；在搅拌下，向水包油型乳状液中加入天然高分子固化剂在40～60℃下反应1～3h，继续加入稳定剂和消泡剂，搅拌分散均匀，加热保温成囊，得到阿维菌素微囊水悬浮剂。
根据本发明优选的，所述高速剪切的速率为4000～11000rpm；进一步优选7000～9000rpm。
根据本发明优选的，所述搅拌速率为300～400rpm，加热温度为40～60℃，保温时间为2～4h。
本发明具有的有益效果：
1、本发明提供的阿维菌素微囊水悬浮剂以聚氨酯多元异氰酸酯单体或改性多元异氰酸酯与天然高分子固化剂形成的聚氨酯或聚脲作为壁材，相较于目前微胶囊化聚合采用的壁材，具有生物降解性能好，也是一种很好的植物促生物质，并且生产过程简单，工艺易行，大大降低生产成本，不需要使用大量的有机溶剂，不对环境产生污染、不会涉及后期溶剂处理等一系列的问题。
2、本发明制备的阿维菌素微囊水悬浮制剂具有良好的加工稳定性、贮藏稳定性、防紫外光分解稳定性和极高的包覆率，并且制备得到微囊粒径小且分布均一，集中分布在2～3μm，可以有效延长阿维菌素的释药时间和药效持续时间，增强防治线虫的能力和时间。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例中的改性聚谷氨酸南京轩凯生物有限公司有售；改性小分子活性肽安琪酵母有限公司有售。
实施例1
表1、5％阿维菌素B2微囊悬浮剂各组分用量
项目
组分
含量(％)
有效成分
阿维菌素B2
5.0
溶剂
三氯甲烷
25.0
乳化剂
EO-PO嵌段共聚物Y-1
3.0
分散剂
聚乙烯吡咯烷酮
1.0
壁材主体
改性甲苯-2,4-二异氰酸酯
2.5
天然高分子固化剂
酯化改性壳聚糖
2.0
稳定剂
聚乙烯醇
0.3
消泡剂
聚醚1213
0.1
水
去离子水
61.1
上述阿维菌素微囊悬浮制剂的制备方法，包括步骤如下：
将5g阿维菌素B2原药和25g三氯甲烷混合，使原药溶解，再加入2.5g改性甲苯-2,4-二异氰酸酯搅拌混合均匀得油相；将3g EO-PO嵌段共聚物Y-1及1g聚乙烯吡咯烷酮溶解于61.1g去离子水中，得到水相；8000rpm剪切速率下，将油相倒入水相，得到O/W型乳状液。乳状液在300rpm下，滴加酯化改性壳聚糖溶液，滴加完成后，体系升温至50℃，保温2h,反应至终点；加入0.3g聚乙烯醇、0.1g聚醚1213，搅拌分散均匀，在50℃下保温时间为3h，即得5％阿维菌素B2壳聚糖聚氨酯基微囊水悬浮剂。
实施例2
表2、5％阿维菌素B2微囊悬浮剂各组分用量
上述阿维菌素微囊悬浮制剂的制备方法，包括步骤如下：
将5g阿维菌素B2原药和20g二甲苯混合，使原药溶解，再加入2.5g改性苯二甲基二异氰酸酯搅拌混合均匀得油相；将4g脂肪醇聚氧乙烯醚和1g萘磺酸盐甲醛缩合物磺酸盐溶解于65.1g去离子水中，得到水相；10000rpm剪切速率下，将油相倒入水相，得到O/W型乳状液。乳状液在300rpm下，滴加改性聚谷氨酸溶液，滴加完成后，体系升温至50℃，保温2h,反应至终点；加入0.3g黄原胶和0.1g有机硅0213，搅拌分散均匀，在40℃下保温时间为4h，即得5％阿维菌素B2聚谷氨酸聚脲基微囊水悬浮剂。
实施例3
表3、5％阿维菌素B2微囊悬浮剂各组分用量
项目
组分
含量(％)
有效成分
阿维菌素B2
5.0
溶剂
甲苯
20.0
乳化剂
烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯
3.5
分散剂
木质素磺酸钠
1.0
壁材主体
改性异佛尔酮二异氰酸酯
3.0
天然高分子固化剂
改性小分子活性肽
1.5
稳定剂
聚丙烯酰胺
0.3
消泡剂
磷酸三丁酯
0.1
水
去离子水
65.6
上述阿维菌素微囊悬浮制剂的制备方法，包括步骤如下：
将5g阿维菌素B2原药和20g甲苯混合，使原药溶解，再加入3g改性异佛尔酮二异氰酸酯搅拌混合均匀得油相；将3.5g烷基酚聚氧乙烯醚磷酸酯和1g木质素磺酸钠溶解于65.6g去离子水中，得到水相；10000rpm剪切速率下，将油相倒入水相，得到O/W型乳状液。乳状液在300rpm下，滴加改性小分子活性肽溶液，滴加完成后，体系升温至50℃，保温2h，反应至终点；加入0.3g聚丙烯酰胺和0.1g磷酸三丁酯，搅拌分散均匀，在60℃下保温时间为2h，即得5％阿维菌素B2多肽聚氨酯基微囊水悬浮剂。
试验例1
将实施例1～3制备的阿维菌素B2微囊悬浮剂、常规微囊悬浮剂1和常规微囊悬浮剂2分别在54℃±2℃贮藏14天、0℃±2℃储存7天以及在主波长为254nm，在紫外灯下对于所制备的微囊悬浮剂进行连续24h照射，灯距为15cm；然后进行阿维菌素B2含量测试，测试结果如表4所示。其中，常规微囊悬浮剂1以聚氨酯为壁材制备得到，常规微囊悬浮剂2以壳聚糖为壁材制备得到。
阿维菌素含量采用高效液相色谱法进行测定。
表4、阿维菌素B2微胶囊悬浮剂稳定性测试结果
加工分解率(％)＝(制备时有效成分投入量-新制未储存有效成分实测量)/制备时有效成分投入量×100
热储分解率(％)＝(制备时有效成分投入量-热储后有效成分实测量)/制备时有效成分投入量×100
紫外分解率(％)＝(制备时有效成分投入量-紫外灯照射后有效成分实测量)/制备时有效成分投入量×100
包封率(％)＝(制备时有效成分投入量-囊外有效成分实测量)/制备时有效成分投入量×100。
由表1可知，实施例1～2制备的水溶性壳聚糖复合聚氨酯基阿维菌素微囊悬浮制剂的加工分解率为0，在54℃±2℃贮藏14天后的热储分解率不超过0.5％，在主波长为254nm，灯距为15cm的紫外灯下，连续照射24h，分解率不超过3％，包覆率>98％；而常规微胶囊制剂1和2在相同条件下的加工分解率分别为1.6％和2.0％，热储分解率分别为4.2％和7.8％，紫外分解率分别为13.8％和29.5％，包覆率为90.4％和86.57％，另外常规微囊制剂2粒径(D50)为16.382μm，粒径较大。说明本发明的复合聚氨酯/聚脲基阿维菌素微囊悬浮制剂在加工稳定性和贮藏稳定性方面明显优于常规微胶囊制剂。
试验例2
阿维菌素B2微囊室内生物活性测定。
将实施例1～3制备的阿维菌素B2微囊悬浮剂、常规微囊悬浮剂1和常规微囊悬浮剂2进行防治番茄根结线虫试验。其中，常规微囊悬浮剂1以聚氨酯为壁材制备得到，常规微囊悬浮剂2以壳聚糖为壁材制备得到。
试验方法如下：
(1)种植：按1:1的比例沙壤土和虹石混合均匀，配置成营养土，将番茄幼苗移栽到盛有营养土的营养钟中，定期浇水(5-7天),种植条件为：湿度50％,温度25℃，光照10h/d。待番茄苗株高长至15-20cm时，接种二龄线虫。
(2)孵化二龄线虫：从感染南方根结线虫的空心菜病根上挑取线虫卵块，置于盛有适量去离子水的培养Ⅲ中，25℃的培养箱中恒温孵化2-3天，收集根结线虫悬浮液，稀释成100条/ml,储存备用。
(3)接种与施药：待番茄苗种植完成后，挑选57株健壮的番茄苗接种根结线虫，每株接种1000条，6个处理组，1个阳性对照组，1个阴性对照组，处理组设置三个施药浓度，每个浓度三个重复，对所有供试苗编号、挂牌、登记。具体用药方案如表5。
表5、番茄根结线虫防治试验方案
在施药50天后，将供试苗小心拔出，清水洗涤，统计每株的根结和卵块数，对其病级指数和防治效果进行评价。
番茄根结线虫病级指数分级标准：0级：无根结；1级：有1％-10％根部有根结；2级：有11％-25％的根部有根结：3级：有26％-50％的根部有根结：4级：有51％-75％的根部有根结：5级：超过76％的根部有根结。根据统计的病级指数，计算根结指数和防治效果。
根结指数＝∑(各病级植株数×病级数值)/(调查总株数×最高病级数)×100
防治效果(％)＝(对照根结指数-处理根结指数)/对照根结指数×100
试验结果如表6所示。
表6阿维菌素B2微囊悬浮剂施药量及防治效果
由表6可以看出，施用本发明实施例1～3制备的阿维菌素B2微囊悬浮剂后，与阳性对照相比根结数和卵块数明显降低，施药50天后防治效果能达到95％以上，高于传统方法制备的微囊，而乳油的防治效果仅为70％左右，说明本发明所述的两种制剂对根结线虫具有良好的防治效果。从番茄植株的根长和地上部鲜重可以看出，以传统的聚氨酯为材料制备的微囊对番茄根系生长无促进作用，而实施例1～3以改性壳聚糖、改性聚谷氨酸和改性小分子多肽作为固化剂，再复合聚氨酯材料制备的阿维菌素B2微囊悬浮剂对番茄根系和地上部鲜重有明显的促进作用。
以上实施例和试验例充分说明，在防治根结线虫方面，本发明微囊悬浮剂与传统制剂和传统材料制备的微囊1和2相比存在明显的技术优势，粒径更小，控释性能好，容易在土壤中移动，在植株根系更容易渗透和吸收，促生长效果优势明显，制备方法简便，容易实现工业化生产。
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