[发明专利]全中空二氧化硅微球固定相及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高效液相色谱固定相制备技术，具体而言，设计一种全中空二氧化硅微 球及其制备方法。

背景技术：

近年来，高效液相色谱(HPLC)是一种高效分离技术，而色谱柱是高效液相色谱的 核心组成部分，开发新型柱填料、揭示其分离机制是当前HPLC领域的研究热点。其中 色谱柱固定相对色谱分离至关重要，是实现有效分离的关键。硅胶因具有良好的机械强 度、表面易于改性等优点，是应用最为广泛的色谱填料材料。随着分析对象的不断增多， 样品的复杂程度日益提高，对色谱技术的要求也越拉越高。理想的固定相应具有狭窄的 粒径分布，较高的比表面积及合适的孔结构，并具有稳定的化学性能和机械强度。其中 孔径是影响色谱固定相分离效果的关键因素，孔径的大小决定了色谱固定相的比表面积， 固定相的比表面积随孔径的增大而减小，而分离效率随孔径的减小而提高。经过多年的 发展，可以将目前大量制备全多孔球形硅胶的研究工作分为四类：堆砌硅珠法、两相法、 喷雾干燥法和生物囊法。上述四种合成方法中堆砌硅珠法应用最为广泛，但由于诸多原 因我国高性能的多孔硅胶基质仍需要进口。目前，国产固定相在性能和品种上与国外发 达国家还有较大的差距，主要体现在制备方法落后以及固定相性能欠佳两个方面。为了 提高效率，粒径均匀、直径小、球形均一、孔径分布集中、比表面积大的硅胶固定相成 了色谱工作者争相追求的目标，在高校色相色谱分离、检测农残成分含量过程中，硅胶 微球是一种理想的耐高压、高机械强度的固定相。现阶段分离、检测农残成分含量过程 中高效液相色谱使用5μm的硅胶实心微球，但是色谱柱压力是一个难题。此外，在分 离、检测过程中涉及使用的最佳流速、分离速度等问题也不容忽视。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供全中空二氧化硅微球固定相及其制备 方法，克服已有高效液相色谱固定相的实心球问题和大粒径，该固定相具有优异的分离 性能，适合应用在高效液相色谱中，其制备方法过程简单。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

全中空二氧化硅微球固定相及其制备方法，按照下述步骤进行：

步骤1，利用分散聚合法制备带正电的聚苯乙烯(PS)微球模板

使用乙醇和水作为混合溶剂，其中乙醇为60—70质量份，水为5—10质量份，加入 1—2质量份的聚乙烯吡咯烷酮(PVP)作为分散剂，在惰性气体保护下加入苯乙烯20— 30质量份、由等质量份的偶氮二异丁腈(AIBN)和偶氮二异丁腈咪盐酸盐(AIBA)组 成的引发剂，并分散均匀，偶氮二异丁腈(AIBN)和偶氮二异丁腈咪盐酸盐(AIBA) 的质量份为0.25—1；在惰性气体保护下，升温至热引发温度之上以引起苯乙烯的聚合反 应，最后将获得的产物离心后，分别用乙醇和水洗涤，再进行干燥即得到白色带正电荷 的聚苯乙烯粉体。

在步骤1中，乙醇为65—67质量份，水为6.5—8质量份，聚乙烯吡咯烷酮为1.5— 1.7质量份，苯乙烯为25—28质量份，偶氮二异丁腈(AIBN)和偶氮二异丁腈咪盐酸盐 (AIBA)的质量份为0.26—0.5。

在步骤1中，所述惰性气体为氮气、氦气或者氩气。

在步骤1中，反应温度为70—90摄氏度，优选75—80摄氏度；反应时间为10—20 小时，优选12—15小时。

在步骤1中，将获得的产物用超速离心机在4000r/min的转速下离心10min后用分别 用乙醇和水洗涤至少两次，将所得的产物在50℃下干燥8h，得到白色带正电荷的聚苯乙 烯粉体。

步骤2，制备聚苯乙烯和硅胶的核壳结构的复合体(PSSiO₂复合体)

将步骤1制备的带正电荷的聚苯乙烯均匀分散在由十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)、 水和乙醇组成的混合溶液中，并使用氨水调节至碱性，向其中匀速滴加由正硅酸乙酯 (TEOS)和乙醇组成的混合溶液，反应温度为20—40摄氏度，反应时间至少3小时； 十六烷基三甲基溴化铵为0.3—0.5质量份、水为15—20质量份、乙醇为80—85质量份； 正硅酸乙酯为6—10质量份、乙醇90—94质量份。

在步骤2中，使用氨水调整至pH值为8—9。

在步骤2中，匀速滴加由正硅酸乙酯(TEOS)和乙醇组成的混合溶液时，控制在 30—60min内滴加完毕。

在步骤2中，带正电荷的聚苯乙烯为1—5质量份。