[发明专利]一种制备固相萃取搅拌棒的模具及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于分析化学领域样品前处理技术领域，具体涉及一种制备固相萃取搅拌棒的模具及其制备方法。

背景技术

固相微萃取（Solid Phase Microextraction, SPME）技术是20世纪90年代初发展的样品前处理技术，集萃取、富集和解吸功能于一体，与传统的液-液萃取样品前处理方法相比，具有装置简单、易实现自动化联机运行、操作简便、耗时少、萃取富集效率高、绿色无溶剂等特点。在研究和应用SPME技术中发现，虽然样品中被测定物质的浓度足够高，但是测定的绝对回收率仍然很低，直接影响测定的灵敏度，因此其应用受到了限制。1999年，比利时Sandra等发展了固相萃取搅拌棒技术(Stir bar sorptive extraction, SBSE)，并由Gerstel公司商品化。萃取搅拌棒的核心是一个具有磁性的圆柱体，它的外表面被惰性的玻璃层密封着。SBSE萃取时萃取搅拌棒自身旋转搅拌样品，避免了在Fiber-SPME中搅拌子表面对样品的竞争吸附。商品化的SBSE产品主要尺寸有两种，即长度分别为10 mm和20 mm的搅拌棒，分别涂覆24μL和126 μL的PDMS萃取相，而SPME技术PDMS固定相的最大体积为0.5 μL。因此，SBSE技术的富集倍数相应提高，可获得高的绝对回收率和测定灵敏度，适合于样品中痕量组分的萃取。但SBSE技术中要求萃取相的体积和厚度相对较大，而且对强度和耐温性能的要求较高，耐温必需在250 oC以上，因此搅拌棒上的涂层制备有较高的难度。

目前，商品化SBSE技术的萃取涂层只有聚二甲基硅氧烷（PDMS）一种，采用套管法制备，即使用高分子材料挤出机将PDMS原料制备成特定规格的中空纤维管，截取一定长度PDMS管套到内封磁芯的玻璃棒上，得到固相萃取搅拌棒。 该方法存在两个问题：（1）PDMS管必须要使用挤出设备进行加工成型，因此制作过程复杂；（2）作为萃取涂层的PDMS管是套入搅拌棒的外部，因此萃取涂层与搅拌棒的结合牢固度不理想，在使用过程中涂层可能移动甚至脱落。由于商品化固相萃取搅拌棒只有PDMS一种萃取涂层，因此科研工作者对萃取涂层材料及其制备方法进行了研究。目前，文献报道的固相萃取搅拌棒制备方法为采用溶胶-凝胶技术制备PDMS或冠醚萃取涂层，涂层制备方法为涂覆法，即将搅拌棒放入溶胶液中，涂覆一层溶胶液后，将搅拌棒取出，溶胶液发生溶胶-凝胶反应后固化成型，在搅拌棒的外部形成萃取涂层。该方法存在的问题是：涂层厚度可控性不高且萃取涂层较薄，为了增加搅拌棒的萃取效率及容量，通常需要多次涂覆以便增加萃取涂层的厚度，因此造成制作过程繁琐且制作重复性不理想。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供了一种制备固相萃取搅拌棒的模具及其制备方法，所述模具结构简单，所述制备方法操作方便，可以在搅拌棒上快速形成均匀厚度的涂层，而且萃取涂层尺寸的可控性很好。

为实现上述发明目的，本发明采用下述技术方案予以实现：

一种制备固相萃取搅拌棒的模具，它包括涂层成型件和底座，所述涂层成型件中心部位设有圆形通孔，所述底座为中心部位设有成型件定位凹槽和搅拌棒定位凹槽的圆盘，所述搅拌棒定位凹槽设于成型件定位凹槽的中央部位。

对上述技术方案的进一步改进：所述圆形通孔直径为1-10mm，高度为5-100mm。

对上述技术方案的进一步改进：所述搅拌棒定位凹槽的深度为1-3mm。

对上述技术方案的进一步改进：所述模具材质为不锈钢、铁、铜、铝、聚四氟乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯。

本发明还提供了利用所述装置制备固相萃取搅拌棒的方法，其特征在于它包括以下步骤：

（1）将搅拌棒穿过圆形通孔插入所述模具的搅拌棒定位凹槽中；

（2）然后将铸膜液注入涂层成型件的所述圆形通孔内，使铸膜液的液面与模具顶端齐平，通过化学反应、加热、光照方式使铸膜液在模具中原位固化成型；

（3）将搅拌棒及其外部包覆的萃取涂层一起从模具中脱离出来，成型的涂层作为固相萃取搅拌棒的萃取涂层包覆在搅拌棒的外部。

对上述技术方案的进一步改进：所述步骤（2）中的加热温度为40-150℃。

对上述技术方案的进一步改进：制得的固相萃取搅拌棒置于甲醇或乙醇有机溶剂中浸泡去除杂质，或置于氮气保护下在老化加热温度200-300℃下加热老化去除杂质。

对上述技术方案的进一步改进：所述铸膜液为高分子单体或预聚体，或单体与引发剂的混合溶液，或预聚体与引发剂的混合溶液。