本發明涉及緩釋農藥領域，具體涉及一種低成本高性能緩控釋劑型農藥及其制備方法。

背景技術：

常規劑型農藥成分存在釋放速度快、容易流失或淋溶、利用率低的問題，并且易對環境造成污染而逐步受到限制，采用緩控釋劑型農藥可以合理調控藥物的釋放速率，延長其有效期，能起到減施增效的目的，因而成為當前農藥制劑發展的主要目標。

緩控釋藥物中一個重要組成部分就是載體。對于農藥載體目前已有較多研究，現有技術中應用較多的載體是合成高分子和天然高分子。但是合成高分子存在難以降解，易對環境造成壓力的天生不足，而天然高分子則存在載藥量低和易爆釋等缺陷。粘土類無機物也是研究較多的載體，但未經改性的粘土、或經簡單改性的粘土(如酸化處理或經表面活性劑處理)因其與有機農藥的親和性不強，導致粘土的載藥量低、還存在農藥釋放難以控制的問題。人工合成的介孔類無機物因其合成工藝復雜，成本高，在農藥緩釋領域應用受到明顯限制。

因此，開發具有環境相容性、成本較低、同時具有較高載藥量和良好緩釋性能的農藥載體及其緩釋劑成為當前亟需解決的問題。

技術實現要素：

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種低成本高性能緩控釋型農藥的制備方法，本發明提供的方法制備得到的緩控釋型農藥具有較高的載藥量，并具有較好的緩釋效果，能夠實現減施增效的目的。

本發明的另一目的在于提供上述制備方法制備得到的緩控釋型農藥。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種低成本高性能緩控釋劑型農藥的制備方法，所述制備方法具體包括如下步驟：

S1：無機載體的酸化改性

將無機載體與鹽酸溶液混合均勻、攪拌反應，靜置、過濾、洗滌至中性、干燥得酸化處理的無機載體；

S2：氨基功能化無機載體

向S1中酸化處理后的無機載體中加入硅烷偶聯劑和有機溶劑，于惰性氛圍下回流反應，過濾、洗滌、干燥得氨基功能化的無機載體；

S3：席夫堿功能化無機載體

向S2中的氨基功能化的無機載體中加入醛類化合物和有機溶劑反應，過濾、洗滌、干燥得席夫堿功能化無機載體；

S4：席夫堿金屬離子配位改性無機載體

向S3中的席夫堿功能化無機載體中加入金屬離子溶液反應，過濾、洗滌、干燥即得席夫堿金屬離子配位改性無機載體；

S5：以席夫堿金屬離子配位改性無機載體為載體的農藥緩釋劑的制備

向脂溶性農藥溶液中加入S4所述席夫堿金屬離子配位改性無機載體，密封振蕩吸附、過濾、干燥即得緩控釋劑型農藥。

本發明首先對無機載體進行酸化處理，通過酸化處理除掉無機載體中的雜質，使無機載體中的孔洞變大，有利于對農藥的吸附；然后通過有機改性引入席夫堿使無機載體的親水性降低以增強其對脂溶性農藥的吸附性能，并通過席夫堿與金屬離子配位作用為脂溶性農藥的吸附提供活性位點，經改性后的無機載體對脂溶性農藥具有較高的載藥量，并具有較好的緩釋效果。

優選地，S1中所述無機載體與鹽酸溶液的質量比為1～5：1～20；更為優選地，無機載體與酸性溶液的質量比為1：6。

在本發明中，S1中的鹽酸溶液的濃度為1～12mol/L，S1中在室溫條件下反應即可。優選地，所述反應時間為2～12小時。

優選地，S2中所述酸化處理后的無機載體與硅烷偶聯劑的質量比為1～2：1～20；更為優選地，酸化處理后的無機載體與硅烷偶聯劑的質量比為1：10。

優選地，S2中回流反應的時間為8～24小時。

優選地，S3中所述氨基功能化的無機載體與醛類化合物的質量比為1～0.1：1～2；更為優選地，氨基功能化的無機載體與醛類化合物的質量比為1：1。

優選地，S3中的反應溫度為30～100℃，反應時間為2～12小時。

優選地，S4中所述席夫堿功能化無機載體與金屬離子的質量比為1～0.05：1～0.6；更為優選地，席夫堿功能化無機載體與金屬離子的質量比為1：0.5。

優選地，S4中可在室溫下進行反應，反應時間為1～8小時。

優選地，S5中所述席夫堿金屬離子配位改性無機載體與所述脂溶性農藥的質量比為1～0.1：1～2；更為優選地，席夫堿金屬離子配位改性無機載體與所述脂溶性農藥的質量比為1：0.8。

優選地，S5中振蕩吸附的溫度為30～50℃，振蕩吸附時間為10～24小時。

優選地，S3中所述醛類化合物為一元或二元芳香醛；更為優選地，所述醛類化合物為水楊醛、糠醛或苯甲醛中的一種或幾種。

在本發明中，S4中所述金屬離子可以為銅離子、鐵離子、鋅離子、鈣離子、鈷離子、錳離子或鈦離子中的一種或幾種。

優選地，S5中所述脂溶性農藥為除蟲脲、啶蟲脒、毒死蜱、甲氨基阿維菌素、吡蟲啉、戊唑醇或己唑醇中的一種或幾種。

在本發明中，所述無機載體可以為凹凸棒土、、膨潤土、蒙脫土、高嶺土中的一種或幾種。

本發明中，S2所述有機溶劑為甲苯、丙酮、乙醇中的一種，S3所述有機溶劑為甲苯、二甲苯中的一種。

上述制備方法制備得到的緩控釋劑型農藥，所述農藥具有較高的載藥量和較好的緩釋效果。

與現有技術相比，本發明具有如下有益效果：

本發明首先對無機載體進行酸化處理，通過酸化處理除掉無機載體中的雜質，使無機載體中的孔洞變大，有利于對農藥的吸附；然后通過有機改性引入席夫堿使無機載體的親水性降低以增強其對脂溶性農藥的吸附性能，并通過席夫堿與金屬離子配位作用為脂溶性農藥的吸附提供活性位點，經改性后的無機載體對脂溶性農藥具有較高的載藥量。本發明提供的緩控釋劑型農藥具有較高的載藥量與較好的緩釋效果。

附圖說明

圖1為實施例1中的ATP、NH₂-ATP、Sal-ATP和Cu²⁺-Sal-ATP的紅外光譜圖；

圖2為實施例1中啶蟲脒、Cu²⁺-Sal-ATP和Cu²⁺-Sal-ATP/啶蟲脒體系的DSC圖。

具體實施方式

下面結合說明書附圖和具體實施例來進一步詳細闡述本發明。本發明以下實施例為本發明較佳的實施方式，本發明各實施例中的簡單參數的替換不能一一在實施例中贅述，但并不因此限制本發明的保護范圍，其他任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，應被視為等效的置換方式，包含在本發明的保護范圍之內。

實施例1 一種低成本高性能緩控釋劑型農藥1

一種低成本高性能緩控釋劑型農藥，其制備方法如下

(1)凹凸棒土的酸化改性

取5.0g凹凸棒土(ATP)于燒杯中，向燒杯中加入2mL濃鹽酸和300mL去離子水，在70℃條件下攪拌4h，靜置，過濾，水洗至中性，干燥得到酸化處理的凹凸棒土，記為AC-ATP。

(2)氨基功能化凹凸棒土的制備

取AC-ATP 4.0g于250mL三口燒瓶內，加入4mL KH550和100mL甲苯，在N₂保護下，120℃下回流反應24h，過濾，用乙醇和甲苯洗滌，干燥得到氨基功能化的凹凸棒土，記為NH₂-ATP。

(3)席夫堿功能化凹凸棒土的制備

取3.0gNH₂-ATP于三口燒瓶內，加入3mL水楊醛和100mL甲苯，80℃下反應3h，過濾，用乙醇洗滌，40℃真空干燥，記為Sal-ATP。

(4)席夫堿銅離子配位改性凹凸棒土的制備

稱取1.0g Sal-ATP于三口燒瓶內，加入20mL 1.2mol/L Cu(NO₃)₂溶液反應3h，過濾，乙醇和水洗滌，40℃真空干燥，記為Cu²⁺-Sal-ATP。

(5)以席夫堿銅離子配位改性凹凸棒土為載體的農藥緩釋劑的制備

稱取Cu²⁺-Sal-ATP 10mg置于裝有25mL 800μmol/L的啶蟲脒(acetamiprid)乙醇溶液的錐形瓶中，密封，然后在35℃、180r/min的條件下振蕩吸附，振蕩吸附24h后，過濾、干燥即得緩控釋劑型農藥。

實施例2 一種低成本高性能緩控釋劑型農藥2

本實施例的制備方法同實施例1，不同之處在于，本發明中的脂溶性農藥為毒死蜱，選用的無機載體為蒙脫土。

實施例3 一種低成本高性能緩控釋劑型農藥3

本實施例的制備方法同實施例1，不同之處在于，本發明中的脂溶性農藥為毒死蜱，步驟(4)中的金屬離子溶液為1.2mol/L Zn(NO₃)₂。

實施例4 一種低成本高性能緩控釋劑型農藥4

本實施例的制備方法同實施例1，不同之處在于，本發明中的脂溶性農藥為阿維菌素，選用的無機載體為高嶺土。

實施例5 一種低成本高性能緩控釋劑型農藥5

本實施例的制備方法同實施例1，不同之處在于，本發明中的脂溶性農藥為阿維菌素，步驟(4)中的金屬離子溶液為1.2mol/L Zn(NO₃)₂。

對照例1 一種緩控釋劑型農藥6

一種緩控釋劑型農藥，其制備方法如下：

稱取ATP10mg置于裝有25mL 800μmol/L的啶蟲脒乙醇溶液的錐形瓶中，密封，然后在35℃、180r/min的條件下振蕩吸附，振蕩吸附24h后，過濾、干燥即得緩控釋劑型農藥。

對照例2 一種緩控釋劑型農藥7

一種緩控釋劑型農藥，其制備方法如下

(1)凹凸棒土的酸化改性

取5.0g凹凸棒土于燒杯中，向燒杯中加入2mL濃鹽酸和300mL去離子水，在70℃條件下攪拌4h，靜置，過濾，水洗至中性，干燥得到酸化處理的凹凸棒土，記為AC-ATP。

(2)氨基功能化凹凸棒土的制備

取AC-ATP 4.0g于250mL三口燒瓶內，加入4mL KH550和100mL甲苯，在N₂保護下，120℃下回流反應24h，過濾，用乙醇和甲苯洗滌，干燥得到氨基功能化的凹凸棒土，記為NH₂-ATP。

(3)席夫堿功能化凹凸棒土的制備

取3.0gNH₂-ATP于三口燒瓶內，加入3mL水楊醛和100mL甲苯，80℃下反應3h，過濾，用乙醇洗滌，40℃真空干燥，記為Sal-ATP。

(5)以席夫堿功能化凹凸棒土為載體的農藥緩釋劑的制備

稱取Sal-ATP 10mg置于裝有25mL 800μmol/L的啶蟲脒乙醇溶液的錐形瓶中，密封，然后在35℃、180r/min的條件下振蕩吸附，振蕩吸附24h后，過濾、干燥即得緩控釋劑型農藥。

對照例3

一種緩控釋劑型農藥，其制備方法如下：

稱取蒙脫土10mg置于裝有25mL 800μmol/L的毒死蜱乙醇溶液的錐形瓶中，密封，然后在35℃、180r/min的條件下振蕩吸附，振蕩吸附24h后，過濾、干燥即得緩控釋劑型農藥。

對照例4

一種緩控釋劑型農藥，其制備方法如下：

稱取高嶺土10mg置于裝有25mL 800μmol/L的阿維菌素乙醇溶液的錐形瓶中，密封，然后在35℃、180r/min的條件下振蕩吸附，振蕩吸附24h后，過濾、干燥即得緩控釋劑型農藥。

試驗例1 實施例1～5制備得到的低成本高性能緩控釋劑型農藥的結構和性能表征

1.結構表征

(1)紅外圖譜

采用KBr壓片法，用FTIR分析樣品中有機物的構成。

圖1為實施例1中的ATP、NH₂-ATP、Sal-ATP和Cu²⁺-Sal-ATP的紅外光譜圖，比較Cu²⁺-Sal-ATP和Sal-ATP的譜圖，發現Sal-ATP中的亞胺鍵(C＝N)由1634cm^-1與銅離子配位后紅移至1624cm^-1，說明銅離子確實與希夫堿生成了配合物。

(2)DSC測試樣品的結晶行為

用差示掃描量熱儀測試樣品的結晶行為(升溫范圍20-150℃，升溫速率為10℃/min，N₂流量40mL/min)。

圖2為實施例1中的啶蟲脒、Cu²⁺-Sal-ATP和Cu²⁺-Sal-ATP/啶蟲脒體系的DSC圖，從圖2可以看出，啶蟲脒的DSC圖在98.5℃左右出現了一個強吸熱峰，這是啶蟲脒的熔融峰。但在Cu²⁺-Sal-ATP/啶蟲脒體系的DSC圖中沒有出現啶蟲脒的熔融峰，說明啶蟲脒是以非晶結構存在于凹凸棒土的孔道內，而非吸附在凹凸棒土表面。

2.吸附性能測試

對實施例1～5和對照例1～4制備得到的緩釋劑型農藥進行吸附性能測試，測試方法如下，測試結果見下表1。

采用平衡振蕩法進行吸附試驗。

稱取未改性和改性的無機載體各10mg分別置于裝有25mL 800μmol/L的啶蟲脒乙醇溶液的錐形瓶中，密封，然后在35℃、180r/min的條件下振蕩24h，測定溶液剩余啶蟲脒濃度。

采用UV測量無機載體對啶蟲脒藥物的載藥量。收集無機載體吸附啶蟲脒后的濾液，測量啶蟲脒乙醇溶液在247nm處吸附前后的吸光度，通過標準工作曲線A＝0.08833*c-0.03088，R＝0.99981，按照式(1)和式(2)分別計算出改性凹凸棒土對啶蟲脒的載藥量q和載藥率β。

式中：q—無機載體的載藥量(g/g)；

β—無機載體的載藥率

C₀—溶液中啶蟲脒起始濃度(g/L)；

C_t—溶液中t時刻的啶蟲脒濃度(g/L)；

V—溶液體積(L)；

m—無機載體的質量(g)。

表1：實施例1～5和對照例1～4的緩釋劑型農藥的載藥量

從表1可以看出，經希夫堿金屬離子配位改性后其對農藥的載藥量明顯高于未改性無機載體和希夫堿改性無機載體，這說明希夫堿金屬離子配位改性后形成更多的活性點，增強了載體與農藥間的作用力。

3.緩釋性能測試

對實施例1～5和對照例1～4制備得到的緩控釋劑型農藥的緩釋性能進行測試，測試方法如下，測試結果見下表2。

載藥無機載體體系的緩釋性能根據文獻《毒死蜱/羽毛蛋白/海藻酸鈉復合微球的制備及其緩釋性能》測定。

先做農藥40％乙醇水溶液在247nm處的標準曲線，A＝0.09246*c-0.01315，R＝0.99895。稱取(M₁，mg)載藥體系，放置透析袋中并置于30℃下的50mL 40％乙醇水溶液的錐形瓶中，間隔一定時間(t)，移取1mL樣品液，同時向錐形瓶補加原緩釋介質，用UV掃描測量其吸光度，農藥隨時間的累積釋放率為Ri，繪制t-Ri曲線作為農藥的緩釋動力學曲線，詳見公式(3)。

式中：R_i為第i次的累計釋放率，ρ_i為第i次取出液中農藥的質量濃度(mg·L^-1)，M₁為載藥改性無機載體的質量，單位為g。

表2實施例1～5和對照例1～4的低成本高性能緩控釋劑型農藥的藥物累積釋放率(％)

從表2可以看出，希夫堿金屬離子配位改性無機載體的載藥體系的緩釋性能明顯優于未改性的無機載體以及席夫堿改性的無機載體。