專利名稱：一種硅膠連續(xù)棒及其制備工藝的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種硅膠連續(xù)棒及其制備工藝。
隨著科學技術的不斷進步，尤其是生命科學和制藥工業(yè)的快速發(fā)展，大批量復雜的生物樣品和藥物急待分離和制備，而傳統(tǒng)的顆粒型填充柱在應用中遇到了很多問題。為了提高柱效，可以使用小顆粒填料，如1～2μm填料，但柱壓降隨填料粒度減小而急劇增加，因此，目前人們廣泛使用的仍是5～10μm的填料制成的顆粒型填充柱。但是顆粒型填充柱由于柱效的限制，對分離對象難以實現(xiàn)既高效又快速的分離。另外，顆粒型填充柱對裝填技術要求高，稍有不慎，易造成柱體的塌陷或斷流現(xiàn)象。為適應科學技術的進步，迫切需要開發(fā)一種既高效又可實現(xiàn)快速分離的色譜填充材料。
本發(fā)明就是解決現(xiàn)有技術中存在的上述問題，提供一種既高效又可實現(xiàn)快速分離的硅膠連續(xù)棒及其制備工藝。
為解決上述問題，本發(fā)明的技術解決方案是一種硅膠連續(xù)棒，它是一種具有大孔和中孔的網(wǎng)架結構的棒體。
上述所述棒體的網(wǎng)架結構骨架為0.3～2.5μm、大孔為0.4～4.6μm、中孔為6～35nm。
一種上述所述硅膠連續(xù)棒的制備工藝，它包括以下步驟1、凝膠化濕硅膠連續(xù)棒的制備以下配比均為重量百分比，將2％-10％優(yōu)選的范圍為4％-5％的聚乙二醇置于試驗瓶中，加入53％-70％優(yōu)選的范圍為60％-65％、濃度為0.01mol/L的乙酸水溶液，攪拌至聚乙二醇完全溶解，反應液pH值為2.0-4.0，加入20％-45％優(yōu)選范圍為30％～36％的烷氧基硅烷，密封后，在0℃下攪拌20-50分鐘，將所得溶膠傾入聚四氟乙烯試管中，于溫度為30--50℃的水浴中達凝膠點后，陳化至少15小時以上，得到濕硅膠連續(xù)棒；2.制備中孔及抑制連續(xù)棒變形彎曲在濃度為0.01-5mol/L的氨堿水溶液存在的情況下，在溫度為110-130℃下進行熱處理7-11小時；隨后，連續(xù)棒用濃度為0.1mol/L的硝酸溶液浸泡不少于1小時后，進入水中浸泡不少于1小時；3.連續(xù)棒的干燥及開裂現(xiàn)象的消除將用水浸泡過的連續(xù)棒浸泡在濃度為10％-80％優(yōu)選的范圍為30-60％(重量百分比)的表面活性劑溶液中不少于3小時后取出，放入恒溫50～80℃的干燥箱內(nèi)干燥不少于3小時；表面活性劑包括陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑及中性表面活性劑；4、連續(xù)棒的焙燒將干燥過的連續(xù)棒在高溫爐內(nèi)焙燒，高溫爐的升溫速率不超過200℃/小時，其升溫到600-800℃后恒溫焙燒1-5小時即得到硅膠連續(xù)棒。
本發(fā)明采用烷氧基硅烷和聚乙二醇為原料，以乙酸為催化劑，以氨堿為中孔制孔劑，采用改進的溶膠-凝膠工藝，制備具有大孔和中孔的網(wǎng)架結構，外觀筆直的硅膠連續(xù)棒，硅膠連續(xù)棒骨架為0.3～2.5μm、大孔為0.4～4.6μm、中孔為6～35nm。采用特殊的熱處理技術，有效抑制硅膠連續(xù)棒的變形和彎曲；使用表面活性劑，控制連續(xù)棒的干燥速度，消除連續(xù)棒的開裂現(xiàn)象；采用分段升溫方式對干燥后的連續(xù)棒進行焙燒。由此得到的硅膠連續(xù)棒經(jīng)包覆之后，既能以正相色譜的形式直接使用，也可以通過柱上鍵合對硅膠連續(xù)棒進行表面化學修飾，形成不同的色譜模式，滿足不同物質(zhì)的制備與分離之需。另外，該制備工藝不僅可應用于高效液相色譜，還適用于毛細管電色譜。本發(fā)明的產(chǎn)品具有既高效又快速的分離效果，由該工藝制備的硅膠連續(xù)棒沒有開裂和變形彎曲現(xiàn)象，孔隙率和滲透性高，機械強度和化學穩(wěn)定性好，制作工藝相對簡單，方便、經(jīng)濟、可靠。
下面結合具體實施例對本發(fā)明作進一步描述。
實施例1于三口瓶中加入2％的聚乙二醇，再加入53％的濃度為0.01mol/L的乙酸水溶液，攪拌至聚乙二醇完全溶解，加入45％的四甲氧基硅烷，密封后，在0℃下攪拌20分鐘，將所得溶膠傾入聚四氟乙烯試管中，于溫度為30℃水浴中達凝膠點后，陳化30小時，得到濕硅膠連續(xù)棒。在濃度為3mol/L二甲胺存在的情況下，于溫度為110℃下進行熱處理11小時，以制備中孔并抑制連續(xù)棒變形彎曲。隨后，連續(xù)棒分別用0.1mol/L硝酸溶液、水及10％陽離子表面活性劑十二烷基三甲基氯化銨或十四烷基三甲基溴化銨浸泡2小時、1小時和4小時，取出后，放入50℃恒溫干燥箱內(nèi)干燥12小時。之后于高溫爐內(nèi)焙燒，高溫爐內(nèi)升溫速率為50℃/小時，加熱至600℃，保持5小時，即得到硅膠連續(xù)棒。
實施例2于三口瓶中加入10％的聚乙二醇，再加入70％的濃度為0.01mol/L的乙酸水溶液，攪拌至聚乙二醇完全溶解，加入20％的四乙氧基硅烷，密封后，在0℃下攪拌50分鐘，將所得溶膠傾入聚四氟乙烯試管中，于溫度為50℃水浴中達凝膠點后，陳化15小時，得到濕硅膠連續(xù)棒。在濃度為1.5mol/L尿素存在的情況下，于溫度為130℃下進行熱處理7小時。隨后，連續(xù)棒分別用0.1mol/L硝酸溶液、水及80％陰離子表面活性劑十二烷基硫酸銨或烷基硫酸酯二乙醇胺浸泡3小時、2小時和6小時，取出后，放入80℃恒溫干燥箱內(nèi)干燥3小時。之后于高溫爐內(nèi)焙燒，高溫爐內(nèi)升溫速率為200℃/小時，加熱至700℃，保持2小時，即得到硅膠連續(xù)棒。
實施例3于三口瓶中加入4％的聚乙二醇，再加入62％的濃度為0.01mol/L的乙酸水溶液，攪拌至聚乙二醇完全溶解，加入34％的四甲氧基硅烷，密封后，在0℃下攪拌30分鐘，將所得溶膠傾入聚四氟乙烯試管中，于溫度為40℃水浴中達凝膠點后，陳化20小時，得到濕硅膠連續(xù)棒。在濃度為1.0mol/L氨水存在的情況下，于溫度為120℃下進行熱處理9小時。隨后，連續(xù)棒分別用0.1mol/L硝酸溶液、水及50％中性表面活性劑甲酰胺或N，N-二甲基甲酰胺浸泡4小時、3小時和5小時，取出后，放入60℃恒溫干燥箱內(nèi)干燥8小時。之后于高溫爐內(nèi)焙燒，高溫爐內(nèi)升溫速率為100℃/小時，加熱至800℃，保持1小時，即得到硅膠連續(xù)棒。其骨架為1.2μm、大孔為2.0μm、中孔為25nm。
實施例4于三口瓶中加入5％的聚乙二醇，再加入63％的濃度為0.01mol/L的乙酸水溶液，攪拌至聚乙二醇完全溶解，加入32％的四甲氧基硅烷，密封后，在0℃下攪拌40分鐘，將所得溶膠傾入聚四氟乙烯試管中，于溫度為35℃水浴中達凝膠點后，陳化24小時，得到濕硅膠連續(xù)棒。在濃度為0.01mol/L氨水存在的情況下，于溫度為115℃下進行熱處理10小時。隨后，連續(xù)棒分別用0.1mol/L硝酸溶液、水及30％的表面活性劑膽酸或二丙基戊酸浸泡4小時、3小時和3小時，取出后，放入70℃恒溫干燥箱內(nèi)干燥6小時。之后于高溫爐內(nèi)焙燒，高溫爐內(nèi)升溫速率為150℃/小時，加熱至600℃，保持3小時，即得到硅膠連續(xù)棒。其骨架為2.5μm、大孔為4.6μm、中孔為14nm。
實施例5于三口瓶中加入4％的聚乙二醇，再加入60％的濃度為0.01mol/L的乙酸水溶液，攪拌至聚乙二醇完全溶解，加入36％的四甲氧基硅烷，密封后，在0℃下攪拌30分鐘，將所得溶膠傾入聚四氟乙烯試管中，于溫度為45℃水浴中達凝膠點后，陳化18小時，得到濕硅膠連續(xù)棒。在濃度為0.1mol/L氨水存在的情況下，于溫度為125℃下進行熱處理8小時。隨后，連續(xù)棒分別用0.1mol/L硝酸溶液、水及60％表面活性劑十二烷基吡啶氯化銨浸泡6小時、4小時和7小時，取出后，放入60℃恒溫干燥箱內(nèi)干燥10小時。之后于高溫爐內(nèi)焙燒，高溫爐內(nèi)升溫速率為100℃/小時，加熱至700℃，保持2小時，即得到硅膠連續(xù)棒。其骨架為0.3μm、大孔為0.4μm、中孔為19nm。
權利要求
1.一種硅膠連續(xù)棒，其特征是它是一種具有大孔和中孔的網(wǎng)架結構的棒體。
2.根據(jù)權利要求1所述的硅膠連續(xù)棒，其特征是所述的棒體網(wǎng)架結構骨架為0.3～2.5μm、大孔為0.4～4.6μm、中孔為6～35nm。
3根據(jù)權利要求1所述的硅膠連續(xù)棒的制備工藝，其特征是它包括以下步驟(1)凝膠化濕硅膠連續(xù)棒的制備以下配比均為重量百分比，將2％-10％的聚乙二醇置于試驗瓶中，加入53％-70％、濃度為0.01mol/L的乙酸水溶液，攪拌至聚乙二醇完全溶解，反應液pH值為2.0-4.0，加入20％-45％的烷氧基硅烷，密封后，在0℃下攪拌20-50分鐘，將所得溶膠傾入聚四氟乙烯試管中，于溫度為30--50℃的水浴中達凝膠點后，陳化至少15小時以上，得到濕硅膠連續(xù)棒；(2)制備中孔及抑制連續(xù)棒變形彎曲在濃度為0.01-5mol/L的氨堿水溶液存在的情況下，在溫度為110-130℃下進行熱處理7-11小時；隨后，連續(xù)棒用濃度為0.1mol/L的硝酸溶液浸泡不少于1小時后，進入水中浸泡不少于1小時；(3)連續(xù)棒的干燥及開裂現(xiàn)象的消除將用水浸泡過的連續(xù)棒浸泡在濃度為10％-80％(重量百分比)的表面活性劑溶液內(nèi)不少于3小時后取出，放入恒溫50～80℃的干燥箱內(nèi)干燥不少于3小時；表面活性劑包括陽離子表面活性劑、陰離子表面活性劑及中性表面活性劑；(4)柱體的焙燒將干燥過的連續(xù)棒在高溫爐內(nèi)焙燒，高溫爐的升溫速率不超過200℃/小時，其升溫到600-800℃后恒溫焙燒1-5小時即得到硅膠連續(xù)棒。
4.根據(jù)權利要求3所述硅膠連續(xù)棒的制備工藝，其特征在于所述的聚乙二醇的優(yōu)選的范圍為4％-5％，所述的乙酸水溶液優(yōu)選的范圍為30％～36％，所述的烷氧基硅烷優(yōu)選的范圍為60％～65％，所述的表面活性劑溶液優(yōu)選的范圍為30-60％。
5.根據(jù)權利要求3所述硅膠連續(xù)棒的制備工藝，其特征在于所述的聚乙二醇比率為2％，乙酸水溶液為53％，所述的烷氧基硅烷為四甲氧基硅烷，比率為45％，在0℃下攪拌溫度為20分鐘，水浴溫度為30℃，陳化時間為30小時；所述氨堿水溶液為二甲胺，濃度為3mol/L，進行熱處理溫度110℃時，時間為11小時；連續(xù)棒在0.1mol/L硝酸溶液中浸泡時間為2小時、水中浸泡時間為1小時，浸泡使用的表面活性劑為陽離子表面活性劑十二烷基三甲基氯化銨或十四烷基三甲基溴化銨，濃度為10％，浸泡時間為4小時；干燥箱內(nèi)干燥溫度為50℃時干燥時間為12小時；高溫爐內(nèi)升溫速率為50℃/小時時加熱至600℃保持時間為5小時。
6.根據(jù)權利要求3所述硅膠連續(xù)棒的制備工藝，其特征在于所述的聚乙二醇比率為10％，乙酸水溶液為70％，所述的烷氧基硅烷為四乙氧基硅烷，比率為20％，在0℃下攪拌溫度為50分鐘，水浴溫度為50℃，陳化時間為15小時；所述氨堿水溶液為尿素，濃度為1.5mol/L，進行熱處理溫度為130℃時，時間為7小時；連續(xù)棒在0.1mol/L硝酸溶液中浸泡時間為3小時、水中浸泡時間為2小時，浸泡使用的表面活性劑為陰離子表面活性劑十二烷基硫酸銨或烷基硫酸酯二乙醇胺，濃度為80％，浸泡時間為6小時；干燥箱內(nèi)干燥溫度為80℃時干燥時間為3小時；高溫爐內(nèi)升溫速率為200℃/小時時加熱至700℃保持時間為2小時。
7.根據(jù)權利要求3所述硅膠連續(xù)棒的制備工藝，其特征在于所述的聚乙二醇比率為4％，乙酸水溶液為62％，所述的烷氧基硅烷為四甲氧基硅烷，比率為34％，在0℃下攪拌溫度為30分鐘，水浴溫度為40℃，陳化時間為20小時；所述氨堿水溶液為氨水，濃度為1.0mol/L，進行熱處理溫度為120℃時，時間為9小時；連續(xù)棒在0.1mol/L硝酸溶液中浸泡時間為4小時、水中浸泡時間為3小時，浸泡使用的表面活性劑為中性表面活性劑甲酰胺或N，N-二甲基甲酰胺，濃度為50％，浸泡時間為5小時；干燥箱內(nèi)干燥溫度為60℃時干燥時間為8小時；高溫爐內(nèi)升溫速率為100℃/小時時加熱至800℃保持時間為1小時。
8.根據(jù)權利要求3所述硅膠連續(xù)棒的制備工藝，其特征在于所述的聚乙二醇為5％，乙酸水溶液為63％，所述的烷氧基硅烷為四甲氧基硅烷，比率為32％，在0℃下攪拌溫度為40分鐘，水浴溫度為35℃，陳化時間為24小時；所述氨堿水溶液為氨水，濃度為0.01mol/L，進行熱處理溫度為115℃時，時間為10小時；連續(xù)棒在0.1mol/L硝酸溶液中浸泡時間為4小時、水中浸泡時間為3小時，浸泡使用的表面活性劑為膽酸或二丙基戊酸，濃度為30％，浸泡時間為3小時；干燥箱內(nèi)干燥溫度為70℃時干燥時間為6小時；高溫爐內(nèi)升溫速率為150℃/小時時加熱至600℃保持時間為3小時。
9.根據(jù)權利要求3所述硅膠連續(xù)棒的制備工藝，其特征在于所述的聚乙二醇為4％，乙酸水溶液為60％，所述的烷氧基硅烷為四甲氧基硅烷，比率為36％，在0℃下攪拌溫度為30分鐘，水浴溫度為45℃，陳化時間為18小時；所述氨堿水溶液為氨水，濃度為0.1mol/L，進行熱處理溫度為125℃時，時間為8小時；連續(xù)棒在0.1mol/L硝酸溶液中浸泡時間為6小時、水中浸泡時間為4小時，浸泡使用的表面活性劑為十二烷基吡啶氯化銨，濃度為60％，浸泡時間為7小時；干燥箱內(nèi)干燥溫度為60℃時干燥時間為10小時；高溫爐內(nèi)升溫速率為100℃/小時時加熱至700℃保持時間為2小時。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種硅膠連續(xù)棒及其制備工藝，它以烷氧基硅烷和聚乙二醇為原料，以乙酸為催化劑，以氨堿水溶液為中孔制孔劑，以30－－50℃的水浴溫度為凝膠化溫度，制備具有大孔0.4～4.6μm和中孔6～35nm網(wǎng)架結構的硅膠連續(xù)棒。在氨堿水溶液存在的情況下，于溫度為110－－130℃下進行熱處理；使用表面活性劑控制柱體的干燥速度；采用分段升溫方式對干燥后的連續(xù)棒進行焙燒。連續(xù)棒經(jīng)包覆之后，既能以正相色譜的形式直接使用，也可以通過柱上鍵合對硅膠連續(xù)棒進行表面化學修飾，形成不同的色譜模式，滿足不同物質(zhì)的制備與分離之需。該制備工藝不僅可應用于高效液相色譜，還適用于毛細管電色譜。本發(fā)明的產(chǎn)品具有既高效又快速地分離效果，由該工藝制備的硅膠連續(xù)棒投有開裂和變形彎曲現(xiàn)象，孔隙率和滲透性高，機械強度和化學穩(wěn)定性好。
文檔編號C01B33/00GK1483510SQ0312879
公開日2004年3月24日 申請日期2003年5月11日 優(yōu)先權日2003年5月11日
發(fā)明者楊更亮, 高文惠, 楊靜, 馬曉東 申請人:楊更亮