[发明专利]一种杂化多孔整体材料及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种添加多面体低聚半硅氧烷试剂(POSS)的聚丙烯酸酯类杂化整体材料的制备。首先是将带有巯基的多面体低聚半硅氧烷试剂与其他两种丙烯酸酯类单体混合，加入致孔溶剂超声溶解；通过紫外光引发，原位发生丙烯酸酯自聚反应以及巯基‑丙烯酸酯点击化学反应，即可得到该杂化整体材料。该整体材料制备过程简单快速、反应条件温和，并且具有均一的孔结构和良好的热稳定性，可以应用于小分子化合物和复杂生物样品的高效色谱分离分析。

技术领域

本发明涉及一种基于光引发的巯基自由基介导的聚合反应快速制备有机–无机杂化多孔整体材料及其制备方法和应用，具体是将经巯丙基三甲氧基硅烷修饰后含有八个巯基的多面体低聚倍半硅氧烷，丙烯酸酯类化合物和光引发剂在致孔溶剂中超声溶解，利用光引发的丙烯酸酯自聚反应以及巯基–丙烯酸酯点击化学反应(photoinduced thiol-eneclick polymerization reaction)原位形成有机–无机杂化多孔整体材料。通过调节单体的浓度、巯基的加入量和致孔剂的比例，最终可制备出一种具有优异色谱性能的多孔杂化整体材料，具体为一种杂化多孔整体材料及其制备和应用。

背景技术

近年来，微型化已经成为液相色谱的主要发展趋势之一，同时也追求着高速分离和高柱效。因此，毛细管色谱就成为微纳米尺度分离分析的领域中的研究热点之一，它主要分为毛细管电色谱和毛细管液相色谱。毛细管柱是毛细管色谱分离中的核心，分离效果的优劣与毛细管柱固定相的化学和物理特性密切相关。多孔整体材料作为一种新型多孔微分离介质，具有高容量、快速分离和易于与质谱联用等优点，已经广泛应用于毛细管液相色谱。

根据多孔整体材料的基质不同性质，可将毛细管整体柱分为有机整体柱，无机整体柱和杂化整体柱三种类型。其中有机整体柱具有制备过程简单、生物兼容性好、pH适用范围宽等优点。但是，有机整体柱机械强度较差、稳定性不好，且在一些有机溶剂中易发生溶胀。许多研究人员致力于解决该问题，目前主要分为两种方法。一种是系统地优化有机整体柱的制备条件，其中包括单体的、交联剂的选择、致孔剂的选择、聚合时间和反应温度的优化以及柱后衍生等，以此获得令人满意的多孔有机整体材料；另一种方法是在有机整体柱中加入纳米粒子，利用其特殊的物理和化学性质来提高多孔有机整体材料的分离性能。

多面体低聚倍半硅氧烷是一种纳米级的有机-无机杂化分子，由于其独特的笼状结构，具有多种优异的功能。所以，具有不同功能基团多面体低聚倍半硅氧烷试剂可以被用来制备杂化整体柱，发生自由基聚合、巯基为基础的点击化学和开环聚合等反应。利用一锅法，将具有特定功能基团的多面体低聚倍半硅氧烷试剂添加到反应体系中，参与整体材料的制备。这就在一定程度上克服了无机整体材料和有机整体材料的缺陷，最终获得机械强度高、制备过程简单、性能优越的多孔杂化整体材料。

通过添加多面体低聚倍半硅氧烷试剂，使多孔杂化整体材料具有性能稳定、通透性好等优点。它可作为固定相被应用于毛细管液相色谱中，实现快速制备与快速分离。多孔杂化整体材料作为一种出色的色谱分离介质，可广泛应用在药物学、环境科学和生命科学等领域。

发明内容

本发明提供了一种基于丙烯酸酯自聚合反应和巯基–丙烯酸酯点击化学反应制备多孔杂化整体材料的方法。具有是将含有八个巯基的多面体低聚倍半硅氧烷、两种丙烯酸酯类单体、致孔剂和光引发剂通过超声混合均匀，在紫外交联仪中曝光，通过光引发的聚合反应制备有机–无机杂化整体材料。

本发明采用的技术方案为：

将经巯丙基三甲氧基硅烷修饰后的含有八个巯基的多面体低聚倍半硅氧烷、含有丙烯酸酯的两个功能单体和光引发剂溶解在致孔溶剂中，超声混合至成均匀透明溶液，利用巯基介导的逐步聚合反应制备出有机–无机多孔杂化整体材料，并根据不同的需求，通过调节单体浓度和致孔剂比例，可以制备出不同性质的有机–无机多孔杂化整体材料。