农药制剂学-微乳剂

合集下载
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
增溶胶团作用是自动进行的,因此,微乳液能自发形成
胶束的形状
增溶于胶束 增溶于胶束的定向
的内核
表面活性剂分子之
间形成的栅栏层
增溶(吸附)于胶 增溶于胶团极 束表面,即胶束 性基团之间
与溶剂交界处
几何排列理论
Robbins(1977)、Mitchell和Ninham(1981)等从表面活 性剂聚集体中分子的几何排列考虑,提出了界面膜排列 的几何模型
水-油体系界面张力在表面活性剂的作用下大大降低,表面 活性剂的存在可以降低两相间的表面自由能和界面张力
加入助表面活性剂,则界面张力进一步降低至1×10-3~ 1×10-5 mN/m,形成稳定的界面膜,油分子向膜内渗透, 导致π增大到大于(γO/W)a时,则有γ<0,而负界面张力是 不可能存在的
为了达到体系平衡,体系将自发扩张界面,使更多的表面 活性剂和助表面活性剂吸附于界面而使其体积浓度降低, 直至界面张力恢复至零或微小的正值,使分散质点分散度 增加,最终形成更小的液滴,界面张力γ由负值变为零
R比理论
热力学理论
瞬间负界面张力理论
Schulman和Prince(1977)等人针对微乳液的形成提出了 瞬间负界面张力理论
Schulman 提出微乳液形成的条件是: γ=(γO/W)a - π<0
式中:γ—油-水界面张力; π—膜压; (γO/W)a—加入助表面活性剂后的油-水界面张力
瞬间负界面张力理论
表面活性剂极性的亲水基头和非极性的烷基链分别与水 和油构成分开的均匀界面,在水侧界面,极性头水化形 成水化层,而在油侧界面,油分子是穿透到烷基链中的
从几何的角度来讲,设定填充系数V/(a0LC)
几何排列理论
该填充系数提供了亲水-亲油平衡的衡量标准,界面的 优先弯曲就取决于此系数,而此系数受到水和油分别对 极性头和烷基链溶胀的影响 填充系数=V/(a0LC) 式中: V—表面活性剂分子中烷基链的体积; a0—表面活性剂极性头的截面积稀释液油珠粒径为纳米级,有效成分分散度高, 粒径小,易于对靶标产生渗透,有利于发挥药效和增强 对有害生物体或植物体表面的渗透,故可以提高触杀效 果或用于防治隐蔽性害虫
➢ 毒死蜱防治美洲斑潜蝇,微乳剂的药效比乳油药效高 30%。3%甲氨基阿维菌素B1a苯甲酸盐微乳剂对小菜蛾 的室内毒力是乳油的1.5倍
增溶理论
当表面活性剂的水溶液浓度大于临界胶束浓度(CMC)后, 就会形成胶团(胶束)溶液
加入油类,油类的溶解度显著增大,这表明起增溶作用 的内因是胶团。随着这一过程的进行,进入胶团的油量 不断增加,使胶团膨胀形成微乳液,故有人将微乳液称 为“增溶的胶团溶液” 或“溶胀的胶团溶液”
不同体系有不同的增溶方式。增溶作用能使油类的化学 势显著降低,使体系更加稳定,即增溶在热力学上是稳 定的,只要外界条件不改变,体系就不会随时间而改变
➢ 由于微乳剂添加的表面活性剂用量较高,有利于提高对 靶标的润湿性、粘着性,从而提高了生物活性
微乳剂的特点
安全性提高
➢ 微乳剂以水为分散介质,避免或大大减少毒性有机溶剂 的使用,对生产者和使用者的毒害大为减轻,对人、畜 及其他有益生物的毒性较低
➢ 生产、贮运过程中不会发生燃烧、爆炸,安全性较乳 油剂型大大提高。不腐蚀包装容器,无容器限制,便于 贮存和运输
瞬间负界面张力理论
当分散质点在热运动下发生碰撞而聚结时,分散质点变 大又会形成瞬间负界面张力即γ<0,使分散质点再次分 散变小,以增大界面积,使负界面张力消除(即γ=0), 体系又达到平衡
若是微乳液滴有发生聚结的趋势,那么界面面积缩小, 复又产生负界面张力,从而对抗液滴聚结,保持微乳液 的稳定性。因此微乳液是热力学稳定体系,分散质点不 会聚结和分层
➢ 界面具有高度的柔性
增溶理论
由Shinoda等(1975)提出,认为微乳液是溶胀的胶束体系 在水、表面活性剂和助表面活性剂三组份体系中,存在
着三个区—正胶束(O/W)区、反胶束(W/O)区和液晶区 在水-表面活性剂-助表面活性剂组成的三相图中加入少量
的油,油与助表面活性剂混溶,相图仅发生微小变化, 但是加入较大量的油,相图会发生显著的变化 在含有表面活性剂的水相中,存在着表面活性剂的加溶 和浊点曲线,在这两曲线之间存在着一个各向同性的 O/W加溶体系
热力学理论
微乳液的形成需要足够低的界面张力 随着自由能的减少,微乳液自发形成的条件是界面张力
低至完全补偿因新界面产生而引起的熵增加
透明温度范围
对有些难溶于常规有机 溶剂的有效成分,则存 在着低温稳定性问题,
即透明温度下限
以非离子表面活性剂配 制的微乳剂存在着浊点 问题,即透明温度上限
微乳剂存在着透明温度范围,只有达到一定的透明温 度范围,比如为-5℃~60℃,才能保证其在2年的有效 期内,在任何季节、任何时间均保持微乳剂外观透明
此外还存在着表面活性剂亲油基与水之间、亲水基与油 之间的相互作用Acw和Aco
R比理论
综合考虑了C区中所有相互作用,R比定义为 R=(Aco-Aoo-All)/(Acw-Aww-Ahh)
从R比的定义来看,Winsor指出,Aco和Acw越大,两 者越接近相等,两亲膜的共溶效应就越大,同时增溶的 油和水也就越多
可以归结为界面膜的亲水亲油平衡(HLB)问题:通常形 成O/W型微乳液所需的醇/表面活性剂质量比较低,而 形成W/O型微乳液所需的醇/表面活性剂质量比较高。 可见醇起了调节混合膜的亲水亲油平衡的作用,从而影 响膜的自发弯曲(方向)
双重膜理论提出微乳液形成的两个必要条件
➢ 在油/水界面有大量表面活性剂和助表面活性剂混合物的 吸附
几何排列理论
<1
填充系数
>1
V/(a0LC)
=1
O/W型微乳液
反胶团或W/O 型微乳体系
层状液晶相
R比理论
由Bourrel和Schecheter(1988)提出 R比理论认为,任何物质间存在着相互作用,而作为双
亲性物质,表面活性剂必然同时与水和油之间存在相互 作用。这些相互作用的叠加决定了界面膜的性质 该理论的核心是定义了一个内聚作用能比值,并将其变 化与微乳液的结构和性质相关联 R比理论首先确定了表面活性剂存在下界面的微观结构。 在微乳液体系中存在三个相区,即水区(W)、油区(O)和 界面区或双亲区(C)
燃易爆
6
5
制剂加工工艺简单
经时稳定性好,水基化制剂中最稳定的剂型
微乳剂的特点
制剂及稀释液外观透明或半透明
微乳剂属于水基液态剂型,其油珠直径小于100nm,一 般波长小于可见光的四分之一以下的液滴不折射光线,而 可见光波长为380~780 nm,所以制剂及对水后的微乳液 均清澈透明
对环境友好
微乳剂少用或甚至不用有机溶剂,不但节省了大量有机溶 剂,同时大量减少排放到大气、土壤、地下水和河流中的 有机溶剂用量。大大减轻了对环境的压力,有利于农业的 可持续发展。被称为对环境友好的绿色农药制剂
双重膜理论
Schulman和Bowcott等(1977)提出 在水-油-表面活性剂-助表面活性剂体系中,表面活性剂
和助表面活性剂形成混合膜,吸附在油水界面膜两侧形 成不同特性的油/膜界面和水/膜界面(这种膜又称双重膜) 助表面活性剂的存在使混合膜液化,因而双重膜具有非 常高的柔性,易于在油水界面上弯曲
微乳剂是热力学稳定的单相体系,可以长期放置而不发 生相分离,稀释后仍是热力学稳定体系。因此可以说在 现有的水基性农药剂型中,只有微乳剂真正解决了制剂 稳定性问题,从而确保它在存放和贮运中具有稳定的制 剂质量和长期的货架寿命
微乳剂的特点
不 存在着透明温度范围,在此范围之外则制剂浑浊 足 配制的有效成分含量较低,一般低于乳油制剂 之 处 由于质量分数较低,增加了贮存、运输成本
R比理论
与双重膜理论相类似,界面区被认为是具有一定厚度的 区域,其中表面活性剂是主体,但还包括一些渗透到表 面活性剂亲水基层和烷基链层中的水和油分子。真正的 分界面是表面活性剂亲水基和亲油基的连接部位。整个 界面区域的厚度可以认为类似于油/水分界面的厚度
界面区存在水、油和表面活性剂,表面活性剂可分为亲 水部分(H)和亲油部分(L)
R比理论
在表面活性剂的亲油基一侧,存在着油分子之间的内聚 能Aoo,表面活性剂亲油基之间的内聚能All和表面活性 剂亲油基与油分子间的内聚能Aco(co表示渗透到C层中 的油分子)
而在另一侧则存在水分子之间的内聚能Aww,表面活性 剂亲水基之间的内聚能Ahh和表面活性剂亲水基与C区 水分子之间的相互作用能Acw
热力学理论
分别由Ruckenstein和Chi(1975),Overbeek(1978, 1984)等提出
只有当界面张力降低时,剩余的界面自由能能够把由于介 质中小液滴分散而产生的熵补偿,自由能才会降低,微乳 液可自发形成
单一的表面活性剂可降低界面张力,但是在大多数情况下 界面张力接近零之前会到达CMC点,当加入第二种具有完 全不同性质的助表面活性剂,进一步降低体系的界面张力, 甚至会达到负值
要使最佳增溶量增大,应在保证R=1的条件下,尽可能 同时增加Aco和Acw。例如对非离子表面活性剂,同时 增加亲水基和亲油基链长,油、水的相互增溶量增加
R值 大小
R<1 R>1 R=1
O/W型结构 下相微乳液
W/O型结构 上相微乳液
双连续相结构 中相微乳液
Winsor I型 Winsor II型 Winsor III型
双重膜理论
膜弯曲后,膜两侧每个表面活性剂分子的表观面积不相 等,若油侧表面活性剂分子展开程度比水侧小,则形成 O/W微乳液,反之形成W/O微乳液
表面活性剂和助表面活性剂的极性“基头”和非极性 “链尾”的性质对微乳类型的形成至关重要
O/W微乳液 W/O微乳液
双重膜理论
双重膜理论从双界面张力来解释这种弯曲的方向选择。 既然吸附层作为油/水之间的中间相,分别与水、油接 触,在水、油两侧分别存在二个界面张力或膜压,而总 的界面张力或膜压为两者之和
乳液稳定性
在一定浓度范围内(一般要求大于表面活性剂的 临界胶束浓度(CMC)值),农药微乳剂可以以任 何比例对水稀释,乳液稳定,外观保持清澈透明
一些有效成分理化性状较特殊者,如三唑类杀 菌剂,则乳液不稳定问题比较突出
农药制剂学-微乳剂
表面活性 剂
有效成分
微乳剂
助表面 活性剂

有机溶剂
液态农药剂型的比较
微乳剂 水乳剂
悬浮剂
乳油
外观
透明均相 不透明非均相 不透明非均相 透明均相
分散体系
微乳液 乳状液
悬浮液
溶液,油基
颗粒粒径/m 0.01-0.1
热力学稳定性 稳 定
加工设备
简单
药效 安全性
好 安全
0.1-10
表面活性剂用量较大,一般为乳油的1~2倍
有效成分为纳米级颗粒进入生物体的影响还不为人所知,是 否具有不可预知的影响,目前还无人对其开展毒理学的研究
微乳剂比较适合于高经济附加值的农药品种,如药效高、 原药价值高、用量低的农药品种
微乳体系形成的理论机理
微乳液的形成机理和稳定性理论 瞬间负界面张力理论 双重膜理论 增溶理论 几何排列理论
➢ 农药微乳剂在喷洒时刺激性和臭味减轻,降低对农产品 风味和人畜健康的影响。在蔬菜和果树上使用,不会在 农产品上残留制剂中填料或乳状液形成的污渍,影响产 品的外观
微乳剂的特点
制剂加工工艺简单
微乳液体系可自动形成,故微乳剂加工工艺较简单,可 直接利用乳油加工设备,不增加设备投资,加工成本低 廉
经时稳定性好
如果它们不相等,则双重膜将受到一个剪切力作用而发 生弯曲
结果高膜压一边的面积增大,低膜压一边面积缩小,直 至两边膜压达到相等
达到平衡时总的油/水界面张力较原来有所改变,即从 γo/w变到(γo/w)a(a表示助表面活性剂存在时的界面张力)
双重膜理论
油、水向混合膜中的渗透状况实质上反映了混合膜的亲 水、亲油相互作用问题
1-5
< 0.001
不稳定
不稳定
稳定
复杂,需要高 复杂,需要砂 简 单
速剪切机
磨机
较差
较差

安全
安全
易燃易爆
1 制剂及稀释液外观透明或半透明
2
微乳剂的特点
3
对环境友好,有机溶剂的降低 直接减轻了对环境的压力
生物活性高,有效成分分散度高,粒 径小,易于对靶标产生渗透,润湿、 展着性好
4
安全性提高,气味小,生产、贮运不易
相关文档
最新文档