专利名称：一种铜电解液中明胶分子量分布的测定方法
技术领域：
本发明涉及分子量分布的测试方法，特别是涉及铜电解液中少量存在的明胶分子量分布的测定方法。
背景技术：
胶原是指动物组织器官中存在的一类蛋白质，在提取、分离时，随着方法和条件不同，可以产生胶原、明胶和胶原蛋白三种产物。一般认为，电解铜箔生产要求对Cu2+在阴极电沉积的形态进行控制，除了对Cu2+，H2SO4浓度、液温度，液流量，电流密度等控制外，明胶的加入使铜箔的结晶发生显著变化，如抗张力、延伸率、硬度、粗面峰谷形态等等。为了生产出质量稳定的铜箔产品，监控电解液中的明胶液分子量十分重要。
明胶的分子量可从数百到数十万。目前提出的用来测定铜电解液中少量胶浓度和的方法主要有电化学测定方法，日本专利特开平8-304338公开了一种测量极化强度的方法。日本专利特开6-337247公开了一种染料吸附方法，该方法在滤纸上收集胶，用一种染料将胶染色，然后测试吸光度。还有一种方法是通过沉淀少量的铜到旋转电极上，再称量溶解铜进行测定。这些方法的共同缺点是对分子量20000以下部分不能被定量收集。
由于铜电解液中明胶处于强酸性条件，常规的GPC分析面临强酸性，色谱柱无法承受；并且，在酸性条件下的明胶降解速度快，工艺控制困难，且强电解质硫酸铜的离子干扰也会极大的影响分子量测定。日本专利01801130.6公开了测定明胶分子量分布的方法是采用离子交换树脂接合色谱柱切换技术和高效液相色谱法分析明胶分子量，但柱层析程序复杂，柱切换技术设及到装置的增加，增加了分析的成本，并需要更长的分析时间。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种测定溶解在酸性硫酸铜中的明胶分子量分布的方法，并且可测定分子量20000以下部分明胶分子量的分布。
本发明的目的通过如下技术方案实现一种铜电解液中明胶分子量分布的测定方法，包括如下步骤(1)固相萃取选择合适填料的固相萃取小柱，柱子填料为大孔二乙烯苯或IV乙烯基吡咯烷酮，然后用甲醇或水作溶剂湿润固定相，溶剂与填料的比例为1∶1～1∶10；注入含明胶电解液，使明胶与固定相混合，进行第一洗脱，使待测明胶与干扰成分分离，再次洗脱，将明胶洗脱出小柱，并收集含明胶的洗脱液；(2)凝胶渗透色谱法，分析明胶分子量以0.02M-0.05M的NaH2PO4、0.1-0.2M的Na2SO4和0.1％～2％十二烷基硫酸钠为流动相，流速为0.4～1.0mL/min，色谱柱采用分析蛋白质大分子分子量的色谱柱，检测器采用紫外检测器与示差检测器，检测波长为190～230mm；柱温箱温度为30℃～50℃。
所述步骤(1)的填料与明胶电解液的用量体积比为1∶10～1∶1000。
所述步骤(1)的第一洗脱是用纯水冲洗干扰铜离子，所述纯水的用量与电解铜溶液比例介于1∶50～1∶500。
所述步骤(1)的再次洗脱是用10～50％甲醇水溶液冲洗固相萃取小柱。洗脱的甲醇溶液与填料的用量体积比例为1∶1～1∶10。
本发明原理作为整平剂，明胶在电解铜箔生产过程中是必不可少的添加剂，但在电解制铜箔过程中，明胶处于强酸环境中，如果直接检测其明胶浓度，一是pH太低，直接进样会破坏色谱柱，二是高浓度的硫酸铜溶液中铜离子的干扰作用使浓度处于ppm级的明胶无法检测。本发明采用固相萃取技术，使铜离子与明胶在SPE柱上分离，实现及时、准确检测明胶及其降解物产物肽片段。
相对于现有铜电解液分子量测定技术，本发明具有如下优点(1)预处理程序省时、方便、快捷；分析一个样品从预处理到GPC检测时间在1～2小时即可完成。提供了一种测试包含电解液中的胶或明胶的分子量分布的良好方法，对找出电解或电镀的最适宜的条件非常有益，并进而实现对生产的铜箔的诸如伸长性、抗张强度等类似的物理性质实现有效控制。
(2)分析成本降低，延长色谱柱的使用寿命；避免了采用离子交换色谱和柱切换技术的烦琐的程序，方便相关企业进行现场样品快速分析。
(3)分析结果准确可靠。经快速预处理后，样品呈近中性，避免了强酸性条件下降解现象发生，故能准确反映现场明胶分子量和浓度的变化规律。而传统的方法预处理方法时间长，样品在此过程中继续降解，分析结果误差大。
图1是实施例1明胶样品凝胶色谱图；图2是实施例2明胶样品凝胶色谱图；图3是实施例3明胶样品凝胶色谱图。
具体实施例方式
为更好理解本发明，下面结合实施例对本发明做进一步地详细说明，但是本发明要求保护的范围并不局限于实施例表示的范围。
实施例1用于测定不含电解液的明胶在近中性条件下的分子量分布规律。
1、固相萃取技术。
包括如下步骤和工艺条件
(1)将固相萃取小柱放置在固相萃取仪上，固相萃取小柱上方经转接头接50mL注射器针筒。采用的萃取小柱是Waters公司的HLB固相萃取小柱，规格为3cc60mg。
(2)首先采用1mL甲醇，随后以1mL水对萃取小柱进行活化；(3)从注射器针筒中分多次注入含明胶水溶液模拟样品150mL。
(4)采用1mL纯水冲洗干扰铜离子；(5)以1mL25％甲醇水溶液通过小柱，并收集洗脱液，主要含明胶溶液；2、采用凝胶渗透色谱法(GPC)，分析明胶分子量。
先配置0.02M的NaH2PO4+0.1MNa2SO4+1％SDS的流动相，选择能用于分析蛋白质大分子分子量的色谱柱，这里采用美国Waters公司的Protein-Pak60+Protein-Pak 125，将色谱柱放置于柱温箱中，柱温箱温度设定为35℃。以Waters公司的2487紫外检测器和2414示差检测器检测流出的明胶，紫外检测器检测波长设定为210nm；接着将流速设定为0.6mL/min；色谱柱基线平衡后开始进样，进样量为20μL。得到明胶分子量分布的色谱图如图1所示，其峰位保留时间为19.42min，重均分子量达153467.7D。各部分的明胶含量百分比见表1，其中分子量为153467.71的明胶比例最高，占23.95％，最大分子量为832558.00，占3.27％，最小分子量为917.23，占0.25％。由于未经受酸性环境，明胶分子量较大，分子量在10000以上的占76.36％。采用该方法对非酸性条件下明胶分子量分析结果与现有GPC分析方法一致，能正确反映分子量的变化规律。
表1
实施例2本实例采用的分析对象为电解铜箔生产车间含明胶的强酸性铜电解液。由于明胶处于强酸性条件，常规的GPC分析面临强酸性，色谱柱容易损坏，分析困难，经固相萃取预处理后，酸性大幅减弱，条件温和，适宜随后的GPC分析。
1.固相萃取工艺流程是(1)将固相萃取小柱放置在固相萃取仪上，固相萃取小柱上方经转接头接50mL注射器针筒。采用如Waters公司的HLB固相萃取小柱，规格为3cc60mg。
(2)首先采用1mL甲醇，随后以1mL水对萃取小柱进行活化；(3)从注射器针筒中分多次注入含明胶铜电解液的现场样品300mL。
(4)采用1mL纯水冲洗干扰铜离子；(5)以2mL25％甲醇水溶液通过小柱，并收集洗脱液，主要含明胶溶液；2.采用凝胶渗透色谱法，分析明胶分子量。
1具体仪器分析条件先配置0.02M的NaH2PO4+0.1MNa2SO4+1％SDS的流动相，选择能用于分析蛋白质大分子分子量的色谱柱，这里采用美国Waters公司的Protein-Pak125+Protein-Pak300，将色谱柱放置于柱温箱中，柱温箱温度设定为35℃。以Waters公司的2487紫外检测器和2414示差检测器检测流出的明胶，紫外检测器检测波长设定为210nm；接着将流速设定为0.6mL/min；色谱柱基线平衡后开始进样，进样量为20μL。得到明胶分子量分布的色谱图如图2所示，其两个峰值保留时间分别为20.310min和27.478min。对应的分子量分别为32655.02和895.78，所占的比例分别为11.15％和8.42％，与实例1中未经酸降解的原料明胶相比，分子量明显下降，低分子量的明胶肽片段含量增加，而分子量在10000以上的只占21.88％。
表2
实施例3本实例采用的分析对象为电解铜箔生产车间另一采样点含明胶的强酸性铜电解液。
(1)将固相萃取小柱放置在固相萃取仪上，固相萃取小柱上方经转接头接50mL注射器针筒。采用Waters公司的HLB固相萃取小柱，规格为6cc200mg。
(2)首先采用2mL甲醇，随后以2mL水对萃取小柱进行活化；(3)从注射器针筒中分多次注入含明胶铜电解液的现场样品500mL。
(4)采用2mL纯水冲洗干扰铜离子；(5)以2mL25％甲醇水溶液通过小柱，并收集洗脱液。
(2)采用凝胶渗透色谱法，所需仪器为高效液相色谱仪。
先配置0.02M的NaH2PO4、0.1MNa2SO4以及1％SDS的流动相，选择能用于分析蛋白质大分子分子量的色谱柱，这里采用美国Waters公司的Protein-Pak125+Protein-Pak300，将色谱柱放置于柱温箱中，柱温箱温度设定为35℃。以Waters公司的2487紫外检测器和2414示差检测器检测流出的明胶，紫外检测器检测波长设定为210nm；接着将流速设定为0.6mL/min；色谱柱基线平衡后开始进样，进样量为20μL。
得到明胶分子量分布的色谱图如图3所示。其峰值保留时间分别为20.540min和27.475min，对应的分子量分别为32655.02和895.78，所百分含量分别为7.65％和15.09％，与实例1中未经酸降解的原料明胶相比，分子量明显下降，低分子量的明胶肽片段含量增加，而分子量在10000以上的只占14.80％。
表3
权利要求
1.一种铜电解液中明胶分子量分布的测定方法，其特征在于包括如下步骤(1)固相萃取选择合适填料的固相萃取小柱，柱子填料为大孔二乙烯苯或IV乙烯基吡咯烷酮，然后用甲醇或水作溶剂湿润固定相，溶剂与填料的比例为1∶1～1∶10；注入含明胶电解液，使明胶与固定相混合，进行第一洗脱，使待测明胶与干扰成分分离，再次洗脱，将明胶洗脱出小柱，并收集含明胶的洗脱液；(2)凝胶渗透色谱法，分析明胶分子量以0.02M-0.05M的NaH2PO4、0.1-0.2M的Na2SO4和0.1％～2％十二烷基硫酸钠为流动相，流速为0.4～1.0mL/min，色谱柱采用分析蛋白质大分子分子量的色谱柱，检测器采用紫外检测器与示差检测器，检测波长为190～230nm；柱温箱温度为30℃～50℃。
2.根据权利要求1所述的一种铜电解液中明胶分子量分布的测定方法，其特征在于所述步骤(1)的填料与明胶电解液的用量体积比为1∶100～1∶1000。
3.根据权利要求1所述的一种铜电解液中明胶分子量分布的测定方法，其特征在于所述步骤(1)的第一洗脱是用纯水冲洗干扰铜离子，所述纯水的用量与电解铜溶液比例介于1∶50～1∶500。
4.根据权利要求1所述的一种铜电解液中明胶分子量分布的测定方法，其特征在于所述步骤(1)的再次洗脱是用10～50％甲醇水溶液冲洗固相萃取小柱。洗脱的甲醇溶液与填料的用量体积比例为1∶1～1∶10。
全文摘要
本发明公开了一种铜电解液中明胶分子量分布的测定方法。该方法先进行固相萃取选择合适填料的固相萃取小柱，注入含明胶电解液，进行第一洗脱，使待测明胶与干扰成分分离，再次洗脱，将明胶洗脱出小柱，并收集含明胶的洗脱液；然后用凝胶渗透色谱法，分析明胶分子量以NaH
文档编号G01N30/08GK101042379SQ20071002643
公开日2007年9月26日 申请日期2007年1月19日 优先权日2007年1月19日
发明者陈健, 郭伟, 姜建国, 肖凯军, 郑必胜, 王定勇 申请人:华南理工大学