專利名稱：變釋微膠囊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微膠囊及其生產(chǎn)方法。更具體地，本發(fā)明涉及基本上不溶于水的液體材料的包囊液滴，其中所述包囊劑是含二硫單元的殼壁，從而形成對(duì)環(huán)境敏感的變釋壁。此外，本發(fā)明還涉及這種膠囊的生產(chǎn)方法及其使用方法。
背景技術(shù)：
用微膠囊減緩或控制液體和溶解或懸浮于溶劑中的固體的釋放為化學(xué)領(lǐng)域包括制藥、特殊化學(xué)和農(nóng)業(yè)中公知。農(nóng)業(yè)中用控制釋放技術(shù)改善除草劑、殺蟲(chóng)劑、殺真菌劑、殺細(xì)菌劑和化肥的效率。非農(nóng)業(yè)應(yīng)用包括包囊染料、墨、藥物、調(diào)味劑和香料。
微膠囊的壁通常是多孔性的，通過(guò)經(jīng)由壁的多孔的擴(kuò)散將包封的材料以緩慢或控制的速率釋放到周圍介質(zhì)當(dāng)中。除了提供控制釋放作用之外，所述的壁還起著便于將水不混溶性液體分散到水和含水介質(zhì)如濕的土壤中去的作用。以這種方式包囊的液滴在經(jīng)常由于灌溉、降雨和噴水而存在水的農(nóng)業(yè)上是特別有用的。
目前已開(kāi)發(fā)了許多用于微膠囊包封材料的方法。這些方法可分成三類物理方法、相分離和界面反應(yīng)。在物理方法中，使微膠囊的囊壁材料和芯顆粒物理地聚集在一起，囊壁材料圍繞在芯顆粒周圍形成微膠囊。在相分離法中，使芯物質(zhì)乳化或分散在囊壁材料溶于其中的不混溶連續(xù)相中，使之與所述連續(xù)相物理分離(例如通過(guò)凝聚作用)，沉積在芯顆粒周圍，形成微膠囊。在界面反應(yīng)法中，使芯物質(zhì)乳化或分散在不混溶連續(xù)相中，在芯顆粒表面發(fā)生界面聚合反應(yīng)，形成微膠囊。
上述方法的用途不同。物理法如噴霧干燥、噴霧冷卻和濕床噴涂，因溶劑蒸發(fā)或冷卻帶來(lái)的揮發(fā)性損失和污染控制問(wèn)題，和多數(shù)情況下不是所有產(chǎn)品都被包封，也不是所有聚合物顆粒都包含產(chǎn)品芯，而限制其用于使產(chǎn)品微囊化的用途。相分離技術(shù)存在工藝控制和產(chǎn)品載荷限制?？赡茈y以獲得可再現(xiàn)的相分離條件，難以確保相分離的聚合物優(yōu)先潤(rùn)濕芯液滴。
已證明界面聚合反應(yīng)法最適用于農(nóng)業(yè)中使農(nóng)藥微囊化。有多種類型的界面反應(yīng)技術(shù)。一類是界面縮聚微囊法，使兩種不同單體聚集在油/水界面，通過(guò)縮合反應(yīng)形成微膠囊壁。
另一類是就地界面縮聚反應(yīng)法，制備包含油芯和一或多種預(yù)聚物的有機(jī)相。然后使之分散在包含水和表面活性劑的連續(xù)或水相溶液中。通過(guò)乳化作用使有機(jī)相以離散液滴形式分散在水相中，形成離散有機(jī)相液滴和周圍連續(xù)水相溶液之間的界面。將乳液加熱至約20℃至約100℃的溫度，引發(fā)有機(jī)相液滴中的聚合物在界面處就地自縮合和固化。加熱足夠長(zhǎng)時(shí)間使所述預(yù)聚物的就地縮合基本完成，使所述有機(jī)液滴轉(zhuǎn)化成由包封所述有機(jī)芯材的固體可滲透聚合物壁組成的膠囊。根據(jù)所用預(yù)聚物的類型，在縮合期間可能需要酸化劑使乳液的pH保持在約0至約4的范圍內(nèi)。
現(xiàn)有技術(shù)中有兩類通過(guò)就地縮合制備的微膠囊。一類(以US4 285720為例)是聚脲類微膠囊，用至少一種多異氰酸酯如聚亞甲基聚苯基異氰酸酯(PMPPI)和/或甲苯二異氰酸酯(TDI)作預(yù)聚物。形成聚脲類微膠囊中，將乳液加熱至所述異氰酸酯聚合物在界面處水解生成胺的溫度引發(fā)成壁反應(yīng)，生成的胺再與未水解的聚合物反應(yīng)形成聚脲類微膠囊壁。
另一類(以US4 956 129、5 160 529和5 332 584為例，這些文獻(xiàn)引入本文供參考)是氨基塑料微膠囊，其中所述成壁預(yù)聚物是醚化或烷基化氨基甲醛(氨基塑料)樹(shù)脂。通過(guò)加熱所述乳液，同時(shí)向乳液中加入酸化劑使乳液的pH保持在約0至約4的范圍內(nèi)，形成氨基塑料微膠囊。所述加熱和降低乳液的pH持續(xù)足夠長(zhǎng)時(shí)間使氨基樹(shù)脂就地自縮合和/或交聯(lián)而形成氨基塑料微膠囊壁。
通過(guò)就地縮合生產(chǎn)微膠囊具有農(nóng)藥載荷高、生產(chǎn)成本低、膜非常有效和水相中無(wú)單體殘留的優(yōu)點(diǎn)。此外，這種微膠囊能通過(guò)被包封物質(zhì)通過(guò)微膠囊殼擴(kuò)散至周圍介質(zhì)實(shí)現(xiàn)被包封物質(zhì)的緩釋或控速釋放。
這些控制釋放的微膠囊因長(zhǎng)期釋放被包封物質(zhì)，在有效期內(nèi)均有效用，而產(chǎn)生更長(zhǎng)期的功效。在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域，這對(duì)于農(nóng)藥或在一定環(huán)境條件下在較短時(shí)期內(nèi)降解或分解的其它成分特別有意義。在這些情況下使用微囊化組合物，因其連續(xù)地以需要量而非以較大的初始劑量釋放至環(huán)境中，在更長(zhǎng)的時(shí)間周期(典型地達(dá)幾周)內(nèi)提供被包封成分的有效活性?？刂漆尫诺奈⒛一r(nóng)藥主要用作芽前施用的農(nóng)藥，在植物出芽或出現(xiàn)昆蟲(chóng)之前施入土壤。從而，可在一定時(shí)間內(nèi)有效地殺滅或控制新出的雜草或幼蟲(chóng)階段的昆蟲(chóng)。微囊化殺蟲(chóng)劑和殺菌劑還可用于葉面施用。
諸如農(nóng)藥等產(chǎn)品的微囊化還提供了操作農(nóng)藥的安全性提高的附加優(yōu)點(diǎn)，原因在于微膠囊的聚合物壁減少操作者與活性農(nóng)藥的接觸。有時(shí)希望控制地逐漸釋放和快速釋放被包封成分。微膠囊被害蟲(chóng)攝取時(shí)情況如此。在此情況下，希望微膠囊壁迅速破裂，使農(nóng)藥快速釋放至昆蟲(chóng)的內(nèi)臟中。此外，當(dāng)微膠囊被益蟲(chóng)或無(wú)害昆蟲(chóng)攝取時(shí)，希望微膠囊的壁不破裂，使所述昆蟲(chóng)幸免于難。
發(fā)明概述已發(fā)現(xiàn)在氨基塑料壁中包含二硫化物鍵或用能形成或具有二硫鍵的化合物代替氨基樹(shù)脂，可改性通過(guò)類似于US4 956 129、5 160 529和5 332 584中所述就地縮聚反應(yīng)形成的微膠囊壁。這些鍵可提高微膠囊壁的性能使其中所含物質(zhì)可根據(jù)微膠囊所處的環(huán)境逐漸地控制釋放或快速引發(fā)釋放。
對(duì)于農(nóng)業(yè)應(yīng)用而言，這些環(huán)境包括可施用此微膠囊的地域或植物。在此環(huán)境中，將逐漸釋放被包封物質(zhì)。所述環(huán)境可還包括昆蟲(chóng)的內(nèi)臟，在此條件下將引發(fā)或?qū)е滤龆蜴I斷裂，從而可快速釋放被包封物質(zhì)。因此，被包封物質(zhì)可在不導(dǎo)致二硫鍵斷裂的環(huán)境中經(jīng)由微膠囊壁逐漸釋放，或者因微膠囊周圍環(huán)境條件使二硫鍵斷裂從而快速釋放被包封物質(zhì)。
這種微膠囊的制備方法包括(a)制備包含待包封物質(zhì)和成壁材料的有機(jī)溶液或油相，所述成壁材料溶解于所述有機(jī)相中，包含一或多種交聯(lián)劑，其中至少一種交聯(lián)劑是多硫醇化合物和可選的烷基化氨基甲醛預(yù)聚物；(b)形成所述有機(jī)溶液在連續(xù)相水溶液中的乳液，所述水溶液包含水、保護(hù)膠體和可選的相轉(zhuǎn)移催化劑和/或乳化劑，其中所述乳液包含分散在整個(gè)所述連續(xù)相水溶液中的所述有機(jī)溶液的離散液滴，所述有機(jī)溶液的離散液滴和所述水溶液之間形成界面；和(c)通過(guò)加熱所述乳液和可選地同時(shí)向所述乳液中加入酸化劑使所述乳液的pH在約0和約4之間保持足夠長(zhǎng)時(shí)間使所述離散液滴的有機(jī)溶液中的成壁材料在與所述水溶液的界面處就地縮合和/或形成二硫鍵和固化以基本上完成成壁，從而使所述有機(jī)溶液液滴轉(zhuǎn)化成由包封所述物質(zhì)的固體可滲透聚合物殼組成的膠囊。
通過(guò)此方法形成的微膠囊能使所述被包封物質(zhì)通過(guò)擴(kuò)散經(jīng)由所述殼壁以控制速度逐漸釋放至環(huán)境介質(zhì)中。此外，通過(guò)此方法形成的微膠囊能通過(guò)所述二硫鍵在促進(jìn)斷裂的周圍介質(zhì)存在下斷裂快速釋放被包封物質(zhì)。本發(fā)明在于所述方法和所形成的微膠囊。
來(lái)自微膠囊的活性成分通過(guò)Fickian擴(kuò)散的釋放速度可由下式定義 其中(4π r’r”)是膠囊的表面積，P是壁的滲透性，r”-r’是壁厚，c’-c”是壁兩側(cè)的濃度差。滲透性P是活性成分的擴(kuò)散(D)和分配(K)系數(shù)的積，主要取決于壁材料的化學(xué)性質(zhì)。
通過(guò)改變微膠囊壁的化學(xué)組成從而改變滲透性，可明顯地改變釋放速度。一種途徑是引入二硫鍵。此外，幾種試劑易使二硫鍵開(kāi)裂從而能根據(jù)需要引發(fā)快速釋放。可能的引發(fā)劑包括堿和/或還原系統(tǒng)。
本發(fā)明一方面描述含有二硫單元形成半透阻擋層的微膠囊壁組合物。所述壁可由以下材料制成(1)所有成壁材料都含硫原子；或(2)一些成壁材料含硫原子，一些成壁材料不含硫原子。
本發(fā)明另一方面描述由以下材料在微膠囊壁中引入二硫鍵的方法，其中(1)在成壁期間產(chǎn)生二硫單元；或(2)原料中已經(jīng)存在二硫單元。當(dāng)成壁材料易得且不需在單獨(dú)步驟中專門制備時(shí)，優(yōu)選第一種選擇。
附圖簡(jiǎn)述


圖1示意說(shuō)明在有機(jī)/水界面處二硫鍵的催化合成。
發(fā)明詳述已發(fā)現(xiàn)通過(guò)改變上述氨基塑料微膠囊工藝中的成壁方法可產(chǎn)生改性化學(xué)結(jié)構(gòu)，改變壁的性能。所述工藝使用多硫醇化合物，包括相繼或同時(shí)在交聯(lián)劑的一些硫羥基之間形成二硫鍵，和使用氨基塑料樹(shù)脂時(shí)以上述方式在其它硫羥基和烷基化氨基甲醛樹(shù)脂之間形成硫醚鍵。
在最簡(jiǎn)單的形式中，本發(fā)明微膠囊由被多硫醇化合物形成的壁包封的芯物質(zhì)組成，其中所述壁由能夠“斷裂”從而快速釋放被包封物質(zhì)的二硫鍵組成。斷裂意指所述二硫鍵斷裂而釋放芯物質(zhì)的反應(yīng)。
所述芯物質(zhì)典型地為液體，在農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的情況下可由一或多種農(nóng)藥組成，在非農(nóng)業(yè)產(chǎn)品的情況下可由墨、染料、藥物或其它產(chǎn)品組成。對(duì)于農(nóng)業(yè)產(chǎn)品而言，所述芯可以是有機(jī)溶液，典型地和水不混溶，包含一或多種農(nóng)藥作為所述活性成分，包括殺蟲(chóng)劑、除草劑、殺菌劑和抗微生物劑。所述農(nóng)藥可以為液體、已溶解于不與水混溶的溶劑中的固體農(nóng)藥、或懸浮于其中可能有另一種農(nóng)藥的有機(jī)溶液中的固體。所述有機(jī)溶液還可有懸浮或溶解于其中的紫外線防護(hù)劑。
本發(fā)明膠囊懸浮體還可制成包含兩種物質(zhì)，這兩種物質(zhì)可彼此不相容，一種物質(zhì)被膠囊包封，另一種物質(zhì)包含在所述懸浮體的水相中。這種復(fù)合產(chǎn)品儲(chǔ)存穩(wěn)定，能生產(chǎn)不相容農(nóng)藥一起施用的復(fù)合農(nóng)藥產(chǎn)品。
形成微膠囊壁所用材料由一或多種多硫醇化合物組成，其中兩分子硫醇偶合在一起形成二硫鍵。成壁化學(xué)很復(fù)雜。在壁材料包括氨基塑料樹(shù)脂的過(guò)程中，據(jù)信所述氨基塑料樹(shù)脂和多硫醇化合物之間的交聯(lián)縮合反應(yīng)涉及烷氧基或羥甲基被硫羥基置換形成硫醚鍵
其中R1代表多官能氨基塑料樹(shù)脂的丁基化(Bu)或羥甲基(H)官能團(tuán)，R代表有兩或多個(gè)硫羥基的部分。例如，用四(3-巰基丙酸)季戊四醇酯作交聯(lián)劑，所述交聯(lián)結(jié)構(gòu)可表示為C[CH2OCO-CH2CH2S-CH2N＜]4所述交聯(lián)是-CH2-S-CH2-硫醚基。酸可加速所述縮合反應(yīng)，導(dǎo)致生成理論上無(wú)窮大分子量的熱固性聚合物。
通過(guò)多硫醇化合物的氧化很容易產(chǎn)生二硫鍵。在氧化還原反應(yīng)中氧化和還原總是一起發(fā)生，由還原劑提供的電子被氧化劑接受。硫醇在該反應(yīng)中起還原劑的作用，兩分子硫醇偶合形成二硫基，產(chǎn)生兩個(gè)質(zhì)子和兩個(gè)電子
在適當(dāng)條件下所述二硫基可進(jìn)一步氧化。
上述氨基塑料壁體系成壁期間產(chǎn)生二硫基時(shí)產(chǎn)生所述質(zhì)子特別適當(dāng)。因?yàn)閜H下降同時(shí)促進(jìn)其它硫羥基和烷基化氨基塑料樹(shù)脂之間形成硫醚鍵。
含硫的成壁前體如前面所述，本發(fā)明微膠囊的壁可由這樣的材料制成，其中所有成壁材料都含硫原子，或者一些成壁材料含有硫原子，一些成壁材料不含硫原子。此外，關(guān)于二硫鍵，這些鍵可已經(jīng)存在或預(yù)制在用于成壁的起始原料中，或者可在成壁期間產(chǎn)生二硫鍵。
本發(fā)明一實(shí)施方案中，所有成壁材料都含硫原子，在形成微膠囊壁期間在不存在烷基化氨基甲醛樹(shù)脂的情況下用一或多種多硫醇化合物形成二硫鍵。壁的堅(jiān)固性與二硫鍵的數(shù)量和多硫醇化合物的分子量有關(guān)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。適用的硫醇化合物的例子尤其包括四(3-巰基丙酸)季戊四醇酯和四(巰基乙醇酸)季戊四醇酯。
本發(fā)明另一實(shí)施方案中，一些成壁材料含有硫原子，一些成壁材料不含硫原子，用烷基化氨基甲醛樹(shù)脂和已經(jīng)含有二硫鍵的化合物形成微膠囊的壁。優(yōu)選已經(jīng)含有二硫鍵的化合物基本上溶于所述有機(jī)相。還可通過(guò)除硫醇以外的官能團(tuán)如醇或胺實(shí)現(xiàn)氨基塑料樹(shù)脂的交聯(lián)或自縮合。適用的二硫化合物的例子尤其包括2-羥乙基二硫化物。通過(guò)3-巰基-1，2-丙二醇的氧化偶合得到的分子也適用[HOCH2CHOHCH2-S-S-CH2CHOHCH2OH]本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解該分子的醇基可以上述方式與含硫羥基的羧酸酯化得到油溶性提高的結(jié)構(gòu)HS-Z-CO2CH2CH(OCO-Z-SH)CH2-S-S-CH2CH(OCO-Z-SH)CH2OCO-Z-SH其中Z為烴基或芳基-烴基。
本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方案中，使多硫醇化合物與烷基化氨基甲醛樹(shù)脂混合，在形成微膠囊壁期間形成上述二硫鍵和硫醚鍵。雖然有兩個(gè)硫羥基的分子是適用的，但優(yōu)選所述多硫醇化合物有多于兩個(gè)硫羥基。所述多硫醇化合物的其它官能團(tuán)是可以接受的，條件是它們基本上溶于所述有機(jī)相，對(duì)成壁無(wú)不利影響。有兩個(gè)硫羥基的化合物的例子尤其包括1，4-丁二硫醇、1，5-戊二硫醇、1，6-己二硫醇、1，8-辛二硫醇和二甲苯-α，α’-二硫醇。
優(yōu)選用于本發(fā)明的多硫醇化合物可通過(guò)多官能醇與含硫羥基的羧酸衍生物HS-Z-CO2R’反應(yīng)得到含硫羥基的酯制備
其中R’為H或烷基或芳基，Z為烴基或芳基-烴基，Y為含兩或多個(gè)羥基的烴基單元。多官能醇的例子尤其包括乙二醇、聚乙二醇、甘油、三羥甲基丙烷、季戊四醇、二季戊四醇和1，2，6-己三醇。含硫羥基的羧酸衍生物HS-Z-CO2R’的例子包括3-巰基丙酸、巰基乙醇酸、硫羥乳酸、3-巰基丙酸甲酯、巰基乙醇酸甲酯、和硫羥乳酸甲酯。
代替通過(guò)醇與羧酸衍生物反應(yīng)制備所述酯，許多適用的酯可商購(gòu)，包括購(gòu)自Aldrich的1，2，6-己三醇三巰基乙醇酸酯；購(gòu)自Bruno1，2，3-丙三醇三巰基乙醇酸酯；購(gòu)自Aldrich、ICN-RF、Salor、Pfaltz& Bauer和Bruno的三羥甲基丙烷三(2-巰基乙酸酯)；購(gòu)自Aldrich、Pfaltz & Bauer和Bruno的三羥甲基丙烷三(3-巰基丙酸酯)；購(gòu)自Aldrich、Bruno、Fluka、ICN-RF、Salor、Pfaltz & Bauer和TCI-US的四(3-巰基丙酸)季戊四醇酯；和購(gòu)自Aldrich、Bruno、Salor和TCI-US的四(2-巰基乙酸)季戊四醇酯。特別優(yōu)選的酯是由甘油或三羥甲基丙烷或季戊四醇與3-巰基丙酸或巰基乙醇酸制成的酯。這些酯通常易溶于用于遞送農(nóng)用化學(xué)品的各種油。
適用于本發(fā)明的硫醇化合物還可通過(guò)多官能胺分子與含硫羥基的羧酸衍生物HS-Z-CO2R’反應(yīng)得到含硫羥基的酰胺制備
其中R’為H或烷基或芳基，Z為烴基或芳基-烴基，Y為含兩或多個(gè)胺基或一個(gè)胺基和一或多個(gè)醇基的烴基單元，n為1或2。聚酰胺-硫醇化合物雖然不如上述酯易溶于用于遞送農(nóng)用化學(xué)品的油，但也可用于所述膠囊化過(guò)程。含硫羥基的羧酸衍生物HS-Z-CO2R’的例子包括3-巰基丙酸、巰基乙醇酸、硫羥乳酸、3-巰基丙酸甲酯、巰基乙醇酸甲酯和硫羥乳酸甲酯。含胺化合物的例子尤其包括二-、三-和五-亞乙基二胺、1，4-二氨基丁烷、1，6-二氨基己烷、C2H5C[CH2O(CH2CHMe)1，7-2NH2]3(JeffamineT-403，購(gòu)自Huntsman)、和3-氨基-1，2-丙二醇。
雖然優(yōu)選多硫醇化合物，但也可使用含有能形成二硫鍵的兩個(gè)硫羥基和能與烷基化氨基甲醛樹(shù)脂反應(yīng)的其它官能團(tuán)如醇或胺的化合物。在此情況下，成壁條件這樣選擇以致在與樹(shù)脂交聯(lián)之前形成二硫鍵。具有兩個(gè)硫羥基和能與所述烷基化氨基甲醛樹(shù)脂反應(yīng)的醇基的化合物的例子尤其包括2，3-二巰基-1-丙醇和1，4-二巰基-2，3-丁二醇。
樹(shù)脂在一些成壁材料含有硫原子而一些不含硫原子的組合物中，不含硫原子的材料是部分醚化的氨基甲醛樹(shù)脂預(yù)聚物，它在有機(jī)相中的溶解度高，在水相中的溶解度低。非醚化形式的預(yù)聚物在其分子結(jié)構(gòu)中含有大量羥甲基。醚化的預(yù)聚物有氫原子被烷基取代的羥基，通過(guò)含氨基的化合物與甲醛和醇縮合得到。
所述預(yù)聚物應(yīng)溶于有機(jī)相。優(yōu)選所述烷基有四或更多個(gè)碳原子，所述預(yù)聚物分子上約50％以上的羥基氫原子被取代。適用于上述方法的是約50％至90％的羥基氫原子已被烷基取代的那些，因?yàn)樵诔杀诓襟E中發(fā)生的縮合/聚合需要一些羥基。最優(yōu)選約70％至90％的羥甲基已與C4-C6醇醚化。所述醇可以是直鏈或支鏈的。
所述氨基塑料樹(shù)脂可以是以下四類之一脲醛、三聚氰胺-甲醛、苯并胍胺-甲醛、和甘脲-甲醛。優(yōu)選前兩類，最優(yōu)選脲醛預(yù)聚物。所用預(yù)聚物可以是商購(gòu)醚化樹(shù)脂預(yù)聚物。一些商購(gòu)的預(yù)聚物是Cytec以商品名Beetle和Cymel出售的那些、Reichhold Chemicals出售的Beckamine系列、和Solutia出售的Resimen系列。
氧化劑已知許多氧化劑。下面說(shuō)明適用于在就地界面聚合期間或在加入有機(jī)相中之前由硫醇形成二硫化物()的氧化劑的選擇鹵素(在水中)，其中X為Cl、Br或I高錳酸鉀(在酸性溶液中)
重鉻酸鉀(在酸性溶液中)
鐵鹽(在溶液中)
過(guò)氧化氫(在水溶液中)
氧化還原反應(yīng)發(fā)生的程度主要取決于試劑給出和接受電子的難易?？赏ㄟ^(guò)所給試劑的氧化還原電勢(shì)值來(lái)定量預(yù)測(cè)氧化還原。下面說(shuō)明各體系的氧化還原電勢(shì)的選擇
表1-各體系的氧化還原電勢(shì)
以上氧化還原系列中越靠下面的體系，氧化劑(即箭頭右側(cè)的體系)的氧化趨勢(shì)越強(qiáng)。例如，碘可使硫化氫氧化成硫，但不能使氯離子氧化成氯。
來(lái)自文獻(xiàn)的選擇用于硫醇至二硫化物反應(yīng)(2RSH→R-SS-R)的氧化還原電勢(shì)列于下表表2-用于硫醇至二硫化物反應(yīng)的氧化還原電勢(shì)
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氧化還原電勢(shì)值對(duì)結(jié)構(gòu)敏感。上述硫醇結(jié)構(gòu)的氧化還原電勢(shì)值低于+0.5V。氧化還原電勢(shì)值更高的氧化劑將促進(jìn)此硫醇的氧化偶合。上面表1中碘以下的所有試劑均適用于此反應(yīng)。
該反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量由提供電中性的試劑比控制。為解釋起見(jiàn)，對(duì)于碘(0.54V)、鐵(0.77V)、氧(0.70V)、重鉻酸根離子(1.23V)、和過(guò)氧化氫(1.78V)氧化劑而言用于硫醇氧化偶合的氧化還原反應(yīng)如下1摩爾碘使2摩爾硫醇偶合- 1摩爾鐵離子使1摩爾硫醇偶合- 1摩爾氧使2摩爾硫醇偶合-
1摩爾重鉻酸根離子使6摩爾硫醇偶合- 1摩爾過(guò)氧化氫使2摩爾硫醇偶合- 氧化劑的性質(zhì)影響在微膠囊壁中形成二硫鍵的方法和膠囊懸浮體(CS)產(chǎn)品的性能。例如，(1)氧化劑在水中的溶解度影響產(chǎn)生的CS的固含量，通常溶解度越低，所得固含量越低；(2)氧化劑的性質(zhì)可能影響所述水包油乳液在成壁過(guò)程中的膠態(tài)穩(wěn)定性；(3)所用氧化劑的摩爾數(shù)將決定所得膠囊懸浮體中氧化劑副產(chǎn)物的量；(4)氧化劑的性質(zhì)將決定副產(chǎn)物的性質(zhì)，可能是所述膠囊懸浮體產(chǎn)品中想要或不想要的(例如，可能需要中和所述副產(chǎn)物或從膠囊懸浮體產(chǎn)品中除去)；(5)所需氧化劑的類型和數(shù)量將影響膠囊懸浮體產(chǎn)品的成本；(6)氧化劑在水相和有機(jī)相之間的分配系數(shù)將決定形成二硫化物的速率；和(7)氧化劑的性質(zhì)可使兩或多種氧化反應(yīng)結(jié)合以利用一種氧化劑催化。
方法本發(fā)明一實(shí)施方案中，描述一種方法，其中在所有成壁材料都含硫原子的情況下通過(guò)溶于油相的硫醇氧化偶合形成二硫化物聚合物在水包油乳液的界面處形成微膠囊壁。
一般步驟如下制備由被包封物質(zhì)和至少一種多硫醇化合物的溶液組成的油或有機(jī)相。所述有機(jī)相可由單一種液體物質(zhì)、或一或多種活性液體物質(zhì)或溶于惰性溶劑(所述溶劑至多微溶于水)中的固體物質(zhì)組成，也可由固體物質(zhì)在這種有機(jī)液體中的懸浮體組成。所述水相由水、保護(hù)性膠體、和可選地在所述硫醇化合物還沒(méi)有二硫鍵的情況下優(yōu)選溶于水并能在成壁之前使硫醇偶合形成二硫鍵的氧化劑組成。然后用任何傳統(tǒng)的高剪切攪拌器使所述有機(jī)相分散在所述水相中直至達(dá)到要求的粒度為止制成乳液。水相中不存在氧化劑時(shí)，或除水相中的氧化劑之外還需要氧化劑時(shí)，在給定溫度下將氧化劑的水溶液加入所述乳液中，將攪拌的混合物適當(dāng)?shù)脑捈訜嵋欢螘r(shí)間。
乳液的粒度或液滴大小對(duì)本發(fā)明來(lái)說(shuō)并不是關(guān)鍵。為使實(shí)用性最大，液滴大小在直徑約0.5至4000μm的范圍內(nèi)，優(yōu)選直徑約1至約100μm，最優(yōu)選直徑約1至約25μm。一旦獲得要求的液滴大小，溫和地?cái)嚢枰话阕阋栽谠摲椒ǖ挠嘞逻^(guò)程中防止其再生長(zhǎng)。
通過(guò)以下界面過(guò)程形成二硫鍵氧化劑從水相擴(kuò)散至油相中，使多硫醇化合物的硫羥基氧化成二硫基。所述氧化劑的分配系數(shù)通常促使其保留在水相中。因此所述偶合反應(yīng)多數(shù)發(fā)生在或接近水-有機(jī)界面處。氧化還原反應(yīng)的副產(chǎn)物擴(kuò)散回到水相中。氧化劑的摩爾數(shù)與硫醇的摩爾數(shù)之比決定可能生成的二硫鍵的最大量。
適用的多硫醇化合物的例子尤其包括四(3-巰基丙酸)季戊四醇酯和四(2-巰基乙酸)季戊四醇酯。適用的油包括稱為精吡氟禾草靈(Fluazifop-p-butyl)的(R)-2-(4-((5-三氟甲基)-2-吡啶基)氧基)苯氧基)丙酸丁酯、稱為丁草敵的二異丁基硫代氨基甲酸S-乙基酯、和Solvesso 200。適用的氧化劑包括碘、氯化鐵、過(guò)氧化氫和重鉻酸鉀。
在酸性介質(zhì)中重鉻酸鹽氧化在下文實(shí)施例1e中說(shuō)明。硫醇被碘和氯化鐵氧化產(chǎn)生質(zhì)子導(dǎo)致pH下降。碘和氯化鐵氧化分別在實(shí)施例1a和1f中說(shuō)明。在過(guò)氧化物氧化()中，消耗的質(zhì)子數(shù)與硫醇氧化()中所產(chǎn)生的相同，因此原則上pH不變。分別在實(shí)施例1d、1b和1c中在酸性和堿性pH下考察了該反應(yīng)。
本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施方案中，描述一種方法，其中使用與至少一種烷基化氨基甲醛樹(shù)脂混合的至少一種多硫醇化合物，在形成微膠囊壁的過(guò)程中通過(guò)界面反應(yīng)形成二硫鍵和硫醚鍵。
一般步驟如下有機(jī)相由溶解于有機(jī)液中的丁基化脲醛預(yù)聚物和多硫醇化合物的溶液組成，它們可分開(kāi)地或一起組成溶劑和活性成分或待包封物質(zhì)。水相由水、保護(hù)膠體、和可選地(a)促進(jìn)形成硫醚鍵的催化劑和(b)溶于水并能使硫醇偶合成二硫化物的氧化劑組成。然后用任何傳統(tǒng)的高剪切攪拌器使油相分散在水相中直至達(dá)到要求的粒度從而制成乳液。在給定溫度下將氧化劑的水溶液加入所述乳液中，將攪拌的混合物適當(dāng)加熱一段時(shí)間。
適用的多硫醇化合物的例子尤其包括四(3-巰基丙酸)季戊四醇酯和四(2-巰基乙酸)季戊四醇酯。適用的油包括稱為丁草敵的二異丁基硫代氨基甲酸S-乙基酯、Solvesso 200、和毒死蜱在Solvesso 200中的溶液。適用的氧化劑包括碘、氯化鐵、過(guò)氧化氫和重鉻酸鉀。所述氧化劑可在5℃-70℃的溫度下加入。優(yōu)選在20-50℃的溫度下加入氧化劑。
如前面所述通過(guò)界面過(guò)程形成二硫鍵。氧化劑的摩爾數(shù)與硫醇的摩爾數(shù)之比決定可生成二硫鍵的最大量。在形成二硫化物的反應(yīng)中未消耗的多硫醇化合物的硫羥基可與烷基化氨基甲醛樹(shù)脂反應(yīng)生成硫醚鍵。酸促進(jìn)硫醚鍵的形成，導(dǎo)致生成理論上無(wú)窮大分子量熱固性聚合物。
在酸性溶液中進(jìn)行氧化時(shí)，例如用重鉻酸根離子作氧化劑時(shí)，所述形成二硫化物和硫醚的反應(yīng)可能同時(shí)發(fā)生。從中性或高于中性pH開(kāi)始且所述氧化還原反應(yīng)產(chǎn)生酸例如用碘作氧化劑時(shí)，所述形成二硫化物和硫醚的反應(yīng)可能順序發(fā)生。從中性或高于中性的pH開(kāi)始且所述氧化還原反應(yīng)不改變pH時(shí)，所述形成二硫化物的反應(yīng)可能比形成硫醚的反應(yīng)優(yōu)先發(fā)生。
形成硫醚的反應(yīng)速率取決于氫離子的局部濃度。形成二硫化物的反應(yīng)產(chǎn)生的質(zhì)子使多硫醇化合物的硫羥基附近的pH暫時(shí)較低(濃度高)。但所述質(zhì)子可能迅速擴(kuò)散至水相中，而不能有效地催化所述形成硫醚的反應(yīng)。組合物中包含催化劑如烷基萘磺酸可提高該反應(yīng)的速率。這種催化劑有疏水和親水片段，使得該化合物易于穿越所述水-有機(jī)界面?；撬崞螌①|(zhì)子從水相中攜帶至有機(jī)相以促進(jìn)形成硫醚的反應(yīng)。
該過(guò)程的原理通過(guò)采用碘或溴的氧化還原反應(yīng)說(shuō)明。碘在25℃水中的溶解度低，為0.335g/dm3，還有相當(dāng)大的蒸汽壓。這使在含水體系中使用碘變得復(fù)雜。使碘溶于碘化鉀水溶液中可克服這兩個(gè)困難。因生成三碘離子[](上面表1中表示為3I-)使溶解度提高。
不希望受理論限制，所述三碘化物溶液加入水相時(shí)，三碘離子從水相擴(kuò)散至乳狀液滴中，在水-有機(jī)界面處使硫羥基氧化成二硫化物。所產(chǎn)生的HI使介質(zhì)的pH下降促使烷基化氨基甲醛樹(shù)脂與未反應(yīng)的硫羥基交聯(lián)。組合物中包含催化劑和附加的酸可增強(qiáng)所述交聯(lián)反應(yīng)。需要時(shí)，可用K2CO3中和所述HI。
KI3的用量決定所述系統(tǒng)的pH下降度。每摩爾KI3與2摩爾硫醇反應(yīng)產(chǎn)生2摩爾HI。此化學(xué)計(jì)量很重要。KI3∶SH之比很高時(shí)，大多數(shù)硫醇將在形成二硫鍵中消耗，即不能有效地使烷基化氨基甲醛低聚物交聯(lián)。二硫鍵具有極大柔性，此基團(tuán)的濃度將影響壁的剛性。下文所述實(shí)施例2a、2b、2c、2d和2e說(shuō)明用碘和溴作氧化劑。這些試驗(yàn)(沒(méi)有氨基塑料樹(shù)脂)表明所述試劑分配在水和有機(jī)相之間在2-8的pH使硫醇偶合成二硫化物。該試劑也已用于含硫醇和烷基化氨基甲醛樹(shù)脂的體系。
下面通過(guò)使用過(guò)氧化氫的氧化還原反應(yīng)進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明方法的原理。過(guò)氧化氫不貴且完全溶于水中。但其氧化還原勢(shì)為1.78V，是強(qiáng)氧化劑，可能在成壁之前使乳液膠態(tài)失穩(wěn)。在室溫下仔細(xì)地計(jì)量加入乳液中的試劑量可最大限度地減輕這些問(wèn)題，還有助于降低熱分解的可能性。在室溫和pH約7的情況下向乳液中加入酶催化劑可破壞過(guò)量的過(guò)氧化氫。下文在實(shí)施例2f中說(shuō)明用過(guò)氧化氫作氧化劑。
本發(fā)明另一實(shí)施方案中，用氧化劑的混合物使溶解在油相中的硫醇偶合形成含二硫鍵的聚合物。一般步驟與前面所述相似，但使用兩種氧化劑(A)和(B)，這可帶來(lái)一些益處。例如，可按以下方式用1摩爾氧化劑(A)產(chǎn)生多于氧化劑(A)和硫醇之間反應(yīng)的化學(xué)計(jì)量所預(yù)計(jì)的二硫鍵。氧化劑(A)從水相擴(kuò)散至油相中，使硫羥基氧化成二硫基，然后氧化劑(A)的還原副產(chǎn)物擴(kuò)散回到水相中。如果兩個(gè)電子使氧化劑(A)還原，則 如果水相中有第二氧化劑(B)，其氧化還原電勢(shì)能使氧化劑(A)的還原副產(chǎn)物氧化回其氧化形式，則可重復(fù)上述循環(huán)。 如果氧化劑(B)本身不與油相中的硫羥基反應(yīng)，則形成二硫鍵的氧化反應(yīng)相對(duì)于氧化劑(A)來(lái)說(shuō)就成為催化性的。如果氧化劑(B)在油和水相之間的分配系數(shù)使之大量留在水相中則屬于此情況。當(dāng)氧化劑(B)是浸沒(méi)在乳液中被電能驅(qū)動(dòng)的電極時(shí)可設(shè)想此情況。在氧化劑(B)本身與油相中的硫羥基反應(yīng)的情況下，氧化劑(A)的催化循環(huán)仍是可能的，但該過(guò)程的效率將受氧化劑(A)和(B)在油和水相之間的分配系數(shù)差異的影響。
混合氧化劑的例子尤其包括使用三碘化鉀[氧化劑(A)]和過(guò)氧化氫[氧化劑(B)]。三碘化鉀通過(guò)碘與碘化鉀反應(yīng)形成
向乳液中加入KI3溶液之后，該試劑從水相擴(kuò)散至有機(jī)相中，使硫羥基氧化成二硫基。
碘化氫和碘化鉀副產(chǎn)物擴(kuò)散回到水相中。如果再向水相中添加過(guò)氧化氫，它將使所述HI氧化成水和碘。
該反應(yīng)有時(shí)放熱。碘可再與碘化鉀結(jié)合產(chǎn)生KI3。以上混合氧化劑成壁過(guò)程示于
圖1中，可描述為-
催化合成如上所述，過(guò)氧化氫可穿越水/有機(jī)界面從而影響二硫化物形成。因此，在碘循環(huán)和用過(guò)氧化氫形成二硫化物的反應(yīng)之間可能存在競(jìng)爭(zhēng)。所述循環(huán)過(guò)程的效率取決于過(guò)氧化氫在水相和油相之間的分配系數(shù)。
實(shí)施例3a中說(shuō)明了僅使用四(3-巰基丙酸)季戊四醇酯的過(guò)程，其中向乳液中加入足量的三碘化鉀使pH從大約9.1降至4.8，表明產(chǎn)生碘化氫。后加過(guò)氧化物由HI再生碘時(shí)，pH和溫度升高，乳液的顏色變化表明碘的循環(huán)。
以下實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明膠囊形成的例證-以下實(shí)施例說(shuō)明在油/水界面處產(chǎn)生二硫鍵，其中硫醇在油相中，氧化劑溶于水相中。進(jìn)行模型研究說(shuō)明此界面和二硫鍵的產(chǎn)生。
模型研究的一般步驟如下使巰基乙醇酸甲酯(1.00g，9.42meq)的甲苯(9.00g)溶液小心地在9.27g 35.3％w/w KI3(aq)(2.0g KI，1.27g I2，6g水，KI∶I2之比為2.4∶1；10meq I2)的水溶液上成層。將下面的水相以這樣的速度磁力攪拌以致不擾動(dòng)所述有機(jī)/水界面。在室溫下24小時(shí)之后，兩相仍為紫色。將混合物在50℃加熱三小時(shí)，此時(shí)上面有機(jī)層失去所有顏色。然后用20％w/w KI(aq)洗滌所述混合物，有機(jī)層經(jīng)MgSO4干燥。GCMS(高分辨氣相色譜，使用30m×0.25mm×0.25μm DB-1柱，以10℃/min從40℃直線升溫至300℃；低分辨MS，EI+模式)分析顯示除甲苯外存在的唯一組分是3，4-二硫雜-1，6-己二酸(MeO2CCH2S)2，m/z 210。
實(shí)施例1a-1f(不存在烷基化氨基甲醛樹(shù)脂；使用不同的氧化劑)
實(shí)施例1a-1f說(shuō)明微膠囊壁組合物的形成，其中所有成壁材料都含硫原子，在成壁過(guò)程中產(chǎn)生二硫單元。一般步驟如下。有機(jī)相由多硫醇化合物的溶液組成。水相由保護(hù)膠體和可選的溶于水中的能使硫醇偶合形成二硫化物的氧化劑組成。用任何傳統(tǒng)的高剪切攪拌器使有機(jī)相分散在水相中直至達(dá)到要求的粒度制成乳液。典型地使用Silverson SL2T攪拌器，以4000-5000rpm攪拌3至5分鐘。在給定溫度下將氧化劑的水溶液加入所述乳液中，將攪拌的混合物再適當(dāng)加熱一段時(shí)間。
實(shí)施例1a(用三碘化鉀作氧化劑)該實(shí)驗(yàn)證明可用碘化鉀作氧化劑由多硫醇化合物制備具有10％(重)壁的微膠囊。使四(3-巰基丙酸)季戊四醇酯(Evans Chemetics以Q43出售)(2.0g)的Fluazifop-p-butyl[(R)-2-(4-((5-三氟甲基)-2-吡啶基)氧基)苯氧基)丙酸丁酯](18.0g)溶液在含40％ Reax 100M(0.8g)的水(19.2g)的水相中乳化。在室溫下將碘化鉀(3.2g)和碘(2.0g)的水(2ml)溶液滴加至攪拌的乳液中。在室溫下繼續(xù)攪拌2小時(shí)，此時(shí)加入碳酸鉀(2.0g)的水(2ml)溶液。得到球形微膠囊，干燥時(shí)保持其結(jié)構(gòu)。
實(shí)施例1b(在室溫下用過(guò)氧化氫作為氧化劑)此實(shí)驗(yàn)證明可用過(guò)氧化氫作氧化劑在堿性pH和環(huán)境溫度下由多硫醇化合物制備堅(jiān)固的微膠囊。在高剪切下使Q43(2.38g)的Solvesso200(12.5g)溶液在由40％Reax 100M(aq)(2.00g)和蒸餾水(15.00g)組成的水相中乳化。將乳液在室溫下攪拌，同時(shí)將過(guò)氧化氫(2ml 100vol.)分批加入，間隔30分鐘每批0.5ml，加完后再攪拌1小時(shí)。pH從9.1降至7.6。蒸煮之前產(chǎn)生的微膠囊是光滑球形的，強(qiáng)度適中，干燥時(shí)無(wú)泄漏，可以相同的干燥特征再懸浮。然后將乳液在53℃蒸煮3小時(shí)，此時(shí)pH從7.6降至4.3。據(jù)信pH下降(溫度升高時(shí)放大)與過(guò)氧化物的熱分解有關(guān)。蒸煮之后，所述微膠囊似乎強(qiáng)度還稍微更高些。
實(shí)施例1c(用過(guò)氧化氫作氧化劑)
此實(shí)驗(yàn)證明可用過(guò)氧化氫作氧化劑在接近中性pH下由多硫醇化合物制備具有10％(重)壁的微膠囊。在高剪切下使四(2-巰基乙酸)季戊四醇酯(2.11g)在Solvesso 200(11.4g)和乙酸乙酯(2.00g)中的溶液在由40％Reax 100M(2.00g)和蒸餾水(15.00g)組成的水相中乳化。加入硫酸使pH降至8。將乳液在50℃下攪拌，同時(shí)分批加入2ml 100vol.H2O2，間隔30分鐘，每批0.5ml。產(chǎn)生的微膠囊是光滑球形的，具有強(qiáng)度適當(dāng)?shù)谋凇?br> 實(shí)施例1d(在低pH下用過(guò)氧化氫作氧化劑)此實(shí)驗(yàn)證明可用過(guò)氧化氫作氧化劑在低pH和環(huán)境溫度下由多硫醇化合物制備適當(dāng)強(qiáng)度的微膠囊。在高剪切下使Q43(2.3g)的Solvesso200(12.6g)溶液在由40％Reax 100M(0.75g)和去離子水(15.5g)組成的水相中乳化。加入硫酸使pH從9.5降至2。將乳液在室溫下攪拌，同時(shí)將過(guò)氧化氫(2ml 100 vol.)分批加入，間隔30分鐘每批0.5ml。將乳液在53℃加熱3小時(shí)，然后加2％ NaHCO3(aq)中和。產(chǎn)生的微膠囊是光滑球形的，強(qiáng)度適當(dāng)。
實(shí)施例1e(用重鉻酸鉀作氧化劑)此實(shí)驗(yàn)證明可用重鉻酸鉀作氧化劑由多硫醇化合物制備具有8％(重)壁的微膠囊。在高剪切下使Q43(1.35g)的Solvesso 200(15.3g)溶液在由40％ Reax 100M(aq)(2.35g)和蒸餾水(17.65g)組成的水相中乳化。將乳液在35℃下攪拌，同時(shí)將0.5N K2Cr2O7(7.3g，保持在35℃以維持溶解度.)與5.1ml c.HCl一起分批加入，重鉻酸鉀每批1.5ml間隔15分鐘，鹽酸每15分鐘1ml(2.5小時(shí)后pH為1)。所述乳液共加熱2.5小時(shí)。產(chǎn)生的微膠囊是球形的，強(qiáng)度較高，干燥時(shí)無(wú)泄漏，可再懸浮于水中。
實(shí)施例1f(用氯化鐵作氧化劑)此實(shí)驗(yàn)證明可用氯化鐵作氧化劑由多硫醇化合物制備具有8％(重)壁的微膠囊。在高剪切下使Q43(1.35g)的Solvesso 200(15.3g)溶液在由Lomar D(0.94g)、蒸餾水(11.06g)和～8g飽和FeCl3溶液(10ml，10％w/w)組成的水相中乳化。將乳液在50℃下攪拌，同時(shí)間隔1小時(shí)加入2×5g剩余FeCl3的洗液(3小時(shí)后pH 0.5)。所述乳液共加熱3小時(shí)。產(chǎn)生的微膠囊是球形的，強(qiáng)度適當(dāng)，干燥時(shí)無(wú)泄漏，可再懸浮于水中。
實(shí)施例2a-2f(存在硫醇化合物和烷基化氨基甲醛樹(shù)脂；氧化劑不同)實(shí)施例2a-2f說(shuō)明微膠囊壁組合物的形成，其中一些成壁材料含有硫原子，一些不含硫原子，在成壁過(guò)程中產(chǎn)生二硫單元。一般步驟如下。有機(jī)相由丁基化脲醛預(yù)聚物和多硫醇化合物的溶液組成。水相由保護(hù)膠體和可選的溶于水中促進(jìn)形成硫醚鍵的催化劑組成。用任何傳統(tǒng)的高剪切攪拌器使有機(jī)相分散在水相中直至達(dá)到要求的粒度制成乳液。在20℃和55℃之間的溫度下在pH≥8下將氧化劑的水溶液加入所述水包油乳液中。pH下降的值與硫羥基與氧化劑之比和氧化劑的性質(zhì)和量有關(guān)。通過(guò)顯微鏡觀察評(píng)價(jià)微膠囊的完整性。適當(dāng)時(shí)，通過(guò)加入硫酸使pH降至約2，將混合物在50℃±5℃加熱一段時(shí)間。
實(shí)施例2a(用KI3作氧化劑)該實(shí)驗(yàn)證明硫醇∶碘之摩爾比為9.6∶1時(shí)，pH從約9.5降至約4.1，形成質(zhì)量較差的壁。加入H2SO4使乳液的pH進(jìn)一步降至約1.7時(shí)，形成質(zhì)量良好的壁。這表明在上述摩爾比下，形成的二硫鍵不足以產(chǎn)生完整的壁，隨后在低pH下多硫醇化合物和預(yù)聚物之間形成硫醚鍵而形成堅(jiān)固的壁。在室溫及高剪切下使Q43(0.70g)和醚化脲醛樹(shù)脂(Cytec以Beetle-80出售)(1.60g)在Aromatic 200(12.5g)中的溶液在由40％ Reax 100M(0.75g)、PetroBAF(來(lái)自Witco的烷基萘磺酸鈉鹽)(0.03g)和蒸餾水(13.5g)組成的水相中乳化。乳液的pH為約9。在室溫下將碘(0.038g)和碘化鉀(0.060g)的水(1.8ml)溶液滴加至乳液中。pH降至4.1。通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察顯示已形成較弱的壁。加入硫酸使pH降至1.7，將混合物在50℃±5℃加熱2小時(shí)。產(chǎn)生的微膠囊有光滑球形的強(qiáng)度好的壁，干燥時(shí)無(wú)泄漏，干燥后可再懸浮于水中。
實(shí)施例2b(用KI3作氧化劑)
該實(shí)驗(yàn)和結(jié)果與實(shí)施例2a類似，但用四(2-巰基乙酸)季戊四醇酯代替Q43。在室溫及高剪切下使四(2-巰基乙酸)季戊四醇酯(0.70g)和Beetle-80(1.60g)在Aromatic 200(12.6g)中的溶液在由40％ Reax100M(0.75g)、PetroBAF(0.03g)和蒸餾水(15.5g)組成的水相中乳化。乳液的pH為約9。在室溫下將碘(0.038g)和碘化鉀(0.060g)的水(1.8ml)溶液滴加至乳液中。pH降至4.2。通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察顯示已形成較弱的壁。加入硫酸使pH降至1.7，將混合物在50℃±5℃加熱2小時(shí)。產(chǎn)生的微膠囊有光滑球形的強(qiáng)度好的壁，干燥時(shí)無(wú)泄漏，干燥后可再懸浮于水中。
實(shí)施例2c(用KI3作氧化劑)該實(shí)驗(yàn)證明硫醇∶碘之摩爾比為5.4∶1時(shí)，pH從約9.5降至約2.4，形成質(zhì)量比較好的壁，表明可能生成二硫基和硫醚基。加入H2SO4使乳液的pH進(jìn)一步降至約1.9時(shí)，在沒(méi)有用于形成硫醚鍵的催化劑存在的情況下形成質(zhì)量良好的壁。在室溫及高剪切下使四(2-巰基乙酸)季戊四醇酯(0.70g)和Beetle-80(1.60g)在Aromatic 200(14.9g)中的溶液在由40％ Reax 100M(0.75g)和蒸餾水(15.5g)組成的水相中乳化。乳液的pH為約9。在室溫下將碘(0.076g)和碘化鉀(0.120g)的水(3.6ml)溶液滴加至乳液中。pH降至2.4。通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察顯示已形成比較強(qiáng)的壁。加入硫酸使pH降至1.9，將混合物在50℃±5℃加熱2小時(shí)。產(chǎn)生的微膠囊有光滑球形的強(qiáng)壁，干燥時(shí)無(wú)泄漏，干燥后可再懸浮于水中。
實(shí)施例2d(用KI3作氧化劑)該實(shí)驗(yàn)與實(shí)施例2c相似，但水相中包含用于形成硫醚鍵的催化劑。在pH 2.4下，形成質(zhì)量比較好的壁。加入H2SO4使乳液的pH進(jìn)一步降至約1.9時(shí)，形成質(zhì)量極好的壁。在室溫及高剪切下使四(2-巰基乙酸)季戊四醇酯(0.70g)和Beetle-80(1.60g)在Aromatic 200(14.9g)中的溶液在由40％ Reax 100M(0.75g)、PetroBAF(0.03g)和蒸餾水(15.5g)組成的水相中乳化。乳液的pH為約9。在室溫下將碘(0.076g)和碘化鉀(0.120g)的水(3.6ml)溶液滴加至乳液中。pH降至2.4。通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察顯示已形成比較強(qiáng)的壁。加入硫酸使pH降至1.9，將混合物在50℃±5℃加熱2小時(shí)。產(chǎn)生的微膠囊有光滑球形的很強(qiáng)的壁，干燥時(shí)無(wú)泄漏，干燥后可再懸浮于水中。
實(shí)施例2e(用KBr、Br2作氧化劑)該實(shí)驗(yàn)證明可以上述與碘相同的方式使用溴。在高剪切下使Q43(0.7g)和Beetle-80樹(shù)脂(1.6g)在Solvesse 200(12.6g)中的溶液在由40％ Reax 100M(aq)(0.75g)、PetroBAF(30mg)和蒸餾水(15.5g)組成的水相中乳化。在室溫下攪拌該乳液，同時(shí)加入5％w/wKBr3(aq)(1.7g，KBr∶Br2之摩爾比為2.4∶1)，此時(shí)pH降至1.8。加完后將乳液在pH 1.8下于50℃加熱5小時(shí)。然后加入5％K2CO3(aq)中和所述乳液。產(chǎn)生的微膠囊是光滑球形的，強(qiáng)度良好，干燥時(shí)無(wú)泄漏，可以相同的干燥特征再懸浮。
實(shí)施例2f(用過(guò)氧化氫作氧化劑)該實(shí)驗(yàn)證明在使用烷基化氨基甲醛樹(shù)脂和四(3-巰基丙酸)季戊四醇酯的微膠囊中用過(guò)氧化氫作氧化劑且使用酸催化劑可相繼形成二硫鍵和硫醚鍵。在高剪切下使Q43(2.3g)和Beetle-80樹(shù)脂(2.3g)在Solvesse 200(10.2g)中的溶液在由40％ Reax 100M(1.13g)、PetroBAF(45mg)和蒸餾水(16.0g)組成的水相中乳化。將此pH 9.3的乳液在室溫下攪拌，同時(shí)將H2O2(100vol，4ml)以30分鐘的間隔分批加入，每批1mL。加入第一批之后溫度從19℃升至21℃，然后在其余添加過(guò)程中保持在20℃。顏色保持乳白色。每批加料之后，pH分別降至8.3、7.3、6.8和6.6。通過(guò)光學(xué)顯微鏡觀察顯示已形成較弱的壁。加完過(guò)氧化氫之后30分鐘，用H2SO4使pH降至1.9，將乳液加熱至50℃ 3小時(shí)，得到質(zhì)量良好的微膠囊。
實(shí)施例3a(使用混合氧化劑)以下實(shí)施例說(shuō)明用混合氧化劑形成含二硫單元的微膠囊壁組合物。成壁材料可都含硫原子，也可一些材料含有硫原子而一些不含硫原子。
實(shí)施例3a(用三碘化鉀和過(guò)氧化氫作氧化劑)
此實(shí)驗(yàn)證明可用氧化試劑的混合物由Q43制備微膠囊，其中用過(guò)氧化氫再生三碘化鉀。在高剪切下使Q43(2.3g)在Solvesse 200(12.5g)中的溶液在由40％ Reax 100M(aq)(2.00g)和蒸餾水(14.25g)組成的水相中乳化。在室溫下攪拌該乳液，同時(shí)滴加入5.4g 5.2％w/w KI3(aq)(KI∶I2之摩爾比為2.4∶1)。在室溫下攪拌2小時(shí)后，pH從9.1降至4.8。混合物的顏色變成淺棕色。然后在室溫下以1小時(shí)的間隔分批加入過(guò)氧化氫(2ml，100vol)，每批1ml，加完后再攪拌半小時(shí)。每次添加過(guò)氧化氫之后，溫度從約18℃升至約21℃，淺棕色變成橙色。一段時(shí)間之后溫度降回約18℃，顏色也恢復(fù)成淺棕色。添加第一批過(guò)氧化氫之后pH升至約6.0。據(jù)信pH、溫度和顏色變化反映了每次添加過(guò)氧化氫之后碘和三碘化鉀的再生。靜置過(guò)夜之后，pH降至4.0，橙色消失。加過(guò)氧化氫之前產(chǎn)生的微膠囊是光滑球形的，但強(qiáng)度較弱，干燥時(shí)破裂。加過(guò)氧化氫之后，微膠囊是光滑球形的，干燥時(shí)無(wú)泄漏，可以相同的干燥特征再懸浮。
實(shí)施例4a(使用預(yù)形成的二硫化物)以下實(shí)施例說(shuō)明含二硫單元的微膠囊壁組合物的形成，其中二硫單元已經(jīng)存在于起始原料中。所述成壁材料可都含硫原子，也可一些材料含有硫原子，一些不含硫原子。
實(shí)施例4a(用2-羥乙基二硫化物作交聯(lián)劑)該實(shí)驗(yàn)證明可由烷基化氨基甲醛樹(shù)脂和2-羥乙基二硫化物制備微膠囊，即二硫單元已經(jīng)存在于起始原料中，2-羥乙基二硫化物的羥基與樹(shù)脂反應(yīng)。在高剪切下使2-羥乙基二硫化物(0.70g)和Beetle-80(1.60g)在Solvesse 200(12.6g)中的溶液在由40％ Reax 100M(aq)(0.75g)、PetroBAF(0.04g)和去離子水(15.5g)組成的水相中乳化。加入H2SO4使pH降至1.9。將乳液在50℃加熱6小時(shí)，然后加入2％ NaHCO3(aq)中和。產(chǎn)生的微膠囊是球形的，強(qiáng)度適當(dāng)。
形成有活性成分的膠囊懸浮體的例證微膠囊的制備用本文所述微膠囊化方法制備含有殺蟲(chóng)劑毒死蜱或氯氟氰菊酯或除草劑丁草敵作為農(nóng)藥的微膠囊懸浮體，其中所述農(nóng)藥被包封在通過(guò)多硫醇化合物的氧化偶合或多硫醇化合物和丁基化脲醛預(yù)聚物的混合物的氧化偶合和界面聚合和縮合相結(jié)合形成的聚合物殼壁中。雖然以下提供的實(shí)施例例舉了包封單一種農(nóng)藥，但本發(fā)明不限于包封單一成分而可包含任何數(shù)量和組合的成分如兩種殺蟲(chóng)劑和一種除草劑(只要它們化學(xué)相容)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)是顯而易見(jiàn)的。
一般步驟如下。有機(jī)相由農(nóng)藥(某些情況下溶于溶劑中)、至少一種多硫醇化合物和可選的丁基化脲醛預(yù)聚物組成。水相由保護(hù)膠體和在許多情況下溶于水中的乳化劑/相轉(zhuǎn)移催化劑組成。用任何傳統(tǒng)的高剪切攪拌器使有機(jī)相分散在水相中直至達(dá)到要求的粒度制成乳液。在室溫下將氧化劑的水溶液加入所述乳液中，將混合物在室溫下攪拌3小時(shí)，然后加熱至50℃±5℃ 3小時(shí)。取出所得膠囊懸浮體，然后用傳統(tǒng)的高剪切攪拌器配入抗微生物劑、懸浮劑和堿的水溶液，使pH升至5.5。
按上述步驟制備包含下列成分的組合物
表3實(shí)施例# 5 6 7 8 910成分 重量(g) 重量(g) 重量(g) 重量(g) 重量(g) 重量(g)丁草敵(工業(yè)級(jí)) 18.0018.0017.9918.0218.0218.01Beetle 80(來(lái)自Cytec的丁基化脲0.42 0.43 0.40 1.02 1.41 n.a醛樹(shù)脂)Q43(來(lái)自Evans Chemetics的四(3- 1.64 1.66 1.59 1.00 0.62 2.02巰基丙酸)季戊四醇酯)Kraftsperse 25M(來(lái)自West Vaco1.0481.0511.05 1.0571.0491.052的木素磺酸鈉鹽保護(hù)膠體)PetroBAF(來(lái)自Witco的烷基萘磺 0.0090.0090.0090.0130.0220.010酸鈉鹽表面活性劑)水 33.1130.5831.7928.5427.6036.02碘化鉀 1.53 0.85 1.16 0.53 0.34 1.72碘 1.52 0.85 1.18 0.52 0.33 1.71碳酸鉀 0.80 0.4530.6230.2820.1740.904Proxel GXL(來(lái)自Avecia的基于 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.120％1，2-苯并異噻唑啉-3-酮的二丙二醇溶液的抗微生物劑)Kelzan(來(lái)自Kelco的黃原膠)n.a 0.30 0.0300.0320.0310.030Attagel 40(來(lái)自Englehard的硅鎂活 n.a. 0.3030.3000.31000304 .0300性粘土)中值粒徑(μm)9.5 8.9 10.2 8.2 8.6 13.6％Q43*80 80 80 50 30 100％KI3#90 50 70 50 50 100*相對(duì)于總壁含量的百分率#相對(duì)于巰基的化學(xué)計(jì)量百分率表4實(shí)施例# 11 1213 14成分 重量(g)重量(g)重量(g)重量(g)丁草敵(工業(yè)級(jí)) 17.98 n.a.n.a. n.a.毒死蜱(工業(yè)級(jí)) n.a.11.711.70 n.a.氯氟氰菊酯(工業(yè)級(jí)) n.a.n.a.n.a. 9.01Aromatic 200(來(lái)自Exxon的溶劑) n.a.6.306.30 9.00Beetle 80 0.390.420.39 0.39Q431.601.581.70 1.60Kraftsperse 25M1.054 n.a.n.a. n.a.Reax 100M(保護(hù)膠體，40％溶液， n.a.2.022.01 2.01來(lái)自WestVaco)水 33.40 25.14 26.17 25.01碘化鉀 1.491.771.76 1.76碘 1.511.751.75 1.75碳酸鉀 0.801 0.954 0.954 0.951Proxel GXL 0.1 0.1 0.1 0.1Kelzan n.a.0.030.035 0.03Attagel 40 n.a.0.300 0.302 0.300中值粒徑(μm) 11.510.79.6 9.2％Q43*80 80 8080％KI3#90 110 110 110*相對(duì)于總壁含量的百分率#相對(duì)于巰基的化學(xué)計(jì)量百分率按上述一般步驟制備組合物，但在室溫下向水包油乳液中加入氧化劑水溶液之后，立即將混合物加熱至50℃±5℃ 3小時(shí)。組合物的成分列于下表中
表5實(shí)施例# 15 16 17 18 192021 22成分重量(g) 重量(g) 重量(g) 重量(g) 重量(g) 重量(g)) 重量(g)重量(g)丁草敵(工業(yè)級(jí)) 18.02 18.0018.0518.00 18.0118.01毒死蜱(工業(yè)級(jí)) n.a. n.a. n.a. n.a.n.a. n.a. 11.60 11.60Aromatic 200n.a. n.a. n.a. n.a.n.a. n.a. 6.326.31Beetle 80 0.42 0.43 0.40 1.031.42 n.a. 0.410.39Q43 1.64 1.65 1.60 1.020.61 2.02 1.611.59Kraftsperse 25M 1.049 1.0521.0651.064 1.0491.06 1.051.07PetroBAF0.009 0.0090.0100.013 0.0200.010 0.009 0.009水 28.57 30.5531.8228.57 27.6436.01 30.58 33.10碘化鉀 1.50 0.85 1.18 0.520.32 1.72 0.831.51碘 1.49 0.85 1.16 0.530.32 1.74 0.851.50碳酸鉀 0.808 0.4510.6220.284 0.1730.905 0.450.801Proxel GXL 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1 0.1Kelzan n.a. 0.0330.0330.031 0.0320.032 0.031 0.030Attagel 40 n.a. 0.3030.300.0300 0.3000.300 0.304 0.302中值粒徑(μm) 9.8 8.3 10.0 9.7 8.0 11.3 10.011.8％Q43*8080 80 50 30 100 80 80％KI3#9050 70 50 50 100 50 90*相對(duì)于總壁含量的百分率#相對(duì)于巰基的化學(xué)計(jì)量百分率標(biāo)準(zhǔn)氨基塑料試樣的制備(沒(méi)有預(yù)形成的二硫鍵或形成二硫鍵的氧化步驟)制備以下標(biāo)準(zhǔn)氨基塑料試樣作為標(biāo)準(zhǔn)與上述實(shí)施例對(duì)比。所述成壁材料不含預(yù)形成的二硫鍵，所述方法也不包括(氧化)形成二硫鍵的步驟。所述標(biāo)準(zhǔn)氨基塑料試樣按上述一般步驟制備，但有以下例外(1)向水相中加入酸化劑使pH降至2，(2)不加氧化劑的水溶液，和(3)所得水包油乳液立即加熱至50℃±5℃ 3小時(shí)。詳盡的工藝步驟描述在USP4,956 129、5,160 529和5,332 584中。組合物的成分列于下面成分重量(g)重量(g)丁草敵(工業(yè)級(jí)) 19.35 n.a.毒死蜱(工業(yè)級(jí)) n.a.17.79Aromatic 200n.a.9.58Beetle 80 1.953.85Q43 0.220.99Reax 100M(40％溶液) 2.265 n.a.Reax 83A(來(lái)自West Vaeo的保護(hù)膠體) n.a..82PetroBAF0.026 0.029硫酸(50％溶液) 0.200.4020.24 26.29Proxel GXL 0.1 0.1Kelzan 0.030 0.061Attagel 40 0.300 0.60中值粒徑(μm) 8.7 9.4％Q43*10 20％KI3#0 0*相對(duì)于總壁含量的百分率#相對(duì)于巰基的化學(xué)計(jì)量百分率體外釋放速率評(píng)價(jià)在水存在下，某些情況下在堿存在下，在體外測(cè)試實(shí)施例5-11和15-20的組合物的釋放速率。將未處理試樣如下處理。將0.1g a.i.丁草敵膠囊懸浮體(CS)用1.5ml水稀釋，在0.8μm濾紙上真空過(guò)濾，在干燥器中放置約1小時(shí)，然后進(jìn)行釋放速率測(cè)量。
如下處理堿處理試樣。將0.1g a.i.丁草敵CS用3ml 0.1M KOH(pH 12.5)或30ml 10mM KOH溶液(pH 11.6)稀釋。試樣滾動(dòng)(rolled)6小時(shí)，在0.8μm濾紙上真空過(guò)濾，在干燥器中放置約1小時(shí)，然后進(jìn)行釋放速率測(cè)量。
用Cahn RH電子天平監(jiān)測(cè)在真空下丁草敵從微膠囊中蒸發(fā)失重的速率。將試樣從干燥器中取出，用剩余的濾紙配平該電子天平的試樣盤。將試樣放在試樣盤上，使之在40℃下平衡10分鐘，然后放在真空下。在圖表記錄器上記錄用封閉在真空下的電子天平測(cè)量的丁草敵重量損失。
下表6中，第4欄的數(shù)據(jù)表明可通過(guò)改變(1)交聯(lián)劑Q43的量、(2)為形成二硫鍵所加入的氧化劑量、和(3)工藝條件(較小程度)，調(diào)節(jié)釋放被包封的活性成分的擴(kuò)散控制速度。第5和6欄的數(shù)據(jù)表明二硫鍵在堿性條件下可被斷裂開(kāi)，從而導(dǎo)致比未引發(fā)的擴(kuò)散控制條件下(第4欄)更快地釋放被包封的活性成分。如表6中所示，標(biāo)準(zhǔn)的氨基塑料微膠囊不含二硫鍵，因此在下面給出的堿性條件下不破裂。
表6-釋放速率數(shù)據(jù)
*相對(duì)于總壁含量的百分率#相對(duì)于巰基的化學(xué)計(jì)量百分率生物評(píng)價(jià)測(cè)試實(shí)施例12、13、21和22的組合物對(duì)以下物種的生物活性豆莢草盲蝽(Lygus hesperus)(刺吸式害蟲(chóng))、和谷實(shí)夜蛾(Helicoverpazea)或煙芽夜蛾(Heliothis virescens)(具有堿性消化道的葉面攝食鱗翅目)。
試驗(yàn)1A.接觸/殘留接觸(物種平莢草盲蝽)試驗(yàn)步驟如下用10個(gè)成蟲(chóng)侵染裝有新鮮綠豆的紙板籠。在PotterTower中以250升/公傾噴灑，每一施用量重復(fù)四次。使原料溶于0.05％X-77/水中。前面試驗(yàn)結(jié)果得到Lorsban 4E的LC50為~220ppm，所以為之選擇600、400、267和178ppm的施用量。CS制劑的結(jié)果通常是在試驗(yàn)初期的高得多的LC50，所以為之選擇2700、1800、1200、800、533ppm的施用量。在1、2、3、4、5、和6天評(píng)定死亡率。
表7中給出LC50(ppm)表7制劑 1天2天 3天4天5天6天Lorsban 4E* 262 253 252258260257實(shí)施例13 211814331245 1253 1218 1199*Dow Chemical生產(chǎn)的毒死蜱濃縮乳液，含4磅毒死蜱/加侖。
該試驗(yàn)表明所述微膠囊表現(xiàn)出良好的防滲性，因此相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)Lorsban 4E來(lái)說(shuō)，改善了對(duì)益蟲(chóng)(非葉面攝食昆蟲(chóng))的保護(hù)。實(shí)施例13中LC50值隨時(shí)間下降是因?yàn)楸话舛舅莉缇徛財(cái)U(kuò)散控制釋放所致。
B.葉面殘留性(物種煙芽夜蛾)試驗(yàn)步驟如下將棉株在軌道噴霧器中以250升/公傾噴灑。前面試驗(yàn)得到Lorsban 4E對(duì)夜蛾的LC50為～75ppm，所以所有制劑都選擇200、100、50和25ppm的的施用量。連續(xù)兩天給植物施藥，每個(gè)制劑測(cè)試四個(gè)施用量，第一天施藥保留在溫室中。第二天，最后一次施藥之后，摘取施藥后的葉子用于侵染。所述侵染作三次重復(fù)，每次重復(fù)用20只昆蟲(chóng)侵染。侵染后2天評(píng)定死亡率。
表8中給出LC50(ppm)表8制劑 0天 2天Lorsban 4E104 --實(shí)施例13 58120——表示由于數(shù)據(jù)不夠而未計(jì)算出LC50該試驗(yàn)表明所述微膠囊壁的二硫鍵在該昆蟲(chóng)的消化道內(nèi)裂開(kāi)，導(dǎo)致與標(biāo)準(zhǔn)Lorsban 4E相當(dāng)?shù)睦ハx(chóng)控制。
試驗(yàn)2A.接觸/殘留接觸(物種豆莢草盲蝽)試驗(yàn)步驟如下以250 l/h噴灑籠中的成年蝽。每種制劑采用5個(gè)施用量，作四次10只昆蟲(chóng)的重復(fù)。在1、2、3、4、5、和6天評(píng)定死亡率。
表9中給出LC50(ppm)表9制劑1天2天3天4天5天6天毒死蜱(工業(yè)級(jí)) 313310311313313325實(shí)施例132209 1158 986836689650該試驗(yàn)證明本發(fā)明微膠囊表現(xiàn)出良好的防滲性，因此相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)級(jí)毒死蜱而言改善了對(duì)益蟲(chóng)的保護(hù)。實(shí)施例13中LC50值隨時(shí)間下降是因?yàn)楸话舛舅莉缇徛財(cái)U(kuò)散控制釋放所致。
B.葉面殘留性(物種谷實(shí)夜蛾)試驗(yàn)步驟如下所述鱗翅目一齡葉面法的目標(biāo)是谷實(shí)夜蛾。將摘取的棉葉在Potter Tower中以250 l/h噴灑。在施藥后葉片上侵染新生幼蟲(chóng)。每種制劑采用3個(gè)施用量，進(jìn)行18只昆蟲(chóng)的三次重復(fù)。在1、2和3天評(píng)定死亡率。表10中給出LC50(ppm)
表10制劑1天 2天 3天工業(yè)級(jí)毒死蜱9.8 8.6 12.2實(shí)施例1313.912.811.1該試驗(yàn)證明所述微膠囊壁的二硫鍵在該昆蟲(chóng)的消化道內(nèi)斷裂開(kāi)，導(dǎo)致與標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)級(jí)毒死蜱相當(dāng)?shù)睦ハx(chóng)控制。
試驗(yàn)3葉面殘留性(物種谷實(shí)夜蛾)試驗(yàn)步驟如下所述鱗翅目一齡葉面法的目標(biāo)是谷實(shí)夜蛾。將摘取的棉葉在Potter Tower中以250 l/h噴灑。在施藥后葉片上侵染新生幼蟲(chóng)。每種制劑采用3個(gè)施用量，進(jìn)行15只昆蟲(chóng)的四次重復(fù)。在第2天評(píng)定死亡率。表11中給出LC50(ppm)表11制劑 ％Q43％KI3 LC50注釋Lorsban 4E0 0 14.5標(biāo)準(zhǔn)-乳油毒死蜱CS 10 0 96.4標(biāo)準(zhǔn)-氨基塑料微膠囊實(shí)施例12 80 110 8.4＞90％二硫鍵實(shí)施例13 80 110 14.7 ＞90％二硫鍵實(shí)施例21 80 50 17.2 50％二硫鍵實(shí)施例22 80 90 14.3 90％二硫鍵該試驗(yàn)證明所述微膠囊壁的二硫鍵在該昆蟲(chóng)的消化道內(nèi)斷裂開(kāi)，導(dǎo)致與標(biāo)準(zhǔn)的Lorsban 4E相當(dāng)?shù)睦ハx(chóng)控制。所述標(biāo)準(zhǔn)氨基塑料制劑不含二硫鍵，因而預(yù)計(jì)在昆蟲(chóng)的消化道內(nèi)不會(huì)破裂，如其LC50值所反映的那樣。
雖然已結(jié)合具體實(shí)施方案描述本發(fā)明，但其細(xì)節(jié)不應(yīng)解釋為限制，顯然可在不背離本發(fā)明精神和范圍的情況下對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種等同替代、變化和修改，應(yīng)理解這些等同實(shí)施方案都應(yīng)包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微膠囊，包括基本上不溶于水并包封在含二硫鍵的聚合物樹(shù)脂的固體可滲透殼內(nèi)的液體芯物質(zhì)。
2.權(quán)利要求1的微膠囊，其中所述液體芯物質(zhì)是一種或多種農(nóng)藥。
3.權(quán)利要求2的微膠囊，其中所述農(nóng)藥是至少一種或多種殺蟲(chóng)劑。
4.權(quán)利要求3的微膠囊，其中至少一種殺蟲(chóng)劑是擬除蟲(chóng)菊酯。
5.權(quán)利要求4的微膠囊，其中所述擬除蟲(chóng)菊酯是氯氟氰菊酯。
6.權(quán)利要求3的微膠囊，其中至少一種殺蟲(chóng)劑是有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑。
7.權(quán)利要求6的微膠囊，其中所述有機(jī)磷殺蟲(chóng)劑是毒死蜱。
8.權(quán)利要求2的微膠囊，其中所述農(nóng)藥是至少一種或多種除草劑。
9.權(quán)利要求8的微膠囊，其中至少一種除草劑是丁草敵。
10.權(quán)利要求2的微膠囊，其中所述農(nóng)藥是溶于溶劑中的固體農(nóng)藥。
11.權(quán)利要求1的微膠囊，其中所述液態(tài)芯物質(zhì)還包括分散在所述液態(tài)芯內(nèi)的固體紫外線防護(hù)劑。
12.一種能變速釋放包封在微膠囊內(nèi)的物質(zhì)的微膠囊，其中所述微膠囊的壁包含具有一或多個(gè)二硫鍵的化合物。
13.權(quán)利要求12的微膠囊，其中所述被包封物質(zhì)在不導(dǎo)致所述二硫鍵斷裂開(kāi)的環(huán)境中通過(guò)跨越膠囊壁的擴(kuò)散逐漸釋放。
14.權(quán)利要求12的微膠囊，其中所述微膠囊的周圍環(huán)境條件導(dǎo)致所述二硫鍵斷裂開(kāi)從而使被包封物質(zhì)快速釋放。
15.一種在其壁內(nèi)具有二硫鍵的微膠囊的制備方法，包括(a)制備包含待包封物質(zhì)和成壁材料的有機(jī)相；(b)形成所述有機(jī)相在連續(xù)水相中的乳液，其中所述乳液還包含分散在整個(gè)所述水相中的所述有機(jī)相的離散液滴；和(c)導(dǎo)致成壁從而使所述有機(jī)相離散液滴轉(zhuǎn)化成微膠囊。
16.權(quán)利要求15的方法，其中所述成壁材料溶于所述有機(jī)相。
17.權(quán)利要求15的方法，其中所述成壁材料包含至少一種或多種交聯(lián)劑。
18.權(quán)利要求17的方法，其中至少一種交聯(lián)劑是多硫醇化合物。
19.權(quán)利要求18的方法，其中所述多硫醇化合物是含硫羥基的酯。
20.權(quán)利要求18的方法，其中所述多硫醇化合物是含硫羥基的酰胺。
21.權(quán)利要求17的方法，其中所述成壁材料還包含烷基化氨基甲醛預(yù)聚物。
22.權(quán)利要求21的方法，其中所述氨基預(yù)聚物是脲醛預(yù)聚物。
23.權(quán)利要求21的方法，還包括使所述氨基預(yù)聚物與所述多硫醇化合物交聯(lián)。
24.權(quán)利要求23的方法，還包括在與氨基預(yù)聚物交聯(lián)之前由多硫醇化合物形成二硫鍵。
25.權(quán)利要求23的方法，還包括在與多硫醇化合物交聯(lián)的同時(shí)形成二硫鍵。
26.權(quán)利要求15的方法，其中所述水相還包含至少一種能在與所述有機(jī)/水相界面相鄰的有機(jī)相中使硫醇偶合形成二硫鍵的氧化劑。
27.權(quán)利要求26的方法，其中所述水相還包含能在有機(jī)相中使硫醇偶合形成二硫鍵的氧化劑的混合物。
28.權(quán)利要求26的方法，其中所述氧化劑選自碘、氯化鐵、過(guò)氧化氫和重鉻酸鉀。
29.權(quán)利要求26的方法，其中所述氧化劑在5℃-70℃的溫度下加入。
30.權(quán)利要求29的方法，其中所述氧化劑在20℃-50℃的溫度下加入。
31.權(quán)利要求26的方法，還包括在酸性溶液中進(jìn)行氧化。
32.權(quán)利要求26的方法，還包括在中性或高于中性的pH的溶液中進(jìn)行氧化。
33.權(quán)利要求15的方法，其中所述水相包含保護(hù)性膠體。
34.權(quán)利要求21的方法，其中所述水相還包含能促進(jìn)形成硫醚鍵的催化劑。
35.權(quán)利要求15的方法，還包括通過(guò)多官能醇與含硫羥基的羧酸衍生物反應(yīng)得到含硫羥基的酯預(yù)先制備成壁材料，其中所述反應(yīng)具有下式其中R’為H或烷基或芳基，Z為烴基或芳基-烴基，Y為含兩個(gè)或多個(gè)羥基的烴基單元。
36.權(quán)利要求15的方法，還包括通過(guò)多官能胺分子與含硫羥基的羧酸衍生物反應(yīng)得到含硫羥基的酰胺預(yù)先制備成壁材料，其中所述反應(yīng)具有下式其中R’為H或烷基或芳基，Z為烴基或芳基-烴基，Y為含兩個(gè)或多個(gè)胺基或一個(gè)胺基和一或多個(gè)醇基的烴基單元，并且n為1或2。
37.權(quán)利要求15的方法，還包括在形成乳液之前將至少一種氧化劑加入所述水相中。
38.權(quán)利要求15的方法，還包括在形成乳液之后將至少一種氧化劑加入所述水相中。
39.權(quán)利要求15的方法，還包括在形成乳液之前和之后向所述水相中加入至少一種氧化劑。
40.權(quán)利要求15的方法，還包括在形成乳液之前向所述水相中加入至少一種氧化劑，和在形成乳液之后加入第二氧化劑。
41.一種使基本上不溶于水的物質(zhì)在多孔殼內(nèi)微膠囊化的方法，包括(a)制備有機(jī)相，所述有機(jī)相包括待包封物質(zhì)和成壁材料，其中所述成壁材料是至少一種能形成或具有二硫鍵的化合物；(b)形成所述有機(jī)相在水相中的乳液；和(c)使形成二硫鍵和/或縮合，使所述成壁材料固化從而膠囊化所述基本上不溶于水的物質(zhì)。
42.權(quán)利要求41的方法，其中所述成壁材料還包含烷基化氨基甲醛樹(shù)脂。
43.權(quán)利要求42的方法，還包括向所述乳液中加入酸化劑使所述乳液的pH在約0至約4之間保持足夠長(zhǎng)時(shí)間以基本上完成縮合和/或形成二硫鍵。
44.權(quán)利要求41的方法，其中所述化合物已經(jīng)具有二硫鍵。
45.權(quán)利要求41的方法，其中所述化合物具有至少一個(gè)硫羥基，并且能形成二硫鍵。
46.權(quán)利要求45的方法，其中所述水相包含能使硫醇偶合成二硫化物的氧化劑。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種新穎的微膠囊,它包含基本上不溶于水并且包封在含二硫鍵的聚合物樹(shù)脂的固體可滲透殼內(nèi)的液體芯物質(zhì)。還公開(kāi)了制備這種微膠囊的方法。
文檔編號(hào)A01N47/12GK1367714SQ0081108
公開(kāi)日2002年9月4日 申請(qǐng)日期2000年9月4日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月10日
發(fā)明者H·B·舍爾, J·E·范考朋哈根, I·M·舍里, R·弗羅斯, P·維德, F·G·P·葉爾利, D·B·舍里 申請(qǐng)人:辛根塔有限公司