[发明专利]一种杂化硅胶色谱填料制备方法

说明书

一种杂化硅胶色谱填料制备方法，涉及基于液滴微流控的色谱填料制备领域。基于不同的反应体系设计相应的微流控通道结构，将不同的硅氧烷单体、致孔剂和催化剂等通过不同的微通道引入微流控装置中并混合；混合后反应液作为分散相，分散相在表面张力和剪切力的共同作用下分散到连续相内，产生具有精确组成和体积的离散液滴；之后将生成的液滴作为模板经热/光引发固化，即得杂化硅胶色谱填料。反应前驱体通过不同的微通道引入，在微流控通道内在线混合，极大提高分散相的使用寿命和生成微球的材料稳定性。通过调控不同通道间的流速比可灵活调控单体的比例、致孔剂与催化剂含量等，通过更换单体的种类即可制备出不同固定相化学的杂化硅胶微球。

技术领域

本发明涉及基于液滴微流控的色谱填料制备领域，尤其是涉及实现在线调控单体比例的一种杂化硅胶色谱填料制备方法。

背景技术

硅胶色谱填料由于具有优异的色谱性能和机械强度而得到广泛的应用，但硅胶色谱填料的使用也存在一定的局限性，它的pH稳定性和热稳定性较差。硅胶色谱填料需要在pH 2-8的条件下使用，当pH小于2时，键合相会逐渐水解；当pH大于8时，二氧化硅基质会逐渐溶解而导致骨架坍塌。而且硅胶色谱填料热稳定性也是有限的，它在60℃的条件下工作时二氧化硅也会逐渐溶解。但温度和pH是影响色谱分离选择性的重要参数，因此迫切的需要开发出稳定性更好的硅胶色谱填料。杂化硅胶色谱填料由于有机官能团的引入，极大的提高硅胶的化学稳定性，可以在高pH条件下工作；而且降低硅羟基的影响，对碱性化合物的分离更为友好；同时热稳定性也更好。

传统的杂化硅胶微球大多是通过溶胶-凝胶法制备的，利用硅源前驱体在酸性或碱性条件下发生水解与缩聚反应，生成的凝胶微球经过干燥和热处理形成硅胶微球，孔的形貌可通过致孔剂的种类与含量进行调控。但此方法制备出的微米级多孔硅胶微球粒径分布较宽，需要经过筛分后才能作为色谱填料进行使用，而且无法精确的控制每个填料的化学组成。因此，迫切需要开发出一种新型的色谱填料制备工艺。

基于液滴微流控的色谱填料制备方法可有效解决这些难题。微流控技术指在微观尺度的集成化通道内精确的操控微量流体的一门技术，目前已成功的应用于物理、化学、生物和材料学的各个领域。液滴微流控作为微流控的一个重要分支，利用互不相溶的流体分别作为连续相和分散相，其中分散相在表面张力和剪切力的共同作用下分散到连续相内产生具有精确组成和体积的离散液滴，具有液滴体积小(10^-18～10^-9L)、单分散性好(CV＝1％～3％)、生成通量高(高达20000Hz)等优点。而且微流控通道的高度集成化允许在微通道内精确的操控微量流体的运动，为实现反应液的分道运输和在线混合提供有效的解决方案。

但在传统基于液滴微流控的硅胶微球制备方法中，将硅氧烷单体配制成预聚体溶液作为分散相引人液滴微流控装置。由于预聚体溶液中溶胶-凝胶反应的发生和进行无法调控，因此分散相只能使用快速注入和使用，这大大限制合成反应的适用性和调控性。并且，更关键的是，不同时间段收集得到的硅胶微球由于溶胶-凝胶反应程度的不同导致形貌差异大，严重影响色谱分离柱效与分辨率。

发明内容

本发明的目的是提供可在线调控单体比例，实现杂化硅胶色谱填料尺寸与组成的在线精准调控，以快速地进行反应条件筛查的一种杂化硅胶色谱填料制备方法。

本发明包括以下步骤：

1)构建多入口端的微流控装置；

2)将不同的硅氧烷单体、致孔剂和催化剂等通过不同的入口引入到微流控装置中，入口端通道数至少3个，随着硅氧烷单体种类的增加，入口端通道数也会相应增加。之后将在线混合后的反应液作为分散相，用与分散相互不相溶的溶剂作为连续相对分散相进行切割，以生成单分散液滴；

3)生成的单分散液滴固化形成杂化硅胶微球，即杂化硅胶色谱填料。

在步骤1)中，所述微流控装置可以是基于芯片的微流控装置，或是基于毛细管的微流控装置等。