農藥微膠囊化是減少環(huán)境污染、防止有效成分受到外界因素干擾，提高藥效的一種有效方法。

目前，常見的有關農藥微膠囊的制備以界面聚合法、原位聚合法、凝聚法和溶劑揮發(fā)法為主，其中界面聚合法最為常見。

界面聚合法通常使用機械攪拌釜式反應器，其具有一定的局限性。由于工藝放大效應和反應的不均勻性，顆粒尺寸大小分布難以精確調整，導致批次之間的重復性差，產品的穩(wěn)定性低，緩釋行為的可控性低。

連續(xù)流技術可以利用流動液體的剪切力將另一種流動的不相容液體分散成微小液滴，隨后這些液滴在微通道中凝固形成顆粒。

微通道反應器具有以下優(yōu)點，非常適合微膠囊的制備。

• 高效傳質和傳熱，有利于物料/顆粒的均勻分散和穩(wěn)定性；

• 通道尺寸小，精確控制反應參數(shù)從而實現(xiàn)對膠囊尺寸、孔隙率、表面形態(tài)等的控制，進一步實現(xiàn)其殼厚及藥效緩釋行為；

• 操作簡單擴展性大、清洗方便；

• 康寧AFR無放大效應，可以滿足工業(yè)化生產要求；

• 有利于提高實驗室到工業(yè)化生產過程的效率和產品質量穩(wěn)定性。

12月6日南京林業(yè)大學的顧曉利教授課題組發(fā)表在ACS期刊上的“基于微通道技術，采用4,4-亞甲基二苯二異氰酸酯(MDI)和乙二胺(EDA)界面聚合法制備了二甲戊樂靈微膠囊"，相信可以為讀者帶來一定的啟發(fā)。

作者研究結果表明，在康寧AFR“心型"微通道反應器中制備的二甲戊樂靈微膠囊表面光滑、單分散性好、包封率高（96.7%），并具有良好的熱穩(wěn)定性。

圖1. 二甲戊樂靈微膠囊的形成機理

當分散相流體（將100g二甲戊樂靈加熱至60°C以*熔化，并與5g二苯基甲烷-4,4'-二異氰酸酯(MDI)均勻混合）與微通道I中的連續(xù)相流體（90°C下，將5g聚乙烯醇（PVA）和5g表面活性劑SP-27001（苯乙烯馬來酸酐共聚物的酯化合物））溶解在90g的去離子水中）接觸時，分散相在剪切和擠壓力的作用下迅速分散成微小的液滴。

同時，在表面活性劑的乳化作用下，得到了由二甲戊樂靈和MDI連續(xù)相組成的穩(wěn)定乳化液滴。

2. 微反應II中聚脲殼的形成

在進入微通道II后，液滴內的MDI和水溶液中的乙二胺（EDA）在液滴界面上進行界面聚合反應，在二甲戊樂靈核周圍固化形成均勻的聚脲殼。

圖2. 聚脲殼形成的反應方程

聚脲殼形成的反應方程如上圖所示。聚脲的合成是基于MDI中異氰酸基和EDA中氨基。當水包油(O/W)乳液與EDA水溶液接觸時，分散相的MDI單體向油?水界面擴散，與EDA單體在很短的時間內反應形成聚脲。

生成的聚脲在表面沉淀，逐漸形成包裹液滴的球形薄膜。隨著聚合過程的進行，分子鏈的長度增加，積累了更多的聚脲，增加了膜層的厚度，最終成為完整的聚脲殼。

3. 交聯(lián)反應形成微膠囊

此外，聚脲分子之間可以同時發(fā)生交聯(lián)反應，這使聚脲殼更加緊湊和完整。

圖3. 微膠囊形成過程機理簡圖

• 本研究中由于MDI和EDA的高反應性，即使在液滴*形成之前，殼體也可能立即生成，會導致微通道堵塞。為了克服這個問題，含有MDI的分散相和連續(xù)相通過兩個柱塞泵注入微通道I，EDA水溶液通過另一個柱塞泵注入微通道II；

• 連續(xù)相（Qc）、分散相（Qd）和EDA水溶液（Qs）的流速分別優(yōu)化為5、5和0.5 mL/min。微通道反應器的溫度保持在65°C，流體在微通道中的停留時間為30分鐘；

• 外殼生長完成后，經(jīng)過洗滌和干燥，最終獲得的二甲戊靈微膠囊產品為水懸浮液形式；

• 由于形成的乳液可以在較寬的工藝參數(shù)范圍內保持穩(wěn)定，因此對連續(xù)相和EDA水溶液的流速進行微調，以制備具有不同尺寸和形態(tài)的微膠囊；

• 作者預測，由于避免了使用有毒的有機溶劑，二甲戊樂靈微膠囊更加環(huán)保，作為一種創(chuàng)新的控釋制劑，且對寬葉雜草的抑制效果更佳，具有巨大的市場潛力，可以取代現(xiàn)有市場上二甲戊樂靈EC在農業(yè)中的應用。