一种固相微萃取纤维及其制备方法与用途技术

本发明专利技术公开了一种固相微萃取纤维，包括不锈钢丝和涂层，所述不锈钢丝表面的元素中，氧的原子百分比不小于30％。本发明专利技术还提供了一种固相微萃取纤维的制备方法以及其固相微萃取纤维在制造或制作固相微萃取产品的应用。本发明专利技术固相微萃取纤维，涂层与不锈钢丝之间的结合牢固，不容易脱落，使用寿命长，具有良好的耐温性能、耐有机溶剂性能和耐酸碱性能，兼具以熔融石英为基质材料的固相微萃取纤维和以不锈钢丝为基质材料的固相微萃取纤维的优点；与商品化萃取纤维相比，本发明专利技术固相微萃取纤维的萃取性能更好，检测的灵敏度更高；同时，本发明专利技术制备所得纤维具有良好的重现性和重复性，非常适合产业上的实际应用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种固相微萃取纤维及其制备方法与用途。
技术介绍
固相微萃取(solid-phasemicroextraction，SPME)技术是一种集采样、萃取、富集和进样于一体的样品微萃取新技术，具有操作简单、携带方便、操作费用低廉、萃取回收率高等优点，已成为目前应用最广泛的样品前处理技术之一。SPME技术是通过由手柄和固相微萃取纤维(或称为萃取头)两部分构成的固相微萃取装置实现的；其中，固相微萃取纤维是SPME技术的最关键因素，直接影响到萃取和/或富集的效果，并进而影响到检测结果的准确性和灵敏度。一种性能良好的固相微萃取纤维，不仅需要选择合适的基质材料和涂层，还需要基质材料和涂层之间具有强的作用力，使得涂层不容易从基质材料上脱落，才能满足实际应用的要求。熔融石英，是一种容易与涂层之间形成较强作用力的基质材料，目前，商品化的固相微萃取纤维大多以熔融石英为基质材料，但是，该类固相微萃取纤维存在涂覆工艺复杂、使用温度低、易折断、使用寿命短、价格昂贵等缺陷(参见：尤宏王炎王树涛梁志华姚杰.固相微萃取新型活性炭涂层萃取头的研究.第23卷，第10期，2004年10月.)。不锈钢丝，具有不易折断、使用寿命长等优点，也可以作为固相微萃取纤维的基质材料。然而，该类固相微萃取纤维表面的涂层与不锈钢丝之间的结合不牢固(王丽婷杨瑞琴.碳纳米固相微萃取纤维的制备及在水样分析中的应用.化学工程与装备，2012年第11期.)，容易发生涂层脱落现象，严重影响固相微萃取纤维的萃取和/或富集效果和使用寿命。为了克服这一缺陷，本领域技术人员在制备固相微萃取纤维的过程中，往往需要使用松油醇/乙基纤维素/邻苯二甲酸二丁酯、全氟磺酸等粘(黏)合剂，然而，其效果并不理想，而且，粘(黏)合剂的加入，既增加了制备固相微萃取纤维的工艺难度，又会对固相微萃取纤维的性能带来不利影响，难以满足产业上应用的要求，也给以不锈钢丝为基质材料的固相微萃取纤维的商品化带来很大困难。为了解决上述问题，需要对现有的以不锈钢丝为基质材料制备的固相微萃取纤维及方法进行改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种固相微萃取纤维。本专利技术提供的一种固相微萃取纤维，包括不锈钢丝和涂层，所述不锈钢丝表面的元素中，氧的原子百分比不小于30％。本专利技术的研究表明，经等离子体处理过的不锈钢丝表面元素中，当氧的原子百分比不小于30％时，即可以加固涂层与不锈钢丝之间的结合。进一步的，所述不锈钢丝表面的元素中，氧的原子百分比不小于40％。进一步的，所述不锈钢丝表面的元素中，硅的原子百分比不小于5％。进一步的，所述不锈钢丝表面的元素中，氧的原子百分比不小于40％，硅的原子百分比不小于10％。进一步的，所述不锈钢丝表面的元素中，氧的原子百分比为40％～50％，硅的原子百分比为10％～15％。进一步的，所述不锈钢丝的长度为100mm，直径为0.15mm。进一步的，所述涂层的厚度为7μm～100μm；优选的，涂层的厚度为60μm～80μm。进一步的，所述涂层是将不锈钢丝浸入硅溶胶溶液后，取出，经后处理而成的。硅溶胶溶液，是指由含有硅原子的物质形成的溶胶溶液。进一步的，所述硅溶胶溶液包括以下组分：碳纳米管复合材料、羟基封端的聚(二甲基硅氧烷-co-二苯基硅氧烷)、水、甲基三甲氧基硅烷、聚甲基氢硅氧烷、三氟乙酸；碳纳米管复合材料与羟基封端的聚(二甲基硅氧烷-co-二苯基硅氧烷)的重量体积比为10～20：20～50mg/μl；羟基封端的聚(二甲基硅氧烷-co-二苯基硅氧烷)与水的体积比为20～50：30～50；羟基封端的聚(二甲基硅氧烷-co-二苯基硅氧烷)与甲基三甲氧基硅烷的体积比为20～50：300～400；羟基封端的聚(二甲基硅氧烷-co-二苯基硅氧烷)与聚甲基氢硅氧烷的体积比为20～50：30～50；羟基封端的聚(二甲基硅氧烷-co-二苯基硅氧烷)与三氟乙酸的体积比为20～50：50～100。本专利技术中，不锈钢丝没有特殊要求，为材料领域中合格产品即可；涂层是指将不锈钢丝浸入溶胶溶液后取出，附着在不锈钢丝表面的溶胶溶液经过后处理(陈化和干燥，老化和净化)形成的包裹层。进一步的，所述碳纳米管复合材料是按照包括以下步骤的方法制备得到：①、羧基化碳纳米管与氯化亚砜，于60℃～70℃下反应22h～26h，随后分离、干燥，得到酰氯化碳纳米管；羧基化碳纳米管与氯化亚砜的重量体积比为0.2：20～25g/ml；②、将步骤①所得的酰氯化碳纳米管与羟基封端的聚(二甲基硅氧烷-co-二苯基硅氧烷)在甲苯-四氢呋喃中混合，氮气保护下于70℃～85℃反应48h～52h，随后分离、干燥，得到碳纳米管复合材料；酰氯化碳纳米管与羟基封端的聚(二甲基硅氧烷-co-二苯基硅氧烷)的重量比为0.05～0.12：5；甲苯-四氢呋喃中，甲苯与四氢呋喃的体积比为3：1。本专利技术还提供了一种固相微萃取纤维的制备方法，所述的制备方法包括以下步骤：a、微波诱导等离子体处理不锈钢丝；b、将步骤a所得的不锈钢丝浸入硅溶胶溶液后取出，经过后处理，即得固相微萃取纤维。公知的，微波诱导等离子体是一种光谱分析方法，主要用于银、镉、汞、碘、甲醇等痕量组分的分析和检测(见：1、江祖成田笠卿陈新坤胡斌冯永来编著，现代原子发射光谱分析，北京:科学出版社，1999年；2、杜晓光段忆翔金钦汉，电热蒸发进样微波诱导等离子体原子吸收光谱法测定银和镉的研究.分析试验室，第18卷，第4期，1999年.)。本专利技术却巧妙的想到，利用微波诱导等离子体处理不锈钢丝，不仅有效增加了不锈钢丝的表面活性成分，改善了表面亲水性，而且有效提高了溶胶-凝胶涂层在不锈钢丝表面的附着能力，并进一步提高了制备所得固相微萃取纤维的使用寿命、热稳定性及耐溶剂性。进一步的，步骤a中，微波诱导等离子体处理不锈钢丝的方法为：在微波诱导等离子体装置的石英管中通入氩气流与空气流，氩气流与空气流的流速比0.25～0.30：0.05～0.1，调节微波的功率至150W～300W产生等离子体，将不锈钢丝放入上述等离子体中处理至少5分钟，即可。选择Surfatron腔体为微波诱导等离子体发生腔，该铜质腔体的中心轴是作为等离子体发生器的熔融石英管。在微波源的作用下，作为反应气体的氩气和空气混合气体在石英管中产生微波诱导等离子体。本专利技术选择不易折断，经久耐用的不锈钢丝作为纤维载体，利用石英管中氩气和空气为反应气体，产生微波诱导等离子体对不锈钢丝进行本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种固相微萃取纤维，包括不锈钢丝和涂层，其特征在于：所述不锈钢丝表面的元素中，氧的原子百分比不小于30％。

【技术特征摘要】
1.一种固相微萃取纤维，包括不锈钢丝和涂层，其特征在于：所述不锈钢丝表面的
元素中，氧的原子百分比不小于30％。
2.根据权利要求1所述的固相微萃取纤维，其特征在于：所述不锈钢丝表面的元素
中，硅的原子百分比不小于5％。
3.根据权利要求2所述的固相微萃取纤维，其特征在于：所述不锈钢丝表面的元素
中，氧的原子百分比不小于40％，硅的原子百分比不小于10％。
4.根据权利要求3所述的固相微萃取纤维，其特征在于：所述不锈钢丝表面的元素
中，氧的原子百分比为40％～50％，硅的原子百分比为10％～15％。
5.根据权利要求1～4任意一项所述的固相微萃取纤维，其特征在于：所述不锈钢丝
的长度为100mm，直径为0.15mm。
6.根据权利要求1～4任意一项所述的固相微萃取纤维，其特征在于：所述涂层的厚
度为7μm～100μm；优选的，涂层的厚度为60μm～80μm。
7.根据权利要求1～4任意一项所述的固相微萃取纤维，其特征在于：所述涂层是将
不锈钢丝浸入硅溶胶溶液后，取出，经后处理而成的。
8.根据权利要求7所述的固相微萃取纤维，其特征在于：，所述硅溶胶溶液包括以下
组分：
碳纳米管复合材料、羟基封端的聚(二甲基硅氧烷-co-二苯基硅氧烷)、水、甲基三甲
氧基硅烷、聚甲基氢硅氧烷、三氟乙酸；
碳纳米管复合材料与羟基封端的聚(二甲基硅氧烷-co-二苯基硅氧烷)的重量体积比为
10～20：20～50mg/μl；羟基封端的聚(二甲基硅氧烷-co-二苯基硅氧烷)与水的体积比为
20～50：30～50；羟基封端的聚(二甲基硅氧烷-co-二苯基硅氧烷)与甲基三甲氧基硅烷的
体积比为20～50：300～400；羟基封端的聚(二甲基硅氧烷-co-二苯基硅氧烷)与聚甲基氢
硅氧烷的体积比为20～50：30～50；羟基封端的聚(二甲基硅氧烷-co-二苯基硅氧烷)与三
氟乙酸的体积比为20～50：50～100。
9.根据权利要求8所述的固相微萃取纤维，其特征在于：所述碳纳米管复合材料是
按照包括以下步骤的方法制备得到：
①、羧基化碳纳米管与氯化亚砜，于60℃～70℃下反应22h～26h，随后分离、干燥，
得到酰氯化碳纳米管；
羧基化碳纳米管与氯化亚砜的重量体积比为0.2：20～25g/ml；
②、将步骤①所得的酰氯化碳纳米管与羟基封端的聚(二甲基硅氧烷-co-二苯基硅氧烷)
在甲苯-四氢呋喃中混合，氮气保护下于70℃～85℃反应48h～52h，随后分离、干燥，得

\t到碳纳米管复合材料；
酰氯化碳纳米管与羟基封端的聚(二甲基硅氧烷-co-二苯基硅氧烷)的重量比为0.05～
0.12：5；甲苯-四氢呋喃中，甲苯与四氢呋喃的体积比为3：1。
10.一种固相微萃取纤维的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、微波诱导等离子体处理不锈钢丝；
b、将步骤a所得的不锈钢丝浸入硅溶胶溶液后取出，经过后处理，即得固相微萃取
纤维。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于：步骤a中，微波诱导等离子体
处理不锈钢丝的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：段忆翔，唐振涛，
申请(专利权)人：段忆翔，唐振涛，
类型：发明
国别省市：四川;51