专利名称：20～100微米液相色谱用微球形硅胶及其制备方法
技术领域：
本发明涉及硅胶的制备技术，特别提供了一种20~ 100微米液相色谱 用微球形硅胶及其制备方法。
背景技术：
色谱法(Chromatography)是1906年俄国植物学家Michael Tswett 发现并命名的。1944年出现纸上色谱，1952年诞生了气相色谱仪，20世 纪60年代末诞生了高效液相色谱仪，大大拓宽了色谱法的应用范围。高效 液相色谱，简称HPLC,又称高压液相色谱、高速液相色谱、高分辨液相色 谱等，它具有以下特点分离效能高、选择性高、检验灵敏度高、分析速 度快。高效液相色谱法除具有以上特点外，其应用范围也日益扩展，由于 它使用了非破坏性检测器，可用于样品的纯化制备。样品被分析后严在大 多it情况下，可除去流动相，实现对少量珍贵样品的回收。
色谱分离技术的分离机理多种多样，但都必须包括两个相。 一相为表 面积较大的固体或附着在固体上且不发生运动的液体，称为固定相。固定 相能与待分离的物质发生可逆的吸附、溶解、交换等作用，它是色谱的一 个基质，对色谱分离的效果起关键作用。另一相是不断运动的液体或气体， 称为流动相，又称展层剂、洗脱剂。随着生物技术、医药工业的发展和科 学的进步，对物质纯度的要求也越来越高，采用传统的分离技术往往达不 到所需的纯度要求，因此色谱分离逐渐应用于药物和生物物质的分离纯化 过程中，目前，色谱分离技术已逐渐发展成为药品和生物产品高度纯化的 重要手段之一。随着色谱分离技术的发展，对液相色谱固定相的重要组成 部分~固定相填料也有了更高的要求，现有HPLC填料中硅胶基质占大多数 (75%),其次是聚合物基质(20%),其他基质很少(5%)。
由于高效液相色谱及高效催化等多项需要，多孔微球形硅胶的开发越 来越受到人们的重视，从制备角度可根据其技术原理不同分为三类堆积
硅珠法、溶胶-凝胶 (SOL ~ GEL)法、喷雾干燥法，但生产出的产品或 形状不均匀或粒径分布过宽，工艺复杂，产率低。单分散球形硅胶有其均 匀优化的表面性质和规则的孔结构而且更有利于传质，且使柱子的操作压 力较低，其中均勾的力度和孔径控制是非常棘手的问题，直接制备出粒度 单分散的硅胶微球是色镨工作者的追求。文献1. K. L Unger， Porous Sillica， Elsevier, Amsterdam, 1979. 147 ~ 163才艮道的方法是只十水3皮璃(即 硅酸钠水溶液)进行酸化处理，在一定条件下形成Si02的胶体溶液，再以 不同方法将其聚集成所需球形粒子并转化为干凝胶，即多孔硅胶，但球面 较粗糙，金属杂质含量高，孔径不均匀，文献2. US Pat 5， 861， 110 (1999) 报道的方法是将四氯化硅水解制成较高性能的硅胶，但成本高，单分散粒 度不易获得，且产率较低。目前在科研单位、高校院所所使用的高效液相 色谱固定相担体一般采用5微米、7微米、IO微米球形二氧化硅固定相， 该固定相具有柱效高、化学稳定性好、辨别速度快等优点，但是该固定相 要求的柱压相对较高，工业化生产对设备的要求非常严格，以目前机械制 造业的加工水平看，设备投资太大。因此研制具有柱压要求低，耐压设备 加工湘对简单，i"更于工业化生产的二氧化硅微球势在必行。
发明内容
本发明的目的在于提供一种20~ IOO微米液相色谱用微球形硅胶及其 制备方法，它可以解决现有技术存在的成本高，单分散粒度不易获得，且 产率较低，设备投资大等问题。本发明所制备出的硅胶粒度分布均勻、表 面光滑。孔容、孔径、比表面积都优于高效液相色谱固定相的水平。 为了达到解决上述技术问题的目的，本发明的技术方案是， 一种20 ~ IOO微米液相色谱用微球形硅胶，以正硅酸乙酯作为原料， 硅溶胶或二氧化硅固体颗粒作为种子，采用种子增长法反应制得色谱用微 球形硅胶。
一种20~ IOO微米液相色谱用微球形硅胶的制备方法，以正硅酸乙酯 作为原料，硅溶胶或二氧化硅固体颗粒作为种子，采用种子增长法反应制 得色谱用高效固定相，具体步骤如下
a、将硅溶胶或二氧化硅固体颗粒溶解于水中，使得二氧化硅的百分含
量为1~25%，搅拌0. 5 ~ 2小时制得种子液；
b、将以二氧化硅计^28%的正硅酸乙脂按照1: 0.5 3的比例溶解在 无水醇类中制得正硅酸乙酯溶液；
c、 在常温下根据正硅酸乙酯的水解速度向所述种子液内滴加正硅酸 乙酯溶液，水解产生的二氧化硅粒子长在二氧化硅种子外表面，使二氧化 硅种子长大，滴加完毕后搅拌2 7小时；
d、 在上述步骤a的种子液制备或步骤c的滴加正硅酸乙酯溶液的过程 后，滴加百分含量为1 ~ 2%的催化剂并搅拌0. 2 ~ 2小时；
e、然后过滤，将过滤后的滤饼在100~ 20(TC烘干，300 ~ 80(TC活化， 疏散后即可。
在上述步骤a的种子液制备或步骤c的滴加正^f圭酸乙酯溶液的过^f呈后，
滴加百分含量为1~2%的扩孔剂并搅拌0. 2~2小时；
进一步地，所述无水醇类为无水乙醇、无水曱醇或无水丙醇。 进一步地，所述催化剂选用盐酸、石危酸、硝'酸、草酸中的一种或几种。 进一步地，所述催化剂选用氨水、氲氧化钠、石克酸钠、碳酸钠中的一
种或几种。
进一步地，所述催化剂的浓度为5~30%。所述催化剂的浓度为选用 的一种催化剂的浓度或者为几种催化剂的混合浓度。催化剂浓度为5~40 % ,更优选的选择5 ~ 30 % 。
进一步地，所述扩孔剂为十六烷基三曱基氯化铵、十二烷基三曱基氯 化铵、十六烷基三曱基溴化铵、十二烷基三曱基溴化铵、己烷、戊烷、环 戊烷中的一种或几种。
进一步地，所述扩孔剂的浓度为50~100%。所述扩孔剂的浓度为选 用的一种扩孔剂的浓度或者为几种扩孔剂的混合浓度。扩孔剂浓度为5~ 100%，更优选的选择50 ~ 100% 。
进一步地，所述二氧化石圭粒径为10 ~ lOOnm
与现有技术相比，本发明的优点和积极效果是
本发明提供了 一种2 0 ~ 100微米液相色谱用微球形硅胶及其制备方法， 通过对种子选择以及使用的催化剂和扩孔剂的选择上进行了优选，整体提 高了产品性能，它可以解决现有技术存在的成本高，单分散粒度不易获得，
且产率较低，设备投资大等问题。
使用正硅酸乙脂作为制备原料，避免了使用水玻璃而引入的金属杂质， 可制备出高纯微球。使用扩孔剂、催化剂等，使得孔径均匀，反应迅速并 根据所需孔径制备，不需要进行高温煅烧扩孔。使用可水洗掉的催化剂， 不仅可控制粒度，而且在反应后可在水过程中排除这种催化剂的残留。整 个制备过程反应均匀，多孔性微球稳定性好，易于键合，这是硅胶的其他 制备方法所无法比拟的。
用本方法制备出的多孔性孩O求，具有85 - 9 0%的粒径分布在2 0 ~ 10(M效 米范围内的高度均匀性和孔径在2 ~ 60nm之间，孔容在0. 4 ~ 1. 2ml /g之间， 适合于用作高效液相色谱填料基质以及满足高校催化剂栽体和高效吸附剂 等的需要。其粒径高度均匀的特点使其特别适合于用作高效液相色谱填料 的基质。
具体实施方式
实例1:
将5克粒径为10 ~ 50nm的二氧化硅种子孩i粒，分散在纯水200克中， 开动搅拌器，将5ml5y。的盐酸滴加入溶液中制成种子液，搅拌种子液30分 钟后加入5ml 50%十六烷基三甲基氯化铵溶液搅拌30分钟。以二氧化硅计 口28%的正硅酸乙脂200ml溶解在600ml无水乙醇中，全部溶解后即制得正 硅酸乙脂溶液，向种子液内滴加正硅酸乙酯溶液，滴加完毕，并搅拌3个 小时。过滤，将过滤后的滤饼12(TC烘干，50(TC活化，疏散即得液相色谱 用微球形硅胶。
本产品的孔容0. 75ml/g，孔径llmn，粒度范围20 4(M效米占90%以上。 实例2:
取50ml粒径为10- 50nm的JN - 25珪溶胶溶液，稀释到250ml纯水中 搅拌30分钟，配成种子液。以二氧化硅计^ 28%的正硅酸乙脂100ml溶解 在100ml无水乙醇中，全部溶解后即制得正硅酸乙脂溶液。将5mll0y。的草 酸滴加入种子液中。开动搅拌器，向种子液中滴加入10ml 5%的十二烷基 三曱基溴化铵溶液和10ml 100%的环戊烷溶液，搅拌30分钟后，开始向种 子液内滴加正硅酸乙酯溶液，滴加完毕，搅拌5个小时。过滤，将过滤后
的滤饼烘干，烘干温度12(TC，烘干后500。C活化，疏散即得液相色谱用微 球形珪胶。
本产品的孔容0. 85ml/g,孔径13nm，粒度范围40 ~ 70微米占90%以上。 实例3:
取30ml粒径为10~ 40nm的SW - 25酸性硅溶胶溶液，稀释到150ml纯 水中搅拌30分钟，配成种子溶液。以二氧化石圭计^ 28%的正硅酸乙脂100ml 溶解在50ml无水乙醇中，全部溶解后即制得。将5ml30。/。的氨水滴加入正 硅酸乙脂溶液中。开动搅拌器，向种子液中滴加入10ml 5%十二烷基三曱 基氯化铵溶液和10mll00y。的己烷溶液，搅拌60分钟后，开始向种子液内 滴加正硅酸乙酯溶液，滴加完毕，搅拌4个小时。过滤，将过滤后的滤饼 烘干，烘干温度120。C,烘干后500。C活化，疏散即得液相色谱用微球形硅 胶。
本产品的孔容0.45ml/g，孔径2.5nm，粒度范围40 - 100微米占95% 以上。
实例4:
取100ml粒径为30 ~ 70nm的SW - 25酸性硅溶胶溶液，稀释到？50ml 纯水中搅拌30分钟，配成种子溶液。以二氧化硅计^ 28°/。的正硅酸乙脂 300ml溶解在150ml无水乙醇中，全部溶解后即制得正硅酸乙脂溶液。将 2ml30y。的氢氧化钠滴加入种子液中。开动搅拌器，向种子液中滴加入 10mllOy。的十六烷基三曱基氯化铵溶液和10ml 100%己烷溶液，搅拌60分 钟后，开始向种子液内滴加正硅酸乙酯溶液，滴加完毕，搅拌4个小时。 过滤，将过滤后的滤饼烘干，烘干温度12(TC,烘干后50(TC活化，疏散即 得液相色谱用微球形硅胶。
本产品的孔容0.95ml/g，孔径14nm,粒度范围20 4(M效米占90%以上。
实例5:
取200ml粒径为10 ~ 30nm的JN- 25石威性硅溶胶溶液，稀释到850ml 纯水中搅拌30分钟，配成种子溶液。以二氧化硅计^ 28%的正硅酸乙脂 400ml溶解在250ml无水乙醇中，全部溶解后即制得正硅酸乙脂溶液。将 5ml20o/。的^L酸钠滴加入正硅酸乙脂溶液中。开动搅拌器，向种子液中滴加 入10ml5。/。的十六烷基三曱基氯化铵溶液和10mll00y。的环己烷溶液，搅拌
60分钟后，开始向种子液内滴加正硅酸乙酯溶液，滴加完毕，搅拌4个小 时。过滤，将过滤后的滤饼烘干，烘千温度12(TC，烘干后50(TC活化，疏 散即得液相色谱用微球形硅胶。
本产品的孔容0. 85ml/g，孔径12nm,粒度范围20 4(M敬米占90%以上。 当然，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举 例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改 型、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。
权利要求
1、一种20～100微米液相色谱用微球形硅胶，其特征在于以正硅酸乙酯作为原料，硅溶胶或二氧化硅固体颗粒作为种子，采用种子增长法反应制得色谱用微球形硅胶。
2 、 一种20 - 100微米液相色谱用微球形硅胶的制备方法，其特征在于以正硅酸乙酯作为原料，硅溶胶或二氧化硅固体颗粒作为种子，采用种子增长法反应制得色谱用固定相，具体步骤如下a、 将硅溶胶或二氧化硅固体颗粒溶解于水中，使得二氧化硅的百分含量为1~25%，搅拌0.5~2小时制得种子液；b、 将以二氧化硅计≥28%的正硅酸乙脂按照1: 0.5 3的比例溶解在无水醇类中制得正硅酸乙酯溶液；c、 在常温下根据正硅酸乙酯的水解速度向所述种子液内滴加正硅酸乙酯溶液，水解产生的二氧化硅粒子长在二氧化硅种子外表面，使二氧化硅 种子长大，滴加完毕后搅拌2 7小时；d、在上述步骤a的种子液制备或步骤c的滴加正硅酸乙酯溶液的过程 后，滴加百分含量为1~2%的催化剂并搅拌0.2-2小时；e、然后过滤，将过滤后的滤饼在100~ 200℃烘干，300 ~ 800℃活化， 疏散后即可。
3、 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述无水醇类为无水乙醇、无水曱醇或无水丙醇。
4、 根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于在所述步骤a的种子液制备或步骤c的滴加正石圭酸乙酯溶液的过程后，滴加百分含量为1~2%的扩孔剂并搅拌0. 2~2小时。
5、 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述催化剂选用盐酸、石克酸、硝酸、草酸中的一种或几种。
6、 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述催化剂选用氨水、氢氧化钠、硫酸钠、碳酸钠中的一种或几种。
7、 根据权利要求5或6所述的制备方法，其特征在于所述催化剂的浓度为5~ 30%。
8、 根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于所述扩孔剂为十 六烷基三曱基氯化铵、十二烷基三曱基氯化铵、十六烷基三曱基溴化铵、 十二烷基三曱基溴化铵、己烷、戊烷、环戊烷中的一种或几种。
9、 根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于所述扩孔剂的浓 度为50 ~ 100% 。
10、 根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于所述二氧化硅粒 径为10 ~ 100nm。
全文摘要
本发明提供了一种20～100微米液相色谱用微球形硅胶及其制备方法，以正硅酸乙酯作为原料，硅溶胶或二氧化硅固体颗粒作为种子，采用种子增长法反应制得色谱用高效固定相，通过对种子选择以及使用的催化剂和扩孔剂的选择上进行了优选，整体提高了产品性能。用本方面制备出的多孔性微球，具有85～90％的粒径分布在20～100微米范围内的高度均匀性和孔径在2～60纳米之间，孔容在0.4～1.2ml/g之间，适合于用作高效液相色谱填料基质以及满足高校催化剂载体和高效吸附剂等的需要，其粒径高度均匀的特点使其特别适合于用作高效液相色谱填料的基质。
文档编号C01B33/14GK101205067SQ20071011604
公开日2008年6月25日 申请日期2007年12月17日 优先权日2007年12月17日
发明者李永兆 申请人:李永兆