[發明專利]聚合物碳納米管復合色譜填料的制備方法

無效

• 申請號: 200910096189.8
• 申請日: 2009-02-19
• 公開（公告）號: CN101513607A
• 公開（公告）日: 2009-08-26
• 發明（設計）人: 鐘鶯鶯;朱巖
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: B01J20/281
• 分類號: B01J20/281;B01J20/30;B01J13/02
• 代理公司: 杭州中成專利事務所有限公司
• 代理人: 盛輝地

技術領域

本發明涉及一種高效液相色譜柱及其制備方法，特別是涉及聚合物碳納米管復合高效液相色譜柱的制備方法。

背景技術

高效液相色譜是目前色譜分析領域應用最廣泛，發展最迅速的分支之一，因其高壓，高速，高效，高靈敏度的特點，被廣泛應用于環境，醫藥，食品，能源，材料，生命科學等領域，能夠實現各類有機、無機化合物和生物分子的分離分析。與其他所有色譜方法一樣，色譜柱是高效液相色譜分離的核心部位。常見的高效液相色譜填料一般分為有機基質填料和無機基質填料兩大類。無機基質填料中應用最廣泛的是硅膠及鍵合相硅膠，雖然這類填料具有剛性大，孔徑分布均勻，不易溶脹等優點，但是其化學穩定性差，不耐酸堿，殘余硅羥基及金屬離子等雜質易對樣品造成非特異性吸附和不可逆吸附，大大限制了它的應用。而有機基質填料具有容易改性，耐酸堿和耐溶劑處理，不易產生不可逆的非特異性吸附等特點正好彌補無機基質填料的不足，但是有機高分子填料顆粒的剛性還普遍不如無機基質填料，孔結構也比較復雜，在淋洗體系的變化過程中可能或多或少產生膨脹或收縮現象。因此，為了消除二者缺點，結合二者優點，各種類型的有機-無機復合基質填料應運而生。但是這些填料往往制作工藝復雜，難度極大，并且成本昂貴，分離效果不夠理想。

發明內容

為克服無機基質填料化學穩定性差，不耐酸堿，容易產生非特異性和不可逆吸附以及有機基質填料剛性不高，孔結構復雜，容易產生膨脹和收縮等缺點，本發明提供一種成本低，制作工藝簡單，性能優異，使用壽命長的新型聚合物碳納米管復合色譜填料的制備方法。

本發明提供聚合物碳納米管復合色譜填料的制備方法，包括種子的制備和聚合物碳納米管復合色譜填料的制備。

本發明提供的聚合物碳納米管復合色譜填料的制備方法，是以聚苯乙烯-二乙烯基苯和碳納米管為基質，采用分散聚合法制備得到單分散的線性聚苯乙烯微球種子，將種子活化后，采用單步種子溶脹法，合成聚苯乙烯-二乙烯基苯-碳納米管復合微球，抽提除去致孔劑，得到的色譜填料，用勻漿法裝柱，制備步驟為：

a.采用分散聚合法合成單分散的線性聚苯乙烯微球種子

以苯乙烯為單體，聚乙烯吡咯烷酮作為穩定劑，偶氮二異丁腈為引發劑，在乙醇和水的混合反應介質中通過自由基聚合生成單分散的線性聚苯乙烯微球種子，種子粒徑在1～3μm之間，粒徑均勻，無需分級；

b.采用單步種子溶脹法合成聚苯乙烯-二乙烯基苯-碳納米管復合微球

在合成的單分散線性聚苯乙烯微球上加入鄰苯二甲酸二丁酯將種子活化，隨后再加入單體苯乙烯，交聯劑二乙烯基苯，無機基質碳納米管，乳化劑十二烷基硫酸鈉，穩定劑聚乙烯醇，引發劑過氧化苯甲酰和致孔劑甲苯進行溶脹；而后加熱引發反應使單體聚合，制備得到單分散的聚苯乙烯-二乙烯基苯-碳納米管復合微球，制備的小球需要經過甲苯抽提除去致孔劑，得到聚苯乙烯-二乙烯基苯-碳納米管復合色譜填料。用甲醇，水洗凈，勻漿法裝柱。

本發明提供的聚合物碳納米管復合色譜柱，以聚苯乙烯-二乙烯基苯作為有機聚合物基質，在其中雜化碳納米管，形成聚苯乙烯-二乙烯基苯-碳納米管復合微球顆粒。

本發明在種子合成過程中，單體苯乙烯的濃度為總量的5～30％(m/m)，穩定劑聚乙烯吡咯烷酮用量為反應介質的0.5～4％(m/v)，引發劑偶氮二異丁腈用量為單體用量的1～5％(m/m)，反應介質為乙醇水溶液，濃度為75～100％(v/v)，反應溫度40～85℃，攪拌速度在100～400轉/分鐘，反應時間8～24小時，得到均勻的單分散的線性聚苯乙烯微球種子，粒徑在1～3μm，無需分級。

本發明在單步溶脹法合成聚苯乙烯-二乙烯基苯-碳納米管復合微球過程中，單體苯乙烯濃度為總有機相的10～20％(m/m)，通過調節交聯劑二乙烯基苯的用量使復合微球的交聯度變化范圍為10～75％(m/m)，碳納米管的含量占單體的0.01～3％(m/m)，乳化劑十二烷基硫酸鈉用量占總有機相的2～4％(m/m)，穩定劑聚乙烯醇用量為總量的0.5～5％(m/m)，引發劑過氧化苯甲酰用量為單體用量的0.4～1.5％(m/m)，致孔劑甲苯用量為總有機相的20～70％(m/m)，溶脹比為10～70倍，乳化溫度為20～35℃，反應溫度60～85℃，攪拌速度100～300轉/分鐘，反應時間12～48小時，得到均勻的單分散聚苯乙烯-二乙烯基苯-碳納米管復合微球顆粒，球徑為4～6μm，無需篩分和分級。

本發明中復合微球的粒徑通過致孔劑，交聯劑，分散穩定劑濃度，溶脹溫度，反應溫度，引發劑濃度，碳納米管濃度以及溶脹比的選擇來控制。