一种气相色谱柱及其制备方法与应用技术

本发明专利技术实施例公开了一种气相色谱柱及其制备方法与应用。所述方法包括如下步骤：(1)用酸对石英毛细管柱进行内壁处理使表面羟基化；(2)在石英毛细管柱内壁沉积二氧化硅以增加表面粗糙度；(3)对石英毛细管柱内壁进行惰性处理；(4)将固定相溶液涂布在石英毛细管柱内壁，形成均匀膜层。本发明专利技术的气相色谱柱具有较高的润湿性，热力学稳定，化学性能稳定，超高惰性，检出信号稳定，产品成功率高，在此方案下，研发出多种型号的色谱柱，并可以联合检测多种杂质，提高化合物的纯度分析，使用主要广泛应用于氟化工中灭火剂的分析检测等行业。于氟化工中灭火剂的分析检测等行业。于氟化工中灭火剂的分析检测等行业。

【技术实现步骤摘要】
一种气相色谱柱及其制备方法与应用


[0001]本专利技术实施例涉及分析化学
，具体涉及一种气相色谱柱及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]色谱分析是一种现代分离，分析方法，任何两种不同的物质，只要它们存在物理、化学或生物学性质上的差异及在不同物相中分配系数的差异，便都可以在色谱过程中得到分离、分析或测定。这里，所谓不同的物相可以包括气相、液相、固相和超临界相。不同物相的配合，可以得到不同的色谱类型，如气相色谱系以气相为流动相，气相色谱分析法是分析化学比较重要的一种分析方法，当前气相分析法在氟化工中的应用比较广泛，在灭火剂如全氟己酮，七氟丙烷等分析中都起到比较重要的作用。分析结果的准确度对灭火器的质量和效果，以及对环境，人员，设备的危害起到决定性的作用。在灭火中对建筑防火保护，大多数人想到的是消防水喷淋系统。但是，喷淋系统在灭火的同时，也给被保护对象带来二次的损害，且喷射后很难清理；洁净灭火剂则会快速释放气化，在初期阶段抑制火势，对人体没有伤害，不导电并在喷射时快速蒸发，没有残留。全氟己酮在大气中的残存时间为3～5天，臭氧消耗潜能值ODP是0对臭氧层不会造成破坏，温室效应值GWP为1，保证了全氟己酮能够被长期使用。优势主要在以下几个方面：1、全氟己酮本身属于环保的灭火剂，用它来灭火，不仅不会污染环境，还不会对设备和人体造成伤害；2、全氟己酮灭火装置喷射时间不大于10S，在火灾初期，可以快速准确的扑灭火源，降低火灾带来的损失；3、全氟己酮具有很好的电绝缘性能，当无人值守发生火灾时，能带电进行灭火作业；4、采用全氟己酮作为灭火阻燃剂，可迅速降低火场温度，火情抑制能力强，避免火情的进一步扩大；5、全氟己酮灭火装置具有电启动和热启动两种方式，能满足不同情况的灭火启动方式。这种灭火剂被称为最清洁，环保的灭火剂。
[0003]气相色谱技术的发展已经相当成熟且应用广泛的化合物的分离分析方法。气相色谱仪的种类有很多，检测器的种类也各不相同，但是基本由以下几个单元组成：气体单元，进样单元，分离单元，检测单元，数据输出单元等，形成稳定高效的分析。气相色谱柱是气相色谱仪分离的最重要的组成部分，显著影响气相色谱的分离效率和分析速度。气相色谱柱有一些核心的技术需要掌握，其中气相色谱柱固定相的化学合成和涂布技术是非常重要的。
[0004]气相色谱柱固定相的化学反应机理在国内的企业和研究所均没有掌握，全部靠从国外购买，国外完全处于垄断地位，同时气相色谱柱的涂布技术，一个高性能的气相色谱柱应该是对化合物选择性好、柱效高、液膜均匀、表面惰性，它不仅能分离所要分析的样品，而且能长期稳定，对样品不吸附、不反应。这需要选择合适的石英管原材料，运用特殊工艺拉制出来，尽管内壁光滑，但内壁存在的硅醇基会吸附电子密度高的化合物，硅氧桥的离子特征作为质子接受体形成氢键而吸附易给质子的化合物，玻璃表面存在的金属离子造成更严重的吸附和催化作用，将会使高温下的固定液分解而流失。因此在涂渍固定液之前必须对
内表面进行处理，以改变化学和物理性能提高表面对固定液的湿润性。湿润性是指液体浸润固体表面的能力，这种能力是通过接触角来衡量的。接触角是指液滴界面的切线与固体表面的夹角。当接触角为零时，液态完全湿润固体表面，易于涂渍成均匀的薄膜。反之当接触角增大时，液体覆盖固体表面能力降低，液体能否浸润固体表面取决于液体的内聚力和固体表面的能量。液体的内聚力由其表面张力来表征，固体的表面能则通过表面自由能表示。当液态的表面张力大于某一固体表面的临界表面张力时，此液体在固体表面上就有个大于零的接触角数值。光滑干净玻璃的临界表面张力＜3
×
10
‑5N/cm，而大多数固定液的表面张力为5
×
10
‑5N/cm，这说明大多数固定液对玻璃表面不湿润。要制作有效的毛细管柱，必须对玻璃和石英管内壁表面进行粗糙化或化学、物理改性，使它们的表面能增大，临界表面张力提高。

技术实现思路

[0005]为此，本专利技术实施例提供一种气相色谱柱及其制备方法与应用。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
[0007]根据本专利技术实施例的第一方面，本专利技术提供一种气相色谱柱的制备方法，所述方法包括如下步骤：
[0008](1)用酸对石英毛细管柱进行内壁处理使表面羟基化；
[0009](2)在石英毛细管柱内壁沉积二氧化硅以增加表面粗糙度；
[0010](3)对石英毛细管柱内壁进行惰性处理；
[0011](4)将固定相溶液涂布在石英毛细管柱内壁，形成均匀膜层。
[0012]进一步地，步骤(1)，将浓度为12
‑
18％的HCl溶液压入石英毛细管柱中，在120
‑
180℃下加热石英毛细管柱，之后经纯水洗涤、于280
‑
320℃干燥，使柱内的水汽和酸气彻底除去。
[0013]进一步地，步骤(2)中，以CHCl3和二氧六环为溶剂将二氧化硅配制成浓度为10～15mg/mL的SiO2混合液，之后经超声处理得到SiO2悬浮液，将所述SiO2悬浮液压入石英毛细管柱，用氮气流使SiO2悬浮液通过柱子，再用低流速氮气赶走溶剂。
[0014]进一步地，步骤(3)中，用二氯甲烷将二氰丙基六甲基环四硅氧烷配制成0.4
‑
0.6g/mL的溶液，运用动态法将所述溶液压入石英毛细管柱，用氮气吹走溶剂，抽真空后，将柱两端密封，以4
‑
6℃/min升温至420℃并保持12h，缓慢冷却至室温，在氮气流下用二氯甲烷洗涤柱子。
[0015]进一步地，步骤(4)中，用二氯甲烷将固定相配制成溶液，压入石英毛细管柱内，封住尾端，抽真空，之后在氮气的保护下，于28
‑
32psi、250
‑
280℃下进行老化。
[0016]进一步地，所述固定相的制备方法如下：
[0017]在氮气保护状态下，3
‑
五氟苯基丙烯与苯基二氯硅烷在Pt溶液存在下进行第一反应，得到苯基五氟苯丙基二氯硅烷；
[0018]所述苯基五氟苯丙基二氯硅烷与二甲基二氯硅烷在NaOH水溶液存在下进行第二反应，得到透明黏稠状化合物。
[0019]进一步地，所述3
‑
五氟苯基丙烯与苯基二氯硅烷的质量为105
‑
110:70
‑
80，优选109.2:76.4；
[0020]所述第一反应的温度为80
‑
90℃，时间为6
‑
10h；
[0021]所述苯基五氟苯丙基二氯硅烷与二甲基二氯硅烷的质量比为35
‑
40:10
‑
15，优选38.5:12.9；
[0022]所述NaOH水溶液的浓度为1.8
‑
2.2M；
[0023]所述第二反应的温度为80
‑
90℃，时间为4
‑
6h。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气相色谱柱的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)用酸对石英毛细管柱进行内壁处理使表面羟基化；(2)在石英毛细管柱内壁沉积二氧化硅以增加表面粗糙度；(3)对石英毛细管柱内壁进行惰性处理；(4)将固定相溶液涂布在石英毛细管柱内壁，形成均匀膜层。2.根据权利要求1所述的气相色谱柱的制备方法，其特征在于，步骤(1)，将浓度为12
‑
18％的HCl溶液压入石英毛细管柱中，在120
‑
180℃下加热石英毛细管柱，之后经纯水洗涤、于280
‑
320℃干燥，使柱内的水汽和酸气彻底除去。3.根据权利要求1所述的气相色谱柱的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，以CHCl3和二氧六环为溶剂将二氧化硅配制成浓度为10～15mg/mL的SiO2混合液，之后经超声处理得到SiO2悬浮液，将所述SiO2悬浮液压入石英毛细管柱，用氮气流使SiO2悬浮液通过柱子，再用低流速氮气赶走溶剂。4.根据权利要求1所述的气相色谱柱的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，用二氯甲烷将二氰丙基六甲基环四硅氧烷配制成0.4
‑
0.6g/mL的溶液，运用动态法将所述溶液压入石英毛细管柱，用氮气吹走溶剂，抽真空后，将柱两端密封，以4
‑
6℃/min升温至420℃并保持12h，缓慢冷却至室温，在氮气流下用二氯甲烷洗涤柱子。5.根据权利要求1所述的气相色谱柱的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，用二氯甲烷将固定相配制成溶液，...

【专利技术属性】
技术研发人员：许康，
申请(专利权)人：北京科瑞麦科技有限公司，
类型：发明
国别省市：