一种杂化硅胶色谱填料制备方法技术

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。杂化硅胶微球。杂化硅胶微球。

【技术实现步骤摘要】
一种杂化硅胶色谱填料制备方法


[0001]本专利技术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。

技术介绍

[0002]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
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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。
[0003]传统的杂化硅胶微球大多是通过溶胶
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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。
[0004]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。
[0005]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
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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
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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。

技术实现思路

[0006]本专利技术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。
[0007]本专利技术包括以下步骤：
[0008]1)构建多入口端的微流控装置；
[0009]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；
[0010]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。
[0011]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。
[0012]所述芯片的材质可选自玻璃、石英、聚二甲基硅氧烷(PDMS)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。
[0013]所述毛细管的材质可选自玻璃、熔融石英、不锈钢或聚合物等。
[0014]所述微流控装置依次设有多样品入口通道、在线混合通道、液滴生成与收集通道等。
[0015]在步骤2)中，所述硅氧烷单体包括四甲氧基硅烷(TMOS)、四乙氧基硅烷(TEOS)，也包括有机官能团单取代的硅氧烷或有机官能团内部桥联的双硅氧烷，还包括带有手性官能团、氨基、巯丙基等的硅氧烷。
[0016]所述有机官能团单取代的硅氧烷为YSi(OR)3，其中Y＝烷基/芳基，R＝甲基/乙基；
[0017]所述有机官能团内部桥联的双硅氧烷，如(RO)3Si
‑
X
‑
Si(OR)3，其中X＝烷基或芳基，R＝甲基/乙基。
[0018]所述致孔剂包括聚乙二醇(PEG100～10000)、尿素或模版剂等；所述模版剂包括阳离子表面活性剂、长链胺或嵌段共聚物等。
[0019]所述催化剂包括酸催化剂，碱催化剂。酸催化剂可选自硝酸、盐酸等无机酸或乙酸等有机酸；所述碱催化剂选自氨水或氢氧化钠等中的一种。
[0020]所述连续相是由与分散相不互溶的溶剂和表面活性剂组成；当分散相是水相时，连续相由油相和油溶性表面活性剂组成，如油相有烷烃油、硅油、氟化油等，表面活性剂有EM 90、Span 80、氟表面活性剂、两亲性双嵌段共聚物等；当分散相是油相时，连续相可由水和水溶性表面活性剂组成，水溶性表面活性剂有十二烷基硫酸钠、聚乙烯醇等。
[0021]所述硅氧烷单体的比例、致孔剂以及催化剂的含量可通过调控不同入口微通道内反应液的流速进行调控。
[0022]在步骤3)中，所述液滴固化生成微球可通过热或光引发聚合。
[0023]所述液滴生成方式可以是共轴流、流式聚焦或T型结构。
[0024]生成液滴的尺寸和频率可由分散相与连续相的流速、微通道的尺寸等参数控制。
[0025]所制备的杂化硅胶色谱填料的形貌可为球形、椭圆形或圆柱形等，杂化硅胶色谱填料的内部结构可为无孔型、全多孔型、核
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壳型、多面子型等。
[0026]本专利技术基于液滴微流控装置中微通道的高度集成化，通过微通道的几何设计，提供一种可在线调控单体比例的杂化硅胶色谱填料制备方法。本专利技术首先基于不同的反应体系设计相应的微流控通道结构，之后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实现在线混合；将充分混合的反应液作为分散相，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；然后将生成的液滴作为模板经热/光引发固化，即可制备单分散的杂化硅胶色谱填料。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有以下突出的优点：
[0028]1、本专利技术通过调控不同入口微通道内反应液的流速，可以快速、简单的实现液滴内容物的组成调控，从而实现杂化硅胶色谱填料尺寸与组成的精准调控。此外，通过液滴内容物的在线调控，可快速地进行反应条件筛查，以获得最优的反应条件。
[0029]2、本专利技术中反应前驱体通过不同的微通道引入，并在微流控通道内实现在线混合，极大的提高分散相的使用寿命和生成微球的材料稳定性。同时，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，且通过更换单体的种类即可制备出不同固定相化学的杂化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种杂化硅胶色谱填料制备方法，其特征在于包括以下步骤：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，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。2.如权利要求1所述一种杂化硅胶色谱填料制备方法，其特征在于在步骤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；所述芯片的材质选自玻璃、石英、聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯；所述毛细管的材质选自玻璃、熔融石英、不锈钢或聚合物。3.如权利要求1所述一种杂化硅胶色谱填料制备方法，其特征在于在步骤1)中，所述微流控装置依次设有多样品入口通道、在线混合通道、液滴生成与收集通道。4.如权利要求1所述一种杂化硅胶色谱填料制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述硅氧烷单体包括四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷，也包括有机官能团单取代的硅氧烷或有机官能团内部桥联的双硅氧烷，还包括带有手性官能团、氨基、巯丙基等的硅氧烷；所述有机官能团单取代的硅氧烷，如YSi(OR)3，其中Y＝烷基/芳基，R＝甲基/乙基；所述有机官能团内部桥联的双硅氧烷，如(RO)3Si
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X
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Si(OR)3，其中X＝烷基或芳基，R＝甲基/乙基。5.如权利要求1所述一种杂化硅胶色谱填料制备方法，其特征在于在步骤2)中，所述致孔剂包括聚乙...

【专利技术属性】
技术研发人员：张博，刘娅，
申请(专利权)人：晋江精纯科技有限公司，
类型：发明
国别省市：