严锐，赵华，胡永琪 （河北科技大学化学与制药工程学院，石家庄0500 1 8)
摘要：论述了缓释农药的发展概况及其相对于传统药剂的优越性。详细介绍了几种常见的缓控释剂型的特
点，并列举了研究实例。对该技术的应用前景和发展方向作了分析和预测。
关键词：农药；缓释；控释；剂型
中图分类号：TQ450．6 文献标识码：A 文章编号：1 006—041 3(2006)07·0437—03
Progress On pesticide controlled release technology
YAN Rui，ZHAOHua，HUYong·qi
(Department of Chemical and Pharmaceutical Engineering．Hebei University of Science&Technology,Shijiazhuang 050018．China)
Abstract：This article discusses the development status of extended release pesticides and their comparative superior—ity to traditional formulation types，providing detailed characteristics of commonly used extended and controlled release formulations，with examples of each．Future prospects for the utilization of this technology and its develop—ment are analyzed and discussed．
Key words：pesticide；extended release：controlled release；form ulation

农药是农业保产丰收的保证。传统的施xx法因风吹、日晒、雨淋而造成的农药流失和分解通常达60％～90％ ，因此反复喷施，用药量成倍增长，造成巨大浪费和危害。但是开发新农药的命中率很低，平均要
6～8年时间，耗资也巨大。因此，着眼于现有的农药品种加工剂型和配方的改进，物理化学性能和施用方法的改良，开发新用途，就显得特别重要。把农药制成按必要剂量、在特定的时间内、持续稳定地到达需要场所，以保持足够的持效期的农药缓释剂，最能经济合理地使用农药，把农药对环境的污染降至{zd1}限度，因而是农药制剂发展的主要方向。缓释剂是个蓬勃发展的新兴领域。目前已有物理型和化学型缓释剂两大类别，前者主要依靠高分子化合物与原药间的物理结合形成，后者是原药与高分子化合物之间通过化学反应结合而成，其中以物理型缓释剂的发展尤为迅速。
1 物理型缓释剂型
1．1 微胶囊剂
用物理或化学的方法使原药分散成几微米到几百微米的微粒，然后用高分子化合物包裹和固定起来，形成具有一定包覆强度、能控制释放原药的半透膜胶囊。囊心可以通过溶解、渗透，扩散的过程，透过膜壁而释放出来，而释放速度又可通过改变囊皮的化学组成、厚度、硬度、孑L径大小等加以控制。微胶囊的优势在于囊心与外界环境隔开，可免受外界的湿度、氧气、紫外线等因素的影响，提高了稳定性，降低了挥发性，从而延长其使用和保存期，并降低高毒性杀虫剂对人畜的危害。如高毒的乙基对硫磷在应用中
会发，生水解和氧化反应而快速降解，包囊后毒性降低至原来的1／100，并且杀虫有效期由1d增至8d。对微胶囊的研究主要集中在两方面， 一是对不同囊材的筛选。Schwartz等以珍珠岩为核心用界面聚合法制成聚氨酯微囊成本低廉，防效显著。李文辉等以2，4．二异氰酸酯、TDI与聚甲基聚苯基异氰酸酯PAPI或甘油为囊壁材料，把溴氰菊酯与马拉硫磷或杀螟硫磷原药加工成微胶囊，进一步制成2％ 微胶囊谷物保护剂，有显著的经济效益及社会效益。袁青梅等研究了以三聚氰胺甲醛树脂和脲醛树脂为壁材的阿维菌素微胶囊制剂，证明两种树脂皆为较好的生物农药用囊壁材料，包封率均达80％ 以上，缓释性持久。另一方面是成囊工艺的研究。唐进根等以氰戊菊酯．马拉硫磷、敌敌畏．马拉硫磷两组混合农药为主剂，用内部界面聚合法加T研究成长效缓释微胶囊剂，恒定释放速率长达24d左右。莫秀梅等【7I制备了以聚氨酯和聚
脲为壁膜的微胶囊型缓释剂和以聚甲基丙烯酸酯为载体的整体型缓释剂，并证明了它们的长效性和实用性。冯薇等研究了用原位聚合法制备以脲醛树脂为壁材的溴氰菊酯农药微胶囊的缩聚反应工艺。制得包覆良好、粒径分布均匀的流动性球形固体微胶囊。微胶囊剂是当前农药新剂型中出现最早、技术含量{zg}的一种，研究也最多、最成熟。但该剂型也有缺点：①工艺复杂、造价高。因为微胶囊化过程中需要
加入多种试剂和助剂，涉及到许多物理、化学变化．必须严格控制比例和条件；②微囊皮的高分子材料不易降解，造成新的污染。我国已有对硫磷、辛硫磷、甲基对硫磷微胶囊的生产。
1.2 包结化合物
原药分子通过氢键、范德华力、自由电子授受及偶极矩感应、极化等作用，与另外的化合物形成不同空间结构的新的分子化合物。该包结化合物改变了被包物的理化性质，如挥发性、稳定性、溶解性、气味和颜色等，起到了保护和控制释放作用，从而提高了被包物的稳定性，延长了持效期，降低了毒性等。张贞浴等[9-10]以淀粉、改性淀粉和聚乙烯醇为原料，在交联剂的作用下混合形成交联产物，制得有缓释性能的农药基材。祝志峰[11]以甲醛为交联剂，在淀粉囊化农药过程中对淀粉囊材进行交联，有效地降低淀粉胶囊制品的水溶胀程度和胶囊药剂的释放速度。该方法还解决了一些碱敏感性农药在淀粉中的囊化问题。环糊精也是常用的材料。侯怀恩等[12]用b- 环糊精与氯氰菊酯形成1 ∶1 的水包油型包合物，提高了遇光易氧化分解的氯氰菊酯化学稳定性，延长田间药效期，减少环境污染。还用液相法制备了三氟氯氰菊酯·b- 环糊精包合物，该包合物稳定性高、具有一定的水溶性，而且在水中稳定[13]。水不溶的代森锰锌农药用环糊精包络后，可以提高农药的水溶性、稳定性、乳化性，提高药用效果以及延长药效期[14]。农药与b- 环糊精形成包合物对有机农药有增溶作用[15]，该方法用来增加疏水性农药的水溶性和xx环境中的有机污染物有着广阔的前景。
1.3 吸附性制品
将药剂吸附于无机、有机或xx吸附性载体中作为贮存体，然后涂以控制性外膜。常用吸附性载体有氧化铝、膨润土、沸石、硅藻土、锯末、离子交换树脂或合成的粒状载体，外膜或阻滞性物质有聚烯烃类、蜡类或蜡质乳剂等。按一定比例将聚氯乙烯、聚乙烯醇和甘油加热捏合在一起，粉碎成粒状物，浸渍于敌敌畏- 甲苯溶液一夜，所得产物持效期达两个月。或将纤维素片浸上敌敌畏、邻苯二甲酸二甲酯及硅油的混合物，然后用塑料封闭98% 的外表面，即得敌敌畏的缓释剂[16]。含有有机和无机阳离子的粘土可以作为吸附载体，制成持效期长、化学稳定性好的缓释剂[17] 。丙烯酸酯系高吸油性树脂，对农药乳油有14 倍的吸油率[18]，可以制成在介质中有缓释功效的颗粒制剂[19]。种缓释剂是通过吸附、解析、扩散来释放农药，此剂型加工工艺简单、周期短、成本较低，但载药量有限，且易受环境因素的影响而改变吸附平衡，使之难以控制释放达到稳定重复一致的程度，有时须采取措施
弥补和改善，如加用薄膜等。
1.4 均一体
在适宜的温度下，将原药均匀地分散或溶解于高分子聚合物中，形成固溶体、凝胶体或分散体，然后按使用的需要加工成型，制成缓释剂或者器材等。岸大辅等[20]制作的缓释性农药混合粒剂可以使两种或两种以上不同的，尤其是水溶解度具有极大差异的农药活性成分以各自的溶出速度慢慢释放出来。将胺甲苯和蜡用憎水可凝聚分散相法制成微球具有控释效果，降低了地下水污染的可能性[ 2 1 ]。梁涛等[22] 将戊菊酯、增效剂、稳定剂及香精等与载体加工制成块状固体缓释剂，按照国家标准检测，其灭蚊效果KT50值10min 以内的有效时间持续两个月以上。Sopena 等[23]用溶剂挥干法制成哒草伏(norflurazon)的乙基纤维素微球，缓释时间随配方的改变而不同。类剂型使用方便，残效持久；而且大多数原料易得，制法简单，用途广泛，是很有发展前途的一类缓释剂。但也存在着活性成分含量不高、体积大的缺点，有的成型过程中需要高温，会造成活性成分损失。另外初始释放速度较快，以后降至很低的恒定速度。
1.5 其他
向无缓释性的剂型中加入适当的添加剂能起到控释效果。国外用吸附法将杀线虫剂Ｏ - 乙基-S,S- 二丙基二硫代磷酸酯加工成的颗粒剂组成物，在中国对多种作物不安全，未得到应用。慕立义等[24]通过缓释加工技术，将
上述化合物与植物安全剂加工成颗粒剂组合物专用于地瓜茎线虫病的防治，取得成功。杀虫双与带有羟基的分
离木素反应，连结在木素上的农药随木素降解而逐渐释放[25]。彭丽娟等[26]用三唑酮与聚乙烯醇配成的缓释剂
以及三唑酮·多菌灵与聚乙烯醇复配成的缓释剂经过盆栽和田间小区试验都证明防效显著。由乳油发展的微乳剂通过液滴超细化及助剂的应用，具有xx性和持效性。通常需要加入适当的高分子化合物作为赋形剂，释放速度的大小与赋形剂加入量有关。比如缓释型高效氯氰菊酯微乳剂[27]，2.5% 溴氰菊酯缓释型微乳剂[28]以及微乳缓释气雾杀虫剂[29]。通过加入某些高分子化合物，能在喷洒界面形成一层薄膜，减少了环境中光、氧、水和微生物对杀虫剂的分解，减少了挥发与流失，从而使持效性延长。田岛繁等制备了一种时控释放颗粒，可使活性成分苯氧菌胺以一定滞留时间释放[30]。Baker 等[31]将CO在溶液中乳化以提高树脂微球对xx的负载量，这种方法对缓释剂制作具有广泛的应用前景。
2 化学型缓释剂
主要是利用原药本身的活性基团( 如C O O H 、O H 、SH、NH2) ，在不破坏原化学结构的条件下，自身聚合或缩聚，与xx或合成高分子化合物直接结合或通过桥联(交联)结合，与无机或有机化合物生成络合物或分子化合物。形成的新的高分子农药只有在使用的自然环境中，才能逐渐发生化学或生物降解，释放出有效剂量的活性成分，显示生物活性。按高分子农药的主要联结方式可以分为4 类：①农药自身聚成高分子农药。水中防污剂砷酸钠单独或在硫磺存在下熔融脱水生成无机酸酐，具有一定的缓释性。
②农药与高分子化合物直接结合。常用的高聚物主要是xx的农、林、副、渔的副产物，如道格拉斯冷树皮和牛皮纸木质素[32]。Kim 等[33]用对- 氯甲基苯乙烯与2,4- 滴反应后，产物再与丙烯酰胺共聚得到高分子农药。③通过交联剂与高分子化合物结合。Antone 等[34]用短链聚醚作为架桥剂将2,4-滴和4-氯-2-甲基苯氧乙酸接
枝到苯乙烯和二乙烯苯共聚物上，得到高分子农药。Martin 等[35]用氯乙酸作为架桥剂，将萘乙酸接枝到纤维
素上，残效期延长。Selala[36]将xx剂仲丁胺与马来酸酐- 苯乙烯共聚物反应制得了聚合物农药。④农药与无
或有机化合物反应，生成络合物或分子化合物。草甘膦与阴离子层状材料镁铝水滑石[37]和镁铝双金属氢氧化物[38]通过共沉淀法一步组装得到超分子结构插层农药缓释剂，缓慢释放草甘膦。化学缓释剂在原料、能耗、时间和技术方面的投入并不亚于合成一种新药剂，既要考虑农药- 聚合物的分子结构特征和化学性质，还要重视应用环境的各方面因素的影响( 如环境温度、湿度、光照、生化降解、土壤吸附等)。相关试验研究[34-36]验证了动、植物表面的酸碱度以及土壤的微生物环境和吸附性都在很大程度上影响着化学缓释剂的释放。Schnaak 等[39-40]详尽研究了苯并咪唑类xx剂的代谢作用，证明农药的代谢过程是比较复杂的，除了纯化学分外，还与微生物和阳光照射等因素有关。影响因素的多样性和可变性，在一定程度上使得化学缓释剂的设计比较困难。
可以看出不同的缓释剂型虽然取得一定的成功，但均存在不足，对于农药释放的控制程度还不够。以上的分类方法只是为了便于陈述而作的一个模糊的界限，农药控释技术目前是研究热点，新的设计方法层出不穷，并且越来越复杂化科学化。一种缓释剂型已不能泾渭分明的划归为某一类，它的起效原理往往涉及到好几种技术的配合。这也是农药缓释剂走向成熟完善的必然趋势。可以预见今后的农药将彻底抛弃极耗资源的传统剂型，向着智能化的缓控释制剂发展。
3 缓释剂型现存的不足与发展方向
几十年来，农药缓控释剂的发展与其优点和功能相比是极不相称的。究其原因，大概有以下三方面：一是缓释剂有较高的技术难度，生产成本也比较高；二是人们对农药剂型的认识和要求尚未达到足够的高度。三是农药缓释剂型繁多，影响农药缓释性能的因素多种多样，至今还没有完整的理论对所有缓释过程能作出令人满意的定量化分析，作为缓释剂的释放速度及性能测试的通用方法还无统一的标准。因此今后在缓释剂的开发上，首先要简化工艺，提高性能，降低成本。正是因为研发投资大、周期长、风险高和回报不确定等因素，国内企业大多不愿意或没有能力进行产品研发。而比起传统农药，缓释农药价格高、见效慢、产效期短的特点使其很难被农民接受。其次，评定缓释剂的质量最重要的指标是释放速度与发挥生物效应的有效量吻合，因此要建立测定缓释剂中有效物的释放速度和有效释放量的规范。可以通过它了解材料以及工艺条件的影响，提供指导制剂设计的基础性数据。
目前的缓释技术主要是指简单、定性的缓慢释放，未来的缓释技术应朝着xx、定量的控制释放方向发展。