[发明专利]一种亲水凝胶包覆型农药制品及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种亲水凝胶包覆型农药制品(HGC‑农药)及其制备方法和应用。该方法采用淀粉为基材，以部分中和丙烯酸盐以及丙烯酰胺为单体，以N,N‑亚甲基双丙烯酰胺交联剂，将农药活性成分以乳液或水溶液方式引入自由基聚合反应体系。反应产物经冷冻干燥后得到亲水凝胶包覆型农药制品，并将其与传统农药的基质引入法相结合，可在提高农药利用效率的同时，消减农药土壤总残留10％～40％，并可在一定程度上控制农药面源污染的扩散。

技术领域

本发明涉及一种基于亲水凝胶包覆技术的农药污染消减与控制新方法，具体涉及一种亲水凝胶包覆型农药制品及其制备方法和应用。

背景技术

我国粮食生产保持持续增长，农药做出了不容忽视的重要贡献。然而，化学农药的大量过量使用虽有利于农作物产量的提高，却破坏了农业生态系统的内禀控制作用，诱发有害生物的抗药性，促使加大用药量并形成恶性循环，进而严重威胁着我国农产品的质量安全、生态环境安全和人类健康。在此背景下，化学农药减量控施机理与调控机制，以及农药残留消减关键技术研究已经成为我国农业“转方式、调结构”，保障我国粮食安全和生态安全的重要战略需求之一。“农药减量增效”的关键主要包括两个方面：一是高效低毒环境友好型新农药的创制，二是现有优质农药的剂型与施药技术改良。然而，由于新药创制的开发时间长，费用高，且获得符合各种要求的先导化合物的几率极低。相对而言，对于现有优质农药品种进行物理化学性能改良，开发各种新的剂型和替代施用技术，在最大限度发挥效用的同时，降低其环境与健康风险，已经成为国内外农药开发与应用领域的重点发展方向之一。

凝胶包覆型农药是一类基于农药控-缓释理论的高分子材料-农药活性分子复合物，主要通过高分子化合物与农药活性分子之间的相互作用来控制农药活性分子在生态环境中的释放、迁移转化、残留和生物积累。凝胶包覆农药的结构基础是一种具有超强亲水能力的高分子凝胶，这类大分子在空间结构上呈现互穿网络型三维立体聚合物，其分子链上存在大量的-NH₂、-COOH等亲水性功能基团，可以与农药分子之间通过范德华力、氢键、离子键甚至共价键等产生相互作用，控制农药有效成分在特定的系统内对特定的靶标，按照预先设定的浓度、时间和空间持续释放；此外，根据亲水凝胶包覆型农药的分子特性，其凝胶分子量上的大量强亲水性基团，亦可能通过氢键、范德华力、共价键、离子键以及分子趋向等作用影响农药活性分子与环境介质之间的相互作用，进而影响农药活性分子在生态环境中的吸附解吸、吸收运转、迁移淋溶、代谢/降解转化、生物富集与环境持留等行为规律。

因此，本发明中所涉及的亲水凝胶包覆型农药制备可为减少化学农药环境污染提供一种新的途径，具有重要的科学价值和现实意义。

发明内容

本发明目的是提供一种基于亲水凝胶包覆技术的农药污染消减与控制新方法。

本发明采用的技术方案是：

本发明的亲水凝胶包覆型农药制品的制备方法包括如下步骤：

(1)淀粉加入去离子水在N₂保护下进行糊化，去离子水用量为10～30ml/g淀粉，得到糊化淀粉；

(2)在糊化淀粉中加入单体，所述单体为丙烯酸盐和丙烯酰胺，所述的丙烯酸盐为丙烯酸与氢氧化钠或氢氧化钾部分中和产物，丙烯酸盐用量以丙烯酸质量计为淀粉质量的0.8～1.5倍；丙烯酰胺单体用量为淀粉质量的0.8～1.5倍；

(3)加入交联剂，其用量为单体摩尔用量的3‰～15‰；加入引发剂，引发剂用量为单体摩尔量的0.5％～2％；

(4)以乳液或水溶液的方式引入农药有效成分；

(5)通过自由基聚合反应进行亲水凝胶包覆型农药制品的制备，聚合温度为50～80℃，反应时间为1～5h，反应结束后采用冷冻干燥法干燥。

优选的，所述的步骤(1)的糊化温度为60～90℃，糊化时间为15～75分钟。