包含载体粒子、分散剂和静电结合的分层粒子的复合物的离子交换组合物制造技术

本发明专利技术提供一种适用于离子交换色谱的离子交换组合物，其包含中性乙烯基聚合物载体粒子和表面上用离子交换位点官能化的细分层粒子，所述中性乙烯基聚合物载体粒子不可逆地结合到具有可电离位点的分散剂，所述可电离位点在中性pH下不电离并且在强酸性或强碱性条件下电离。所述可电离位点的一部分电离并且静电结合到所述细分层粒子离子交换位点的一部分，产生载体粒子‑分散剂‑细分层粒子复合物。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种适用于进行离子交换色谱的组合物。更确切地说，本专利技术涉及一种改良组合物和用于制备离子交换组合物的方法，其中树脂载体粒子经由分散剂材料不可逆地连接到细树脂分层粒子。本专利技术组合物可以用于常规柱色谱中，但最尤其适合高效液相色谱。
技术介绍
一般来说，离子交换色谱采用管柱。这些管柱填充有树脂，树脂常常呈具有吸附活性表面或已涂有吸附活性物质的表面的颗粒形式。在本领域中普遍认为，极佳的色谱载体由多个离散粒子组成，这些粒子形状规则，优选是球形，表面含大量表层浅孔。为了使管柱给出可再现的色谱结果，载体粒子理想地应该表面规则并且其表面特征是可容易再现的。用于执行液相色谱分析的材料是已知的，其中仅色谱载体材料的薄外表面可用于与液体介质主动地交换离子。举例来说，Small等人在美国专利第4,101,460号(1978)中描述了离子交换组合物的制备和用途，所述离子交换组合物包含组分A，一种至少在可用表面上具有离子交换位点的不可溶合成树脂衬底，并且具有组分B，一种不可逆地连接着的细粉状不可溶材料。在以上现有技术静电方法中，树脂载体粒子通常通过悬浮聚合工艺形成。在树脂载体粒子的聚合过程中经常使用分散剂材料以在产生粒子时维持粒子在反应溶液中分开，防止所要大小的粒子彼此粘住和形成更大的聚集粒子。然后通过使树脂载体粒子在室温下暴露于浓硫酸中持续几分钟而使所述粒子略微磺化。此操作使得在树脂载体粒子的表面上产生了非常薄的一层磺酸盐位点并且允许如胺化乳胶珠粒等细树脂分层粒子的静电连接。因此，在以上现有技术静电方法中，有必要通过至少在细分层粒子的表面形成正电荷或负电荷，从而使那些粒子官能化，以便静电连接。此操作通过使乳胶衍生粒子胺化或磺化来进行。如果乳胶胺化，那么树脂载体粒子磺化。在乳胶磺化的情况下，树脂载体粒子胺化。然后使乳胶和载体粒子彼此接触，促使一层单珠粒胶乳粒子静电连接到树脂载体粒子的表面。这产生了薄膜阴离子交换或薄膜阳离子交换树脂珠粒。Barretto等人的美国专利第5,532,279号(“'279专利”)在第1-3栏中描述了各种用于制造这类离子交换组分B粒子以静电方式分层在组分A粒子上的聚集物的现有技术方法。此外，它描述了一种离子交换组合物，所述离子交换组合物包含合成树脂载体粒子、能够使载体粒子悬浮在水性介质中以抑制或防止聚集的分散剂以及细合成树脂分层粒子。所述复合物可以通过使合适的分散剂与单体在所述单体不可溶的水溶液中接触来形成。在适合悬浮聚合的条件下，单体将聚合形成树脂载体粒子，其中分散剂不可逆地连接到那些粒子。分散剂是通过共价键结或永久性物理缠结而不可逆地连接到合成树脂载体粒子的。分散剂还通过共价键结或通过静电力连接到细分层粒子。结果是形成了载体粒子-分散剂-分层粒子复合物。'279专利披露，离子交换组合物可以通过形成分散剂不可逆地连接到载体粒子的合成树脂载体粒子-分散剂复合物制成。然后可以使所述复合物以含水浆料形式与细树脂分层粒子在适合形成树脂分层粒子不可逆地连接到分散剂的树脂载体粒子-分散剂-树脂分层粒子复合物的条件下混合。实际上，分散剂在载体粒子与分层粒子之间形成了不可逆的桥。分散剂不可逆地连接到树脂载体粒子。分散剂含有离子官能团或可能具反应性的官能团，这些官能团可以通过另外的化学过程在载体粒子聚合之后采用。'279专利中所述类型的离子交换组合物由赛默飞世尔科技(ThermoFisherScientific)以商品名称OmniPacTM出售，包括OmniPacTMPAX-100、OmniPacTMPAX-500、OmniPacTMPCX-100和OmniPacTMPCX-500管柱。
技术实现思路
在本专利技术的一个实施例中，提供一种用于制造适用于离子交换色谱的离子交换组合物的方法。所述方法包含以下步骤：形成中性乙烯基聚合物载体粒子不可逆地结合到分散剂的第一复合物。分散剂具有可电离位点，所述可电离位点在中性pH下不电离并且在强碱性或强酸性条件下电离。在强碱性或强酸性条件下，在所述复合物与细分层粒子的含水浆料之间形成混合物，在细分层粒子的表面上用离子交换位点官能化，使得分散剂包括已电离位点。使分散剂的已电离位点静电结合到细粒子离子交换位点的一部分，产生载体粒子-分散剂-细分层粒子复合物。在本专利技术的另一个实施例中，形成一种适用于离子交换色谱的离子交换组合物。中性乙烯基聚合物载体粒子不可逆地结合到具有可电离位点的分散剂，所述可电离位点在中性pH下不电离并且在强酸性或强碱性条件下电离。细分层粒子用离子交换位点使其表面官能化。可电离位点的一部分电离并且静电结合到细分层粒子离子交换位点的一部分，产生载体粒子-分散剂-细分层粒子复合物。附图说明图1展示使用现有技术CarboPacTMPA203×150mm管柱分离的色谱图，其中首先使载体粒子的表面磺化以产生负表面，带正电荷的胶乳粒子静电连接到所述负表面。图2展示使用根据本专利技术的管柱的色谱图。图3展示使用根据本专利技术的管柱的色谱图。图4展示使用根据本专利技术的管柱的色谱图。图5展示使用根据本专利技术的管柱的色谱图。图6展示使用根据本专利技术的管柱的色谱图。图7是比较根据本专利技术在各种pH下聚集的管柱的运行时间的表格。图8A到图8D是比较根据本专利技术在各种pH水平下聚集的管柱的运行时间的图表。图9A和图9B是比较根据本专利技术在各种pH水平下聚集的管柱的运行时间的图表。具体实施方式本专利技术的离子交换组合物包括中性乙烯基聚合物(例如合成树脂)载体粒子、能够使载体粒子悬浮在水性介质中以抑制或防止聚集的分散剂以及细合成树脂分层粒子。分散剂通过共价键结或通过永久性缠结或通过这两者而不可逆地连接到载体粒子，并且还静电连接到分层粒子。中性乙烯基聚合物载体粒子可以由任何可与特定相关分散剂反应的合成树脂材料形成，如通过引用并入的'279专利中所述。举例来说，以下是合适的：合成聚合物树脂，如聚(苯酚-甲醛)、聚丙烯酸或聚甲基丙烯酸、苯乙烯于聚乙烯或聚丙烯上的接枝聚合物；聚-(芳乙烯)树脂，如由苯乙烯、α-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、苯乙烯和类似不饱和单体、单亚乙烯基单体以及共聚物衍生的那些聚-(芳乙烯)树脂。本专利技术的中性乙烯基载体粒子(如'279专利中的那些)是“中性”的，也就是说不包括可供静电连接的离子交换位点，如美国专利第4,101,468号。本专利技术的载体粒子可以通过众所周知的悬浮聚合技术形成，这种技术涉及使单体小液滴悬浮在其不可溶的水性介质中，如'279专利中所述。因此，树脂载体粒子可以包含交联聚合物或共聚物珠粒，如含有以重量计介于约2％到约100％之间的二乙烯基苯单体的苯乙烯-二乙烯基苯共聚物。在其最优选实施例中，苯乙烯-二乙烯基苯共聚物含有以重量计介于约25％到约80％之间的二乙烯基苯单体。本专利技术的细分层粒子可以由合成聚合物(例如树脂)形成，所述合成聚合物经过选择以适当地连接到特定分散剂材料并且不可逆地连接到分散剂的一个或多个官能团。优选地，分层粒子通过乳液聚合形成并且将衍生自不可溶于其将接触的溶剂中的单体混合物。聚合可以通过常规乳液聚合技术进行，如通过在合适的乳化剂存在下，加热并搅拌单体于合适溶剂中的悬浮液。或者，聚合可以通过悬浮法、本体法或溶液法进行，然后通过如球磨机、棒磨机等机械构件将树脂研磨到所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造适用于离子交换色谱的离子交换组合物的方法，所述方法包含以下步骤：(a)形成中性乙烯基聚合物载体粒子不可逆地结合到分散剂的第一复合物，所述分散剂具有可电离位点，所述可电离位点在中性pH下不电离并且在强碱性或强酸性条件下电离，(b)在所述强碱性或强酸性条件下形成所述第一复合物与细分层粒子的含水浆料的混合物，在所述细分层粒子的表面上用离子交换位点官能化，使得所述分散剂包括所述已电离位点，并且(c)使所述分散剂的已电离位点静电结合到所述细粒子离子交换位点的一部分，产生载体粒子‑分散剂‑细分层粒子复合物。

【技术特征摘要】
2015.07.30 US 14/814,4511.一种制造适用于离子交换色谱的离子交换组合物的方法，所述方法包含以下步骤：(a)形成中性乙烯基聚合物载体粒子不可逆地结合到分散剂的第一复合物，所述分散剂具有可电离位点，所述可电离位点在中性pH下不电离并且在强碱性或强酸性条件下电离，(b)在所述强碱性或强酸性条件下形成所述第一复合物与细分层粒子的含水浆料的混合物，在所述细分层粒子的表面上用离子交换位点官能化，使得所述分散剂包括所述已电离位点，并且(c)使所述分散剂的已电离位点静电结合到所述细粒子离子交换位点的一部分，产生载体粒子-分散剂-细分层粒子复合物。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述强碱性条件是在至少12的pH下并且所述强酸性条件是在小于3的pH下。3.根据权利要求1所述的方法，其中在步骤(b)之前，将所述第一复合物填充到色谱柱中。4.根据权利要求1所述的方法，其中所述分散剂是醇基去质子化产生所述已电离位点的聚乙烯醇。5.一种通过某种方法产生的离子交换组合物，所述方法包含：(a)形成中性乙烯基聚合物载体粒子不可逆地结合到分散剂的第一复合物，所述分散剂具有可电离位点，...

【专利技术属性】
技术研发人员：L·A·伍德拉夫，C·A·波尔，J·S·罗赫雷尔，
申请(专利权)人：戴安公司，
类型：发明
国别省市：美国;US