[发明专利]一种多孔整体介质及其制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔整体介质及其制备方法与应用。

背景技术

具有多孔的分离材料的问世，为生命、医药、材料、环境以及信息科学等领域的空前发展带来了勃勃生机。具有多孔结构的整体分离介质是应复杂样品体系的快速、高效、高通量分析需要而发展起来的一种新型色谱介质。有机聚合物整体介质作为整体分离介质的一大分支，具有制备简单、易于修饰等优点，已广泛应用于生物反应器的基质以及生物大分子的分离纯化。

虽然该技术在国际上已取得一些进展，但当前也面临着严峻的挑战。目前，有机聚合物整体介质制备方法大多数是基于自由基聚合反应机理的溶液聚合(Anal.Chem.78(2006)5729-5735；Journal of Chromatography A.728(1996)139-147)，方法的局限性导致了材料的内部结构为微球堆积结构并且孔隙率不高，比如传统的聚甲基丙烯酸酯类整体柱的孔隙率一般只能达到65％，超出此值后材料的机械性能将会降低甚至导致柱体坍塌。另外，材料不均匀的内部结构导致孔径分布不能精确控制，表面功能基团分布不均一，从而致使分离柱效偏低。这些缺陷使得该材料在作为生物反应器的基质以及生物大分子的分离纯化应用方面都受到一定的限制。

因此，尽快解决上述技术难题，系统深入地开发具有规则网络骨架结构和高孔隙率的多孔整体分离介质成为当务之急。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有纳米线网络骨架结构和高孔隙率的多孔整体介质及其制备方法。

本发明所提供的具有纳米线骨架结构的多孔整体介质，其中，多孔整体介质由纳米线网络骨架和微米级贯穿孔组成，所述网络骨架尺寸介于50～500nm，所述微米级贯穿孔孔径介于1μm～100μm；所述多孔整体介质的孔隙率介于60％-95％。

本发明多孔整体介质比表面积大，介于100—350m²g^-1，具备优异的通透性能，同时具有优良的机械稳定性。

本发明多孔整体介质的制备方法，包括如下步骤：

1)制备超浓乳液

将单体、交联剂以及乳化剂搅拌混合形成单体溶液，然后，将含有引发剂以及电解质添加剂的去离子水溶液通过边滴加边搅拌的形式逐滴滴入到单体溶液中，控制滴加速度防止相分离，持续一段时间即可制得超浓乳液；

2)脱氧气、充入氮气

将所得超浓乳液脱除氧气，并充入氮气密封保存；

3)聚合

将经过步骤2)处理的超浓乳液装入干燥的模具中，在30—70℃下进行聚合反应，经过洗涤、干燥，得到所述多孔整体介质。

步骤1)中，单体溶液与去离子水溶液分散相的体积比为2～7：9～20。单体溶液中，单体的质量百分含量为2℅～50℅，交联剂的质量百分含量为2℅～40℅，乳化剂的质量百分含量为0.1℅～20℅；去离子水溶液中，引发剂的质量百分含量为0.1℅～5.0℅，电解质添加剂的质量百分含量为0.1℅～10.0℅。

其中，单体为丙烯酸酯类单体或苯乙烯类单体；优选的，所述丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯、甲基丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸丁酯；所述苯乙烯类单体为苯乙烯或氯甲基苯乙烯。交联剂选自乙二醇二甲基丙烯酸酯、二甲基二烯丙基氯化铵、亚甲基双丙烯酰胺、二丙烯酰哌嗪、二乙烯基苯。乳化剂选自聚氧乙烯(23)十二醇、司盘80、司盘85、司盘40、司盘20、吐温60、吐温40、十二烷基硫酸钠、聚乙烯基吡咯烷酮、聚氧化乙烯—聚氧化丙烯—聚氧化乙烯嵌段共聚物中的一种或者几种的混合物。引发剂为热分解型引发剂或氧化-还原引发体系；优选的，所述热分解型引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰；所述氧化-还原引发体系中，氧化剂为过硫酸盐、氢过氧化物、过氧化氢，还原剂为亚硫酸氢钠、葡萄糖、亚硫酸钠、叔铵。电解质添加剂为NaCl、K₂SO₄、CaCl₂、CaCl₂·2H₂O、CaCl₂·6H₂O。

步骤2)将所得超浓乳液脱除氧气是采用离心脱气，离心速度为200～3000转/每分钟，离心时间为2～15分钟；步骤2)充入氮气密封保存的时间为5～30分钟。

步骤3)聚合反应时间在12小时以上；洗涤用溶剂为去离子水、乙醇、甲醇、四氢呋喃、异丙醇中的一种或几种；干燥温度为30～70℃，干燥时间为4小时以上。

本发明的另一个目的是提供本发明多孔整体介质的用途。