[发明专利]一种羧酸型开管整体柱及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种羧酸型开管整体柱，其包括毛细管和毛细管内壁的多孔聚合物层，多孔聚合物层中含有羧酸功能基团；羧酸型开管整体柱直径为50～250μm，多孔聚合物层厚度为1～10μm。本发明还公开了羧酸型开管整体柱的制备方法和应用。首先利用NaOH溶液和HCl溶液处理毛细管内壁，使其内壁表面硅羟基暴露；再通过硅烷偶联剂的偶联作用将硅烷偶联剂紧密固定于毛细管内壁。硅烷偶联剂中还含有烯键，交联剂中烯键毛细管内壁表面烯键发生自由基聚合反应，形成骨架结构，同时或然后交联剂中烯键与单体中烯键发生自由基聚合反应，形成多孔聚合物层，得到羧酸型开管整体柱。本发明羧酸型开管整体柱亲水性强、通透性好，分离效果好，本方法操作简单，重现性好，环保性好。

技术领域

本发明涉及物质分离技术领域，特别是涉及一种羧酸型开管整体柱及其制备方法和应用。

背景技术

开管毛细管色谱柱是一种空心结构的毛细管色谱柱。与完全填充的毛细管色谱柱不同，开管毛细管色谱柱通常只在毛细管内壁上涂有固定剂、键合配体分子或多孔材料层作为固定相，柱芯的中空结构使开管毛细管色谱柱具有许多优点，如柱塞和焦耳热效应小、涡流扩散小和高渗透性。开管毛细管色谱柱广泛应用于气相色谱、毛细管电泳和液相色谱中。根据固相类型的不同，开管柱可分为固定剂涂布型、单层或多层分子键合型和多孔单层键合型三种类型。其中多孔层开管柱(PLOT)柱是将一层多孔整体材料通过共价键紧密地固定在毛细管内壁上而制备得到。因此，多孔层开管柱继承了单片柱的高比表面积特性，但结构上与开管柱相似，具有高渗透性。与涂布型相比，表面聚合制备的多孔层开管柱具有较好的固相损失耐受性，而且与化学键合型相比，多孔层结构赋予了多孔层开管柱较大的比表面积，有利于提高柱容量和分离能力。因此，多孔层开管柱越来越受到研究者的关注。

多孔层开管柱由于其高渗透性和高比表面积，在液相色谱领域越来越受到关注。与单质柱不同的是，需要控制多孔单质层仅在毛细管内壁有一定厚度的毛细管内壁上生长，这使得多孔层开管柱的合成难度更大。因此，近十几年来，研究者们探索了许多多孔层开管柱的合成方法。合成策略主要有光引发法和热引发法两种，光引发法通过控制引发紫外光照射满灌预聚合液毛细管表面的时间来控制单体聚合速度，从而控制多孔材料只在内表面生成。光聚合法具有合成速度快的特点，但是目前为止只能在内径不超过50μm的毛细管中成功合成多孔层开管柱。此外，光聚合法通常需要采用能透紫外光的涂层的毛细管，造价昂贵。较之光聚合，热引发聚合聚合速度温和且热传导比光更为均匀，对毛细管涂层物无要求，是一种使用更广泛的技术。

基于热引发技术，目前已经有较多的不同种类的多孔层开管柱被报道，但是合成得到的开管柱直径仍然较小，多孔层厚度不均，多孔层孔隙度小，分离效果差。此外，由于传统的合成中普遍采用的致孔剂体系为有机体系，形成的多孔层结构由于相界面的界面张力较大，普遍比表面积偏小，这种问题在有机整体柱合成中也是普遍存在的。

以上问题制约多孔层开管柱的实际应用，因此探索新的多孔层开管柱的合成方法十分有必要。

发明内容

本发明提供一种羧酸型开管整体柱，其包括毛细管和所述毛细管内壁的多孔聚合物层，所述多孔聚合物层中含有羧酸功能基团；所述羧酸型开管整体柱的直径为50～250μm，所述多孔聚合物层厚度为1～10μm。

本发明第二方面提供一种所述的羧酸型开管整体柱的制备方法，包括以下步骤：

A、对毛细管进行预处理，使所述毛细管内壁表面带有烯键官能团；

B、将交联剂、单体、致孔剂和引发剂混合得到预聚液；所述交联剂含有烯键官能团，所述单体含有烯键官能团和羧酸功能基团；所述致孔剂为含盐水溶液，所述交联剂和所述单体为水溶性的；