納米農藥

出自 MBA智库百科(https://wiki.mbalib.com/)

　　納米農藥是利用納米材料與製備技術，將原藥、載體與輔劑進行有效高效配伍創製的農藥製劑產品。

　　1.農藥微乳劑

　　1943年，Hoar和Schulman首次報道，水與大量錶面活性劑和助錶面活性劑混合能自發分散在油中(W／O型)。分散相質點為球形，半徑通常為10～100nm範圍，是熱力學穩定體系。如果將藥物有效成分作為分散相加工成微乳液，習慣上稱微乳劑。

　　農藥微乳劑與普通乳劑相比，除了具有良好的穩定性外，還具有如下特性：(1)具有增溶和滲透作用。當農藥加工成微乳液劑型時．農藥成分的擴散速率增加．有助於有效成分傳遞穿過動植物組織的半透膜，提高藥效；(2)傳遞效率高。高的傳遞效率提高了使用效果或減少噴施用量。(3)安全性好。微乳製劑中水為連續相，抑制了農藥蒸汽的揮發，使農藥製劑的嗅味很小，同時降低了製劑對人體的經皮毒性。微乳劑中以水代替了大量的有機溶劑．減少了在作物中有毒物質的殘留，因此，微乳劑能降低農藥對人體和環境的危害。

　　農藥微乳劑從20世紀70年代開始，在美國、西德、日本、印度就有研究報道，首次提出了氯丹微乳劑．它是由氯丹、非離子錶面活性劑和水組成的透明微乳狀液。美國專利(1974年)、日本專利(1978年)分別對馬拉硫磷、對硫磷、二嗪磷、乙拌磷等有機磷殺蟲劑進行了微乳劑的配方研究，解決了其有效成分的熱貯穩定性問題國內直到20世紀90年代農用微乳劑才真正進人研究和開發階段，1992年，研製出了2％和8％氰戊菊酯微乳劑，之後又研製出了5％高效氯氰菊酯、菊酯類殺蟲劑與滅多威等複合微乳劑。目前我國微乳劑正處於發展階段，相關研究較多，開發的微乳劑品種和數量迅速增加．技術水平也有所提高，正成為我國農藥劑型開發的新熱點。

　　2.農藥懸浮劑

　　懸浮劑(Suspension concentrate，簡稱SC1)又稱水懸浮劑、濃懸浮劑、膠懸浮劑，是在助劑(潤濕分散劑增稠劑、結構調節劑和消泡劑等)作用下，將不溶於水或難溶於水的原藥分散到水中形成均勻穩定的分散體系。水懸浮劑外觀不透明，粒徑範圍1～5m，屬於熱力學不穩定多相分散體系。農藥水懸浮劑自20世紀60年代問世以來．以其安全、高效、環境相容性好等優點，已經成為發達國家農藥劑型中最基本和重要的劑型，新的懸浮劑品種陸續上市。

　　與普通農藥相比農藥懸浮劑有以下優點：(1)與水任意比例均勻混合分散，不受水質和水溫的影響，與環境相容性好；(2)有效成分顆粒小，懸浮率高，活性比錶面大，藥效好；(3)以水為基質，基本不用二甲苯類有機溶劑，加工設備、能耗成本遠低於可濕性粉劑；(4)採用濕法加工，生產過程中無可濕性粉劑生產的粉塵飛揚，無有毒溶劑揮發，不易燃；(5)使用方便，使用時可兌水直接噴霧，也可用於地面或飛機的低容量噴霧，無粉塵飛揚，有利於使用人員的健康安全。試驗表明．較小的農藥顆粒不但能夠增加生物活性．而且噴灑時小顆粒能夠牢固地粘附在葉子上．剋服大顆粒撞擊葉面的回彈及滑落現象，提高藥物噴灑利用率。易求實凹用均勻沉澱法製備納米鹼式硫酸銅懸浮殺菌劑，該產品能在水中高度懸浮，以此作成懸浮劑性能遠超過渡爾多液的精細農藥產品。孫金全等以硫酸銅和氫氧化鈉為原料，氨水為納米顆粒粒徑控製劑，通過濕化學方法合成了20～30nm的納米氫氧化銅棒狀原藥，並用PVP與十二烷基苯磺酸鈉通過濕法對納米氫氧化銅進行改性．從而使納米氧化銅棒狀原藥的穩定性和利用率得到提高。

　　懸浮劑是農藥製劑中發展歷史較短。並處於不斷完善中的一種新劑型。這一新劑型的出現，給難溶於水和有機溶劑的固體農藥製劑化生產和應用提供了新的契機。發達國家對懸浮劑的開發較早，推廣速度也較快。美國20世紀80年代初上市的懸浮劑品種就達29種。英國在1992-1993年問銷售的懸浮劑占全部製劑銷售最的23％，超過可濕性粉劑。國外懸浮劑主要優秀品種有35％克百威懸浮劑、40％萎銹靈·福美雙懸浮劑、2．5％咯茵腈種衣劑、30％唾蟲嗪種農劑、40％多菌靈懸浮劑．以及氟蟲腈、吡蟲啉、代森錳鋅、硫磺、福美雙、甲萘威、莠去津、敵草隆、異丙隆、利谷隆、毒草安、西瑪津、去草津等農藥的懸浮劑。我國自20世紀70年代開始研製懸浮劑以來。無論在配方研究、加工工藝和製劑品種、數量上都獲得了較大發展。截至2003年我國已登記的主要懸浮劑品種已有168種，其中涉及原先品種41種，主要優秀品種有：40％百菌清、40％西瑪津、20％三唑錫、50％四蟎嗪、20％蟲酰肼、50％除草靈、25％三唑酮、50％硫磺、38％莠去津、40％多菌靈，以及蘇雲金桿菌、鹼式硫酸銅、克百成等懸浮劑。此外，近年來特異型懸浮劑進展十分迅速．出現了一批以35％多·克·福種衣劑、20％克·福種衣劑等為代表的新型復配懸浮種衣劑，登記的品種多達122個。雖然我國懸浮劑的品種有較大發展，但在產量上仍遠遠低於乳油和可濕性粉劑。

　　3.以納米TiO₂顆粒為主體的納米農藥

　　隨著納米技術在農藥上的應用研究不斷深入，國內外出現了一些納米農藥新劑型的報道。納米TiO₂，是目前研究最為活躍的無機納米材料之一，也是無機納米農藥中被研究得比較多也比較深的一種納米TiO₂具有無毒、防紫外線、超親水和超親油等特性，並且具有半導體能帶結構。納米級的TiO₂半導體顆粒錶面在光激髮狀態所生成的超氧陰離子和羥基自由基等活性氧類物質，具有很強的光氧化活性，可以將各種有機物逐步分解成二氧化碳和水，殺滅細菌、病毒、真菌等各種微生物。因此我們可以運用納米TiO₂來製備農藥新製劑。這種農藥具有優良、廣譜抗菌抑菌特性：並且具有光催化作用使葉片光合色素含量增加，從而提高農作物產量。這方面的研究近幾年在國內已有報道，如張萍等以黃瓜為研究對象，探討了納米TiO₂：在抗菌抑菌功能及增加葉片光合色素含量方面的光生物學效應。這種以納米TiO₂為主體的納米農藥具有廣譜抗菌抑菌功能，對人畜與環境高度安全，且能改善光合機能、促進植物生長髮育，是一種新的環境友好型納米農藥

　　4.載藥納米微粒劑型

　　載藥納米微粒有2種類型：一種是將農藥包裹於納米膠囊中。納米膠囊主要具有以下優點：(1)抑制了因光、熱、空氣、雨水、土壤、微生物等環境因素和其他化學物質等所造成的農藥的分解和流失，提高了藥劑本身的穩定性，抑制了農藥的揮發，隱蔽了農藥原有的異味．降低了它的接觸毒性、吸入毒性和藥害．減輕了它對人畜的刺激性；(2)引入控制釋放功能，提高了農藥的利用率，延長了農藥的持效期，從而減少了施藥的數量和頻率，改善了農藥對環境的壓力：(3)為多種不同性能的農藥活性物質的有效復配提供方便，納米囊膜的存在也改善了製劑的膠體和物理穩定性。納米膠囊相對於普通微膠囊有著突出的優勢，已成為當前農藥新劑型中技術含量最高、最具開發前景的一種新劑型。武錦等、周藝峰等用微乳液聚合法製備了一系列天然除蟲菊酯納米膠囊，使其具有緩釋性能，從而使該農藥的用藥量減少且藥效增長。聚己酸內酯和聚乳酸納米顆粒也被用於殺蟲劑乙蟲腈的納米膠囊化。

　　另一種是將農藥吸附在納米級的載體上，目前研究較多的是以納米TiO₂：顆粒為載體的納米農藥。將納米TiO₂，作為農藥載體開發環境相容性好的農藥製劑，一方面可以提高農藥的生物活性．另一方面還可以原位降解殘留農藥。是解決農藥污染、實現高效利用的有效途徑之一這種納米農藥同常規農藥相比，粒徑小，比錶面積大，對靶標組織的接觸能力大大增加，可望提高農藥的生物利用度，降低農藥用量，還可在太陽光作用下光催化降解殘留農藥及其添加劑，是一種環境友好型農藥。國內對這方面的研究已有所涉獵。周文祥等採用硬脂酸對納米Ag／TiO₂：顆粒錶面進行親脂性改性，將溴蟲腈原藥、改性後的Ag／TiO₂：和適當的添加劑經高速剪切製成顆粒分佈均勻、平均粒徑約為100nm的納米農藥製劑研究表明，得到的納米溴蟲腈製劑有較高的光降解活性，對環境的污染更小，是一種環境友好型農藥。王朝明等[2o1也通過採用錶面活性劑包裹法對納米TiO₂進行錶面改性，使納米TiO₂錶面形成一個親脂性的外殼，從而實現與親脂性農藥的複合。劉國聰等採用壓電石英微天平(QCM)技術檢測有機農藥在不同電極錶面上的定量吸附，探討農藥甲基對硫磷在改性納米Pd／TiO₂錶面的吸附行為，研究了功能性複合型光降解源納米農藥的光降解率及毒力變化。研究表明複合納米TiO₂和Pd／TiO₂的農藥製劑的毒力明顯提高，5％納米Pd／TiO₂乳液的毒力是95％原藥毒力的2．19倍而5％納米TiO₂乳液則是原藥的1．68倍。且複合納米TiO₂：和Pd／TiO₂：的農藥製劑可在太陽光照下自行降解，在農作物體內的殘留期大大縮短，降解率大幅提高。陶希芹等㈤對納米TiO₂經錶面改性劑月桂酸鈉改性後，用溶液共混法製備了殼聚糖一TiO₂複合膜。將此膜與農藥充分反應制得納米TiO₂／殼聚糖／農藥複合膜，這種農藥噴施後，能夠在果蔬作物上形成一層薄薄的膜，它是一種長效、安全、經濟和方便的農藥新劑型。利用納米TiO₂對膜的力學性質方面的改良，使膜具有一定的強度和韌性．這種劑型的農藥能減少吹飄，使更多的噴灑劑附著在作物上。

　　此外，還有一些其他負載型納米農藥研究的報道．如華中農業大學微生物農藥國家工程研究中心將蘇雲金芽孢桿菌工程菌株WG一001伴胞晶體鹼溶裂解，得到分子量68ku具有殺蟲活性的毒性肽。將毒性肽吸附在納米級蒙脫土、高嶺土、紅壤膠體、針鐵礦、氧化鋅和氧化硅上，得到毒性肽一膠體礦物複合物。生物測定表明，這種載有殺蟲毒素的納米粒LC卯值比等量未吸附純化毒素的低，顯示出更高的殺蟲活性同；白培萬等[231以硫酸銅和氫氧化鈉為原料．氨水為納米顆粒粒徑控製劑，硅藻土為分散劑和載體，通過濕化學方法合成了2O～30nm氫氧化銅顆粒原藥。納米氫氧化銅可濕性粉劑噴灑均勻、持效期久、用量低，能防止土地鹼化，降低了噴灑勞動量。是一種具有良好的社會效益和經濟效益環境友好型納米農藥。

　　5.納米生物農藥

　　生物農藥普遍存在藥效慢、防效較差、穩定性欠佳、價格偏高等缺點，制約了其發展。若將生物農藥納米化後，可改善製劑有效成分的粒徑細度及穩定性等，提高其速效性和防治效果。

　　國內關於納米生物農藥的研究剛剛起步，相關的文獻報道極少。夏先全等在配方篩選的基礎上，將硫酸煙鹼與微量阿維菌素混配，通過納米工藝技術處理，製成了納米生物農藥18％煙．阿AS。該製劑95％的粒徑小於100nm，為高分散、易溶於水的穩定均相體系，脂溶性和水溶性均大大提高，從而大大改善了該製劑殺蟲效果不佳的缺點。尚青等[2sl以甲胺基阿維菌素為原料，加入丙烯酰氯後在氨基氮上進行酰化反應，在甲胺基阿維菌素的分子上接一個含有雙鍵的物質，作為乳液聚合的單體，然後將反應生成物分散於單體中，在錶面活性劑和水溶性自由基引發劑存在下乳液聚合，得到甲胺基阿維茵素衍生物，再將其製成納米顆粒，大大提高了甲胺基阿維茵素光穩定性，使其能充分的發揮低毒、高效、高選擇性及與環境相容性好等特點。

　　將納米技術應用於生物農藥創製納米生物農藥是一個新興的研究領域。納米生物農藥集納米技術和生物農藥的優點於一身，是未來環境友好型農藥的主要發展方向，有著較高的研究價值和廣闊的應用前景。