【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及农业，具体涉及一种具有环境响应控释的农药负载凝胶的制备方法。
技术介绍
1、农药在使用过程中，受环境条件、界面性质、施药器械的水平等影响，会产生飘移、弹跳、淋溶等现象，造成农药利用率降低。据统计，全球每年使用农药的总量接近600多万吨，但是这些农药的使用效率不足40％，高于60％的农药溶液通过浇灌、喷洒、叶面弹跳或被雨水冲刷等方式滚落在周围的环境中。而且制剂喷洒后由于水解、光解或者生物降解等作用导致有效成分浓度迅速下降，对有害动植物的利用率还不足0.1％，因此必须重复施药才能达到理想的防治效果。在造成物质相当大的浪费同时还导致整个生态系统中农药残留量增加，随之引起水体、土壤、大气的污染，破坏生态环境。农药缓释颗粒剂可以使活性成分以缓慢或可控速率释放到环境中，从而在减少杀虫剂的使用量、降低对非目标生物的毒性和减少环境负荷的同时实现病虫害防治。
2、聚谷氨酸(γ-pga)是微生物利用l-谷氨酸和d-谷氨酸单体通过γ-酰胺键聚合而成的一种阴离子多肽型聚合物，是部分微生物自身分泌的一种保护荚膜。近年来的研究发现，聚谷氨酸水凝胶除具有亲水性好、溶胀率高、生物相容性好、可生物降解等特点外，也可有效屏蔽光辐射，缓解光老化。因此，聚谷氨酸有望作为农药缓释凝胶的主体材料来减少农药在实际应用中的光降解。
3、纤维素及其衍生物(如羧甲基纤维素)是一大类可再生天然高分子材料，具有良好的生物降解性，且资源丰富、种类繁多、价格便宜，已广泛应用于农药缓释领域。羧甲基纤维素是纤维素经过羧甲基化反应后生成的衍生物，含有大量的
技术实现思路
1、专利技术目的：为了解决上述技术问题，本专利技术公开了一种具有环境响应控释的农药负载凝胶的制备方法，包括以下步骤：
2、(1)凝胶颗粒的制备：将膨润土、γ-聚谷氨酸和羧甲基纤维素加入去离子水中，搅拌至完全混合均匀得的混合液，加入三氯化铁溶液，继续搅拌反应，将产物离心水洗干燥至含水量≤5％后得到凝胶颗粒；
3、(2)农药活性成分溶液的制备：将农药活性成分加入溶有吐温80的水/有机溶液的混合溶液中搅拌均匀后得到农药活性成分溶液；
4、(3)负载农药活性成分凝胶制备：将步骤(1)中得到的凝胶颗粒加入步骤(2)中配制的农药活性成分溶液中反应0.2-2h后分离干燥即得到农药负载凝胶，凝胶颗粒尺寸为5-25μm。
5、在一种实施方式中，步骤(3)中，所述的分离干燥为将产物离心水洗若干次后60℃左右干燥至含水量≤5％后得到凝胶颗粒。
6、其中，步骤(1)中，膨润土占混合液总质量的2％，γ-聚谷氨酸占混合液总质量的1-5％，羧甲基纤维素占混合液总质量的1-5％。
7、三氯化铁的加入量为使反应体系中三氯化铁质量百分比为0.1-0.8％。
8、其中，所述γ-聚谷氨酸为γ-聚谷氨酸纯品或者γ-聚谷氨酸盐；其中，γ-聚谷氨酸的数均分子量为1000-3000kda。
9、步骤(1)中，膨润土、γ-聚谷氨酸和羧甲基纤维素加入去离子水中后，在室温条件下1000r/min下搅拌得到混合液，加入三氯化铁溶液，继续室温搅拌反应0.5-1h。
10、步骤(1)中，产物离心水洗3-4次后60-80℃干燥至含水量<5％后得到凝胶颗粒，离心条件为5000-6000rpm，每次10-20min。
11、优选地，所步骤(2)中，所述农药活性成分为农药活性成分为噻虫嗪、乙草胺或嘧菌酯中的一种，其较好的水溶性可保证在载体中分散均匀，而且可通过与载体中羧甲基纤维素和γ-聚谷氨酸通过亲水作用结合。其他水溶性较好的农药也可适用本专利技术所述的凝胶载体。
12、所述农药活性成分溶液中农药活性成分含量为2-5mg/ml。
13、其中，所述步骤(2)中有机溶剂为乙醇，水与有机溶剂的体积比为1:1，吐温80的含量为水和有机溶液的混合溶液质量的0.4-0.6％，优选地为0.5％
14、所述农药活性成分溶液与凝胶颗粒的质量比为10:1-50:1。
15、有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有如下优势：
16、(1)本专利技术所述农药负载凝胶以羧甲基纤维素和聚谷氨酸为主体材料，两种天然高分子都含有大量羧基，因此在碱性条件下，两种高分子会带有高密度负电荷，产生静电斥力，从而使凝胶的溶胀率显著增大，药物释放速率加快，除此之外，凝胶与药物之间的非共价相互作用主要是范德华键和氢键，这些非共价作用随温度升高而降低，有利于农药释放，因此凝胶网络在温度增大时吸收水分，凝胶内外化学势的平衡过程可以释放农药；而随着温度降低，凝胶塌陷形成坚硬颗粒状的紧凑结构，限制农药释放。因此本专利技术所述农药负载凝胶是一种能对ph、温度等环境因素响应，主动触发控制释放和被动缓慢释放相结合的智能化凝胶载体；
17、(2)聚谷氨酸(γ-pga)是微生物利用l-谷氨酸和d-谷氨酸单体通过γ-酰胺键聚合而成的一种阴离子多肽型聚合物，是部分微生物自身分泌的一种保护荚膜，近年来的研究发现，聚谷氨酸水凝胶除具有亲水性好、溶胀率高、生物相容性好、可生物降解等特点外，也可有效屏蔽光辐射，缓解光老化。因此，将聚谷氨酸作为农药缓释凝胶的主体材料可有效减少农药的光降解，从而提高农药的应用效果。此外，载体所用原料来源广泛、易得到，本专利技术工艺简单，可操作性强，综合利用成本低，是一种无公害、绿色环保产品；
18、(3)天然高分子凝胶具有亲水性好，溶胀率高以及可生物降解的优点，但这也导致凝胶内药物释放速率过快，影响农药的长效抗病虫害效果。膨润土资源丰富、廉价易得、环境相容性好，对不同结构和性质农药都具有较好的吸附能力。将膨润土和天然高分子凝胶有机结合在有效降低成本的同时，也解决了凝胶缓释速率过快的问题；、
19、(4)本专利技术制备得到的凝胶颗粒尺寸为5-25μm，该尺寸范围可在不影响农药在土壤环境中流动性的前提下改善农药的缓释效果，通过调节制备过程中搅拌速率与三氯化铁添加量可以对粒径进行调控。
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1.一种具有环境响应控释的农药负载凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，膨润土占混合液总质量的1-2%，γ-聚谷氨酸占混合液总质量的1-5%，羧甲基纤维素占混合液总质量的1-5%。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，三氯化铁的加入量为使反应体系中三氯化铁质量百分比为0.1-0.8%。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述γ-聚谷氨酸为γ-聚谷氨酸纯品或者γ-聚谷氨酸盐；其中，γ-聚谷氨酸的数均分子量为1000-3000 kDa。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，膨润土、γ-聚谷氨酸和羧甲基纤维素加入去离子水中后，在室温条件下1000 r/min下搅拌得到混合液，加入三氯化铁溶液，继续室温搅拌反应0.5-1 h。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，产物离心水洗3-4次后在60-80℃下干燥至含水量≤5%后得到凝胶颗粒，离心条件为5000-6000 rpm，每次10 -20min。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所步骤（2）中，所述农药活性成分为噻虫嗪、乙草胺或嘧菌酯中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述农药活性成分溶液中农药活性成分含量为2-5 mg/mL。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中有机溶剂为乙醇，水与有机溶剂的体积比为1:1~1:5，吐温80的含量为水和有机溶液的混合溶液质量的0.4-0.6%。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述农药活性成分溶液与凝胶颗粒的质量比为10:1-50:1。
...【技术特征摘要】
1.一种具有环境响应控释的农药负载凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，膨润土占混合液总质量的1-2%，γ-聚谷氨酸占混合液总质量的1-5%，羧甲基纤维素占混合液总质量的1-5%。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，三氯化铁的加入量为使反应体系中三氯化铁质量百分比为0.1-0.8%。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述γ-聚谷氨酸为γ-聚谷氨酸纯品或者γ-聚谷氨酸盐；其中，γ-聚谷氨酸的数均分子量为1000-3000 kda。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，膨润土、γ-聚谷氨酸和羧甲基纤维素加入去离子水中后，在室温条件下1000 r/min下搅拌得到混合液，加入三氯化铁溶液，继续室温搅拌反应0.5-1...
【专利技术属性】
技术研发人员：冯小海，方建祥，万传宝，陈浩，许宗奇，
申请(专利权)人：轩凯生物科技山东有限公司，
类型：发明
国别省市：
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