第一章農(nóng)藥加工的基本概念與原理

1、第一章 農(nóng)藥加工的基本概念與原理第一節(jié) 農(nóng)藥加工的基本概念1.農(nóng)藥加工2.農(nóng)藥劑型加工的意義3.農(nóng)藥劑型加工的主要影響因素第二節(jié) 農(nóng)藥加工的基本原理1.農(nóng)藥加工和使用中的潤濕原理2.農(nóng)藥加工和使用中的分散原理3.農(nóng)藥加工和使用中的乳化原理4.農(nóng)藥加工與使用中的增溶原理5.農(nóng)藥加工與使用中的控制釋放技術6.農(nóng)藥加工和使用中的起泡和消泡原理本章難點和重點 要求了解農(nóng)藥劑型加工的作用和意義，掌握農(nóng)藥劑型加工過程中所涉及的基本原理。 難點難點：農(nóng)藥加工與使用中的潤濕原理、分散原理、乳化原理、增溶原理、控制釋放技術、起泡和消泡原理。 重點重點：農(nóng)藥劑型加工的意義，農(nóng)藥劑型加工的主要影響因素。 概念概念：

2、原藥、制劑、控制釋放制劑、農(nóng)藥乳化劑、臨界膠束濃度、農(nóng)藥加工、農(nóng)藥劑型 。第一節(jié) 農(nóng)藥加工的基本概念1.農(nóng)藥加工相關概念2.農(nóng)藥劑型加工的意義3.農(nóng)藥劑型加工的主要影響因素農(nóng)藥加工相關概念 由專門的化工廠生產(chǎn)合成未經(jīng)過加工的農(nóng)藥稱技術級原藥。固體狀態(tài)的原藥稱為原粉，液體狀態(tài)的原藥稱為原油。在原藥中加入適當?shù)妮o助劑，制成便于使用的形態(tài)的過程叫農(nóng)藥加工。加工后的農(nóng)藥具有一定的形態(tài)、組成及規(guī)格的農(nóng)藥稱之為農(nóng)藥制劑。農(nóng)藥制劑我國國家標準規(guī)定應有三部分組成，其順序為有效成分的質量百分含量數(shù)、有效成分的通用名稱及劑型。例如20%三唑磷乳油。農(nóng)藥劑型加工的意義a. 稀釋作用 能將高濃度的原藥稀釋至對有害生物

3、有毒，而對農(nóng)作物、牲畜、鳥、魚類以及自然環(huán)境不造成危害的程度。b. 優(yōu)化生物活性 能使農(nóng)藥獲得特定的物理性能和質量規(guī)格，這樣的農(nóng)藥噴撒到作物靶標上，能夠均勻分布、牢固地黏著，并有較高的沉積率，最終表現(xiàn)為良好的防治效果。c. 高毒農(nóng)藥低毒化 通過加工，能將高毒農(nóng)藥加工成低毒劑型及其制劑，以提高施藥者的安全性。d. 提高原藥儲存期的穩(wěn)定性以獲得良好的“貨架壽命”。e. 擴大使用方式和用途 通過加工，能使一種原藥加工成多種劑型及制劑，擴大使用方式和用途，方便用戶。f. 控制原藥釋放速度 加工成緩釋劑，可控制有效成分緩慢釋放，提高對施藥者和天敵的安全性，減少對環(huán)境的污染。并能控制持效期，減少施藥次數(shù)，

4、節(jié)約用藥。g. 混合制劑具有增效、兼治、延緩抗藥性發(fā)展，提高安全性的作用。農(nóng)藥劑型加工的主要影響因素a.農(nóng)藥的物理特性（形態(tài)、熔點、溶解度、揮發(fā)度）和化學特性（水解穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性）；b.有害生物的特性；c.使用技術的要求，使用方法和噴藥器具不同，選擇的劑型也不同；d.植物的局部生態(tài)條件影響劑型的選擇；e.經(jīng)濟效益，要考慮加工成本及市場競爭力。農(nóng)藥的溶解性和物態(tài)與其劑型形態(tài)的相關性常見農(nóng)藥劑型形態(tài)和使用形態(tài)第二節(jié) 農(nóng)藥加工的基本原理1.常識性問題2.農(nóng)藥加工和使用中的潤濕原理3.農(nóng)藥加工和使用中的分散原理4.農(nóng)藥加工和使用中的乳化原理5.農(nóng)藥加工與使用中的增溶原理6.農(nóng)藥加工與使用中的控制釋放

5、技術7.農(nóng)藥加工和使用中的起泡和消泡原理助劑的概念與分類 農(nóng)藥助劑又稱為農(nóng)藥輔助劑,是農(nóng)藥制劑加工和應用中使用的除農(nóng)藥原藥之外的其他輔助物的總稱。它是用來改善農(nóng)藥理化性質和使用性能的輔助物質。習慣上，暫不包括常用的稀釋劑水以及某些除草劑配套用的安全劑或解毒劑。一般來說，農(nóng)藥助劑本身無生物活性，但能增強農(nóng)藥的防治效果。 農(nóng)藥助劑種類繁多（約1200多種），至今也無統(tǒng)一的國際命名原則和分類。本書我們特別推薦農(nóng)藥助劑的表面活性劑分類法。將現(xiàn)有助劑分為表面活性劑（包括天然的和合成的）和非表面活性劑兩大類。按此分類法，屬于或基本屬于表面活性劑類的農(nóng)藥助劑有：分散劑、乳化劑、潤濕劑、滲透劑、展著劑、黏著劑

6、、摻合劑、防漂移劑、發(fā)泡劑、消泡劑、增黏劑、觸變劑、穩(wěn)定劑、抗凝聚劑等。屬于或基本屬于非表面活性劑類的農(nóng)藥助劑有：稀釋劑、溶劑、助溶劑、載體、填料、防靜電劑、抗結塊劑、藥害減輕劑、抗凍劑、pH 調節(jié)劑、推進劑和增效劑等。農(nóng)藥助劑的基本性能易于農(nóng)藥制劑加工，有助發(fā)揮藥效；實際使用中對作物安全，對人、畜、生態(tài)系統(tǒng)毒性小，對天敵安全，無害；穩(wěn)定性好，不易分解、失效；資源豐富，成本低廉。農(nóng)藥助劑的作用原理a.農(nóng)藥有效成分的分散，包括分散劑、乳化劑、溶劑、稀釋劑、填料和載體等。b.有助于發(fā)揮延長和增強藥效，包括穩(wěn)定劑、控制釋放助劑和增效劑等。c. 有助于有害生物接觸和吸收農(nóng)藥有效成分，包括潤濕劑、滲透劑

7、和展著劑等。d.增加安全性和方便使用，包括防漂移劑、防塵劑、藥害減輕劑、消泡劑、起泡劑和警戒色素等。農(nóng)藥加工和使用中的潤濕原理 化學農(nóng)藥加工和使用中需要助劑起潤濕、滲透作用的情況不少。主要包括農(nóng)藥制劑加工如可濕性粉劑、可溶性粉劑、固體乳劑、水懸劑、油懸劑、干懸浮劑和水分散性粒劑；固體制劑以液體形式施用；農(nóng)藥噴霧液的施用對象是重蠟質作物葉面，雜草、害蟲體等等。 通常，人們稱固體表面被液體覆蓋的過程為潤濕。表面活性劑的潤濕作用是指其溶液以固-液界面代替被處理對象表面原來的固-氣界面的過程。取代的推動力是表面活性劑降低了表（界）面張力的結果。幾種常見界面氣氣-液界面液界面氣氣-固界面固界面液液-液界

8、面液界面液液-固界面固界面固固-固界面固界面潤濕的基礎知識潤濕的基礎知識液相氣相形成了液體的表面張力形成了液體的表面張力形成了液體的表面過剩自由能形成了液體的表面過剩自由能以液體為例以液體為例表面張力表面張力A AB BF Flh hdA表面張力所作的功為表面張力所作的功為W與與dA成正比成正比農(nóng)藥加工和使用中的潤濕原理 從物理化學角度，固體表面被潤濕的難易程度，通常取決于三種作用力，如圖所示。當液滴穩(wěn)定下來，液體和固體間的這幾種作用力達到平衡。 (T.young) 式中，稱為液體在固體表面上的接觸角。接觸角愈小，表示該固體表面易被潤濕，換言之，對給定固體表面，則表示該表面活性劑溶液的潤濕能力

9、好。農(nóng)用表面活性劑的潤濕包括黏著（或附著）潤濕、浸透（或浸漬）潤濕及展著（或鋪展）潤濕3種類型。1固體表面張力，它的作用是力圖縮小固體表面積，增加固- 液界面面積；1，2固體和液體間的界面力，它的作用與相反，力圖使固-液界面間的面積縮小；2液體表面張力，它的作用是力圖使液體表面積盡量縮小。液滴在固體表面上受力的狀態(tài)Young氏方程基本假設：基本假設：a.過程發(fā)生在理想表面上；b.系統(tǒng)達到平衡狀態(tài)；c.體系的溫度、壓力和組成均不發(fā)生變化則體系的總自由能變化僅取決于表面自由能的變化。 即AddAAddGsurf)(Young氏方程公式推導：公式推導：在釬料鋪展過程中,設體系在平衡條件下固液相界面面

10、積增加了dA,則液氣相界面面積增加量為 ，所以:由于 ,可以忽略,而 ，則有:當系統(tǒng)平衡時, ,而dA0,所以有:由此即得Young氏方程:cos又稱為“潤濕系數(shù)”。顯然，和cos均可用來衡量潤濕程度的大小。)cos(ddAAdddAdAdAdGlgslsgsurfcos(ddcos(lgslsgsurfdAdG0surfdGcoslgslsglgslsg (cos潤濕示意圖Young氏方程 Young氏方程的推導是假定在恒溫、恒壓和組成不變的平衡條件下得到的,但在實際潤濕過程中,溫度和組成都可能發(fā)生變化,并且在潤濕鋪展的過程中,鋪展面積不斷擴大,當然沒有達到平衡狀態(tài),因此,嚴格地說,Youn

11、g氏方程是不適合用來描述潤濕鋪展過程的,但在用來進行一般的定性判斷時,則可借助于Young氏方程。黏著（或附著）潤濕示意圖dA11LGL相相G相相dASLSGS相相L液相液相LGG氣相氣相L液相液相LGL液相液相LLG氣相氣相L液相液相L液相液相LGS固相固相G氣相氣相SGL液相液相SLS固相固相G氣相氣相黏著（或附著）潤濕 黏著（或附著）潤濕是指當液體與固體接觸時，將原先液體的液-氣界面和固體的固-氣界面轉變?yōu)橐?固界面的過程。設接觸面積為1個單位值時，自由能變化為： 潤濕所做的功WA與表面張力和接觸角的關系： Wa0時，粘附過程可以自發(fā)進行。glgslsasGWGA gas liquids

12、固體浸透（或浸漬）潤濕過程示意圖固體表面浸透潤濕固體內部浸透潤濕G相相L相相S相相SGG相相L相相S相相SL浸透潤濕功浸透（或浸漬）潤濕 浸透（或浸漬）潤濕是指固體浸入液體的過程,既將原先為固-氣界面變?yōu)楣?液界面的過程。設接觸面積為1個單位值時，自由能變化為： 潤濕所做的功Wi與表面張力和接觸角的關系： Wi 0時，浸濕過程可以自發(fā)進行g sl sisGWGA 展著(或鋪展) 潤濕過程s展著（或鋪展）潤濕示意圖L液相液相LGS固相固相G氣相氣相SGL液相液相SLS固相固相G氣相氣相LG展著（或鋪展）潤濕 展著（或鋪展）潤濕是指從固-液界面代替固-氣界面的同時，液體在固體表面也同時擴展的過程。

13、設接觸面積為1個單位值時，自由能變化為（WS=S）： 潤濕所做的功Wi與表面張力和接觸角的關系： WS0時，鋪展過程可以自發(fā)進行。g sl sg lS液體在固體表面潤濕情況 由于在一定溫度下，一種液體的表面張力為一常數(shù)。因此，同種液體上固體表面的潤濕情況取決于接觸角的大小，接觸角愈小，cos值愈大，潤濕性能越好。農(nóng)藥表面活性劑在防治靶標表面的潤濕作用 含有農(nóng)用表面活性劑的藥液在被處理對象表面上的潤濕作用情形可分為完全潤濕、部分潤濕及不潤濕3種情況。而在固體表面上不潤濕和完全潤濕兩種情況都無實際應用意義，只有當含有表面活性劑的藥液在固體表面上為部分潤濕（00900）時，對農(nóng)藥加工和使用才有實際應

14、用價值。含有農(nóng)用表面活性劑的藥液在被處理對象表面上的潤濕作用情形農(nóng)藥加工和使用中的分散原理 把1種或幾種固體或液體微粒均勻地分散在1種液體中組成的固-液或液-液分散體系。被分散成許多微粒的物質叫分散相，而微粒周圍的液體叫連續(xù)相或分散介質。農(nóng)藥用表面活性劑的分散作用（稱為分散劑）通常是指借助基本特性經(jīng)一定的加工工藝促使不溶或難溶于水的固態(tài)或膏狀物原藥以細小微粒均勻地分散于水或其它液體中的過程，形成具有一定穩(wěn)定性的水分散液或懸浮液。 農(nóng)藥加工劑型和應用中的分散體系農(nóng)藥加工劑型和應用中的分散體系農(nóng)藥加工中分散劑的分散過程 潤濕。在表面活性劑存在下將固體的外部表面潤濕，并從內部表面取代空氣。 團簇的固

15、體和凝集體的分裂。用機械能量（超微粉碎機、砂磨機等）將其粉碎到所需要的尺寸，并讓助劑潤濕表面及其內部。 分散體形成、穩(wěn)定和破壞同時發(fā)生。對懸浮液而言，破壞的主要因素是粒子密度減少、碰撞絮凝（一種不可逆絮凝），沉降（分層和結塊）和結晶生長等。農(nóng)藥用分散劑的作用基本原理解釋 吸附作用 表面電荷作用 位阻障礙 農(nóng)藥用表面活性劑的分散性能和效力受多種因素影響，其中關鍵因素是自身化學結構和組成以及被分散體系的性質。同一種表面活性劑在不同應用條件下表現(xiàn)出的分散性能不同，有時差別很大。吸附作用 以表面活性劑作為農(nóng)藥分散體系中的分散劑，它的分散作用首先是基于其在液-液界面和固-液界面上的吸附原理。這是由于分散

16、劑的兩親分子結構使其易于在溶液內部遷移并富集于液面、油-水界面及固體粒子表面上，也即易于發(fā)生界面吸附。其吸附方式可能的情況有： a.離子交換吸附。是指具有強烈?guī)щ娢轿坏奈絼?b.離子對吸附。表面活性劑離子吸附于具有相反電荷的、未被反離子所占據(jù)的固體表面位置。 c.氫鍵吸附。表面活性分子或離子與固體表面極性基團形成氫鍵而吸附。 d.電子極化吸附。分散劑分子中含有富電子的芳香核時，與農(nóng)藥原藥和（或）載體表面的強正電性位置相互吸引。 e.憎水作用吸附。分散劑的親油基在水介質中易于相互聯(lián)結形成“憎水鏈”，并與已吸附于表面的其它表面活性劑分子聚集而吸附，即以聚集狀態(tài)吸附于農(nóng)藥或載體表面。表面電荷作

17、用 在農(nóng)藥用表面活性劑中有一大批離子型分散劑，它們除具備上述各種吸附性能外，另一重要特點是使分散粒子帶上負電荷，并在溶劑化條件下形成一個靜電場。這時，帶有相同電荷的農(nóng)藥粒子間相互排斥，導致分散體系破壞過程減緩，從而提高分散體系的分散作用和物理穩(wěn)定性。這在制備農(nóng)藥水懸劑，油懸劑OF，SU，WP，WG 和DF 等選擇分散劑時有普遍意義。解釋粒子表面電荷現(xiàn)象的理論是所謂Zeta電位概念。Zeta電位變化 Zeta電位值可用試驗測定。其電位能作為分散粒子表面上離子負荷的量度。電位的高低主要是由離子型分散劑在粒子表面上各種吸附方式所決定。Zeta電位高低和變化可以說明分散劑帶電荷情況和吸附在顆粒上的分散

18、劑吸附和解吸難易程度，從而判別分散劑效果差異以及所形成的分散體系懸浮液的穩(wěn)定程度等。Zeta電位的概念位阻障礙 來源于分散劑的分子較牢固地吸附在分散固體顆粒上，構成一個空間屏障，抵抗分散粒子間密切接觸。這種空間排斥作用稱為分散劑的位阻障礙。這種效應在應用聚合物分散劑，尤其是陰離子、高分子分散劑時表現(xiàn)比較明顯。由聚合物分散劑吸附形成的農(nóng)藥分散體，在研制各種水懸劑中特別重要。農(nóng)藥加工和使用中的乳化原理 兩種互不相溶的液體，如大多數(shù)農(nóng)藥原油或農(nóng)藥原藥的有機溶液與水經(jīng)過激烈攪拌，其中原油或原藥的有機溶液以0.150 m 直徑的微粒分散在水中，這種現(xiàn)象稱為乳化。由于乳化作用得到的具有一定穩(wěn)定度的油-水分

19、散體系，叫做乳狀液。其中被分散成微粒的液體原油或原藥的溶液稱為內相或分散相；另一部分液體（水）稱為外相或連續(xù)相。農(nóng)藥乳狀液基本上分為兩種類型，一種是水包油型（O/W 型）乳狀液。此時油是分散相，水是連續(xù)相。這是化學農(nóng)藥乳狀液的基本類型。另一種是油包水型（W/O 型）乳狀液，此時水是分散相，油是連續(xù)相。農(nóng)藥加工和使用中的乳化原理 從能量觀點看，乳化作用形成乳狀液，大大增加了被分散相的表面積。它是增加體系能量的過程，需要做功。 農(nóng)藥制劑中實際上都要加入起乳化作用的表面活性劑來制備穩(wěn)定的乳狀液。表面活性劑（乳化劑）加入后，其親水基朝向水相，親油基朝向油相，在界面上定向排列，形成界面保護膜層，降低了界

20、面張力。這不僅使乳化作用易于進行，而且已分散的油滴表面的乳化劑保護膜阻止了油滴重新聚集，從而使乳狀液穩(wěn)定性增加。這就是乳化劑的乳化作用。離子型乳化劑可以因電離使分散油粒帶上相同電荷，阻止油滴相互靠攏。非離子型乳化劑雖不能電離，但絕大多數(shù)都有可與水發(fā)生氫鍵作用生成水化物的基團或親水鏈節(jié)。同時農(nóng)藥用非離子乳化劑所生成的界面保護膜，尤其是與適當?shù)年庪x子型如烷基苯磺酸鈣鹽之類相配合時，形成的混合型乳化劑界面保護膜比較牢固，因此乳狀液比較穩(wěn)定。農(nóng)藥乳狀液類型水包油型油包水型乳狀液類型示意圖農(nóng)藥加工與使用中的增溶原理 增溶是指某些物質在表面活性劑的作用下，在溶劑中的溶解度顯著增加的現(xiàn)象。具有增溶作用的表面

21、活性劑稱為增溶劑?？扇芑囊后w或固體稱為被增溶物。在農(nóng)藥加工制劑中，增溶劑是農(nóng)藥用表面活性劑和它們的復合物，被增溶物是農(nóng)藥有效成分和其它助劑組分。農(nóng)藥用表面活性劑能否呈現(xiàn)增溶作用，受到各種因素的限制，主要取決于其化學結構和濃度，以及被增溶物的性質及環(huán)境條件。在現(xiàn)有農(nóng)藥制劑加工和施用條件下，只有一部分表面活性劑對一部分農(nóng)藥及其它配方組分表現(xiàn)出增溶作用，增溶效果也不相同。但有一個基本條件是增溶劑的濃度必須高于臨界膠束濃度。原因是表面活性劑的增溶作用是建立在它的膠束結構和作用基礎上。CMC是形成膠束的起點。濃度高于CMC才可能形成各種膠束。膠束形成后，被增溶物的非極性部分可進入膠束內部，極性部分可處

22、于膠束表面。極性較大的則與表面活性劑的親水基結合。于是非極性物則可溶解于膠束內部，從而增溶。臨界膠束濃度臨界膠束濃度(critical micelle concentration) 表面活性劑在水中隨著濃度增大，表面上聚集的活性劑分子形成定向排列的緊密單分子層，多余的分子在體相內部也三三兩兩的以憎水基互相靠攏，聚集在一起形成膠束，這開始形成膠束的最低濃度稱為臨界膠束濃度。CMC的測定方法有表面張力法、電導法、染料法、濁度法、光散射法。當被增溶物超過膠束內部允許限量時，則會發(fā)生混濁現(xiàn)象。 表面活性劑增溶現(xiàn)象不同于一般溶解作用。增溶作用形成的是所謂膠體溶液而不是分子溶液。物質溶解后，溶劑的某些性質

23、，如沸點、冰點、滲透壓等將發(fā)生較大的變化。而在增溶作用時溶劑的這些性質很少受影響。增溶與助溶也不同，助溶是由于助溶劑的加入而改變了溶劑的性質從而使溶質溶解度增加。增溶與乳化也是不同的，增溶是熱力學穩(wěn)定的，乳化則是熱力學不穩(wěn)定的。增溶作用示意圖增溶作用圖膠團的形成表面活性劑對油的乳化增溶現(xiàn)象表面活性劑的球形膠束及其增溶模型膠束(micelle)種類 表面活性劑是兩親分子。溶解在水中達一定濃度時，其非極性部分會自相結表面活性劑是兩親分子。溶解在水中達一定濃度時，其非極性部分會自相結合，形成聚集體，使憎水基向里、親水基向外，合，形成聚集體，使憎水基向里、親水基向外，這種多分子聚集體稱為膠束。這種多分

24、子聚集體稱為膠束。農(nóng)藥加工與使用中的增溶原理 增溶原理：是由于膠束的特殊結構提供了從極性到非極性環(huán)境。而物質的溶解性要求溶劑具有適宜的極性即相似相溶原理，因此，各類極性和非極性有機溶質都可以在膠束中找到其存身之處。 增溶方式（1）增溶于膠束內部；（2）形成柵欄結構；（3）增溶于膠束的極性基之間；（4）被吸附于膠束表面。 影響增溶作用的因素：（1）增溶劑的化學結構、性質及濃度；（2）被增溶物的分子結構和性質；（3）無機鹽效應；（4）溫度的影響。農(nóng)藥加工與使用中的控制釋放技術 控制釋放技術是根據(jù)有害生物的發(fā)生規(guī)律，為害特點，考慮到農(nóng)藥的傳統(tǒng)加工劑型、使用方法及環(huán)境條件對農(nóng)藥的利用率、防治效果、安全

25、性及環(huán)境的影響，從而提出了通過加工技術，使農(nóng)藥有效成分按必需的劑量和在特定時間內，持續(xù)穩(wěn)定地釋放，以達到經(jīng)濟、有效、安全地控制有害生物的目的。其加工制劑稱為控制釋放制劑。該制劑按釋放特征可分為緩慢釋放、持續(xù)釋放及定時釋放3種。通常采用的主要是控制農(nóng)藥緩慢釋放，也稱農(nóng)藥緩釋劑。常規(guī)劑型和控制釋放劑型的有效持續(xù)時間與使用劑量之間的關系常規(guī)劑型和控制釋放劑型的藥劑濃度變化實現(xiàn)緩釋的方法a.控制溶出速度控制溶出速度b.控制擴散速度控制擴散速度c.利用溶蝕作用利用溶蝕作用(Erosion) d.利用滲透作用利用滲透作用(Osmosis) e.采用離子交換法采用離子交換法(Ion-exchange) 控制

26、溶出速度控制溶出速度 利用降低藥物溶出的方法制成緩釋、控釋制劑。例利用降低藥物溶出的方法制成緩釋、控釋制劑。例如將農(nóng)藥有效成分制成適當?shù)柠}或其他衍生物，用緩慢如將農(nóng)藥有效成分制成適當?shù)柠}或其他衍生物，用緩慢溶解的材料包衣，與慢溶解材料混合以其為載體制成片溶解的材料包衣，與慢溶解材料混合以其為載體制成片劑或顆粒劑。溶出過程服從劑或顆粒劑。溶出過程服從Noyes-whitney方程，即方程，即: 式中，式中，dC/dt為溶解速度；為溶解速度；kD為溶解速度常數(shù)；為溶解速度常數(shù)；A為為表面積；表面積；Cs為藥物的飽和溶解度；為藥物的飽和溶解度；Ct為藥物的濃度。為藥物的濃度?？刂茢U散速度控制擴散速度

27、 擴散系統(tǒng)是農(nóng)藥有效成分擴散速度依賴通過惰性膜的擴散系統(tǒng)是農(nóng)藥有效成分擴散速度依賴通過惰性膜的擴散作用。擴散系統(tǒng)又可分為通過包衣膜擴散（貯庫型）擴散作用。擴散系統(tǒng)又可分為通過包衣膜擴散（貯庫型）（reservoir devices）與通過骨架擴散（骨架型）與通過骨架擴散（骨架型）（matrix devices）。）。 通過包衣膜擴散（貯庫型）通過包衣膜擴散（貯庫型） 藥物組成的芯即貯庫，周藥物組成的芯即貯庫，周圍由聚合物膜包圍，膜的性質決定藥物從系統(tǒng)中的釋放速圍由聚合物膜包圍，膜的性質決定藥物從系統(tǒng)中的釋放速度。擴散過程，可用度。擴散過程，可用Ficks第一定律來描述：第一定律來描述： 式中，

28、式中，dM/dt為釋放速度，為釋放速度，A為面積，為面積，D為擴散系數(shù)，為擴散系數(shù)，k為藥物在膜與囊心之間的分配系數(shù)，為藥物在膜與囊心之間的分配系數(shù)，L為包衣層厚度，為包衣層厚度， C為膜內外藥物的濃度差。為膜內外藥物的濃度差。 此種系統(tǒng)的優(yōu)點為可以達到零級釋放。此種系統(tǒng)的優(yōu)點為可以達到零級釋放。控制擴散速度控制擴散速度 通過骨架擴散（骨架型）通過骨架擴散（骨架型） 骨架型是農(nóng)藥有效成分均勻骨架型是農(nóng)藥有效成分均勻分散在聚合物骨架中，藥物在外層溶液中溶解，然后擴分散在聚合物骨架中，藥物在外層溶液中溶解，然后擴散出骨架，使固體藥物不斷溶出。散出骨架，使固體藥物不斷溶出。 此種骨架片中藥物釋放是通

29、過骨架中許多彎彎曲曲的此種骨架片中藥物釋放是通過骨架中許多彎彎曲曲的孔道擴散進行的，該過程符合孔道擴散進行的，該過程符合HiguchiHiguchi方程。方程。 式中，式中，Q Q為單位面積在時間為單位面積在時間t t的釋放量，的釋放量，D D為擴散系數(shù)，為擴散系數(shù)，P P為骨架中的孔隙率，為骨架中的孔隙率，S S為藥物在釋放介質中的溶解度，為藥物在釋放介質中的溶解度，為骨架中的彎曲因素，為骨架中的彎曲因素，C C為藥物在骨架中的含量。為藥物在骨架中的含量。 此類制劑易于制備，而且高分子量的藥物也可應用，此類制劑易于制備，而且高分子量的藥物也可應用，但不易達到零級釋放，但不易達到零級釋放，利用

30、溶蝕作用利用溶蝕作用(Erosion) 溶蝕是溶出限速和擴散限速相結合的過程，其釋放特溶蝕是溶出限速和擴散限速相結合的過程，其釋放特性用數(shù)學方法描述可能是很復雜的，一般用可溶蝕的厚塊性用數(shù)學方法描述可能是很復雜的，一般用可溶蝕的厚塊（slabs）、圓筒和球形的模型來描述其釋放機制。）、圓筒和球形的模型來描述其釋放機制。 式中式中n對球形為對球形為3，對圓筒形為，對圓筒形為2，對厚塊形為，對厚塊形為1，是球是球形或圓筒形的半徑或厚塊形的半高。形或圓筒形的半徑或厚塊形的半高。Mt是是t時的釋放量，時的釋放量，M0是開始的釋放量，是開始的釋放量，C0為骨架中單位體積的量。這個系統(tǒng)為骨架中單位體積的量

31、。這個系統(tǒng)是骨架材料與藥物二者溶解與擴散相結合的結果。是骨架材料與藥物二者溶解與擴散相結合的結果。利用滲透作用利用滲透作用(Osmosis) 利用滲透壓原理制成的控釋制劑，能均勻恒速地釋放利用滲透壓原理制成的控釋制劑，能均勻恒速地釋放藥物。如根部緩釋的片劑為水溶性農(nóng)藥有效成分和水溶性藥物。如根部緩釋的片劑為水溶性農(nóng)藥有效成分和水溶性聚合物或其他輔料制成，外面用水不溶性的聚合物包衣，聚合物或其他輔料制成，外面用水不溶性的聚合物包衣，成為半透膜，水可滲過此膜，但藥物不能。當與水接觸后，成為半透膜，水可滲過此膜，但藥物不能。當與水接觸后，水即通過半透膜進入片芯，使藥物溶解成為飽和溶液，由水即通過半透

32、膜進入片芯，使藥物溶解成為飽和溶液，由于膜內外滲透壓的差別，藥物飽和溶液由細孔持續(xù)以恒速于膜內外滲透壓的差別，藥物飽和溶液由細孔持續(xù)以恒速流出，直到片芯內的藥物溶解殆盡。滲透壓釋藥原理可用流出，直到片芯內的藥物溶解殆盡。滲透壓釋藥原理可用下式說明：下式說明： 式中式中, dM/dt為溶出或釋放速度，為溶出或釋放速度，k為膜的穿透常數(shù)，為膜的穿透常數(shù)， 為滲透壓差，為滲透壓差，A為膜的面積，為膜的面積，L為膜的厚度，為膜的厚度，Cs為藥物的為藥物的溶解度。公式右邊的溶解度。公式右邊的 、k、A、L均為常數(shù)，若片芯內均為常數(shù)，若片芯內Cs保持不變，則此釋放過程為零級過程。保持不變，則此釋放過程為零

33、級過程。緩釋劑加工產(chǎn)品圖多層制品結構示意圖多層制品結構示意圖空心纖維施藥帶空心纖維釋放機制滲透泵型片劑制備技術滲透泵型片劑制備技術采用離子交換法采用離子交換法(Ion-exchange) 帶電荷的藥物可結合于樹脂上。當帶有適當電荷的離子帶電荷的藥物可結合于樹脂上。當帶有適當電荷的離子與離子交換基團接觸時，通過交換可將藥物游離釋放出來。與離子交換基團接觸時，通過交換可將藥物游離釋放出來。 樹脂樹脂+ - 藥物藥物- + X- 樹脂樹脂+ - X- + 藥物藥物- 或或 樹脂樹脂- - 藥物藥物+ + Y+ 樹脂樹脂- - Y+ + 藥物藥物+ X- 和和Y+為消化道中的離子，交換后，游離的藥物從

34、樹為消化道中的離子，交換后，游離的藥物從樹脂中擴散出來。脂中擴散出來。 藥物在樹脂中的擴散速率受擴散面積、擴散路徑長度和藥物在樹脂中的擴散速率受擴散面積、擴散路徑長度和樹脂的剛性的控制。干燥的藥樹脂可制成膠囊劑或片劑，藥樹脂的剛性的控制。干燥的藥樹脂可制成膠囊劑或片劑，藥物在水溶液中被交換而釋放。物在水溶液中被交換而釋放。 只有解離型的藥物才適用于制成藥樹脂。離子交換樹脂只有解離型的藥物才適用于制成藥樹脂。離子交換樹脂的交換容量甚少，故劑量大的藥物不適于制成藥樹脂。的交換容量甚少，故劑量大的藥物不適于制成藥樹脂。常見微膠囊劑的釋放速率影響因素 常見微膠囊劑有效成分釋放速率分為“零級釋放”和“一級釋放”兩種形式。 對于控制緩釋技術的農(nóng)藥有效成分釋放速率主要決定于外包物的滲透性、