专利名称：：双酚a纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料制备方法
技术领域：
：本发明属于高分子材料领域，具体是利用纳米硅胶载体的表面分子印迹技术合成一种对双酚A分子具有专一识别能力的高分子材料。
背景技术：
：双酚A(BPA)是一种环境激素，又称为外因性干扰内分泌的化学物质，是由于人类的生产和活动而释放到环境中的微量化学物质。它们通常经由食物链进入生物体内，模拟或阻断内源性雌激素的作用，干扰内源激素或其受体的合成和代谢，造成内分泌失调，危害生物体生殖机能或引发恶性肿瘤。因此，双酚A研究关系到人类健康繁衍、生存和发展。由于大部分双酚A样品基质复杂、含量甚微，从而样品的预处理成为双酚A监测分析工作中的关键步骤。分子印迹聚合物是一种具有分子识别能力的新型高分子材料。在模板分子的存在下，功能单体和交联剂发生共聚合，由于模板分子与功能单体之间的共价或非共价作用，使功能单体按照一定的顺序排列在模板分子周围。聚合之后洗去模板分子，这样，在聚合物中就留下与模板分子大小、形状、功能团互补的孔穴，使得印迹聚合物与模板分子的亲和力大大增强，表现出分子识别效应。分子印迹聚合物制备方法简单，稳定性好，而且能够反复利用。普通的固相萃取填料对水样中BPA选择性较差，虽有一定的富集能力，但回收率低。而以往BPA印迹聚合物制备大多采用本体聚合、沉淀聚合。本体聚合的印迹聚合物制作SPE柱前需要研磨和筛分，此过程费时、费力、损失较多，还会破坏已形成的印迹位点；而沉淀聚合导致很多位点及模板包埋于聚合物颗粒的内部，这两种制备方法合成出的印迹聚合物均存在模板洗脱困难，记忆残留的问题，这样的印迹聚合物作为SPE填料，模板渗漏现象严重，影响痕量物质的测定
发明内容为了克服现有技术存在的模板洗脱困难、记忆残留的缺点，本发明提供了一种双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料制备方法，具有模板分子易结合、易洗脱、不易渗漏对酚类环境激素BPA具有高选择性和高萃取效率的优点。本发明的技术方案为一种双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料制备方法，步骤为第一步，纳米硅胶表面接枝将粒径为100nm400nm的二氧化硅小球按质量体积比l:100-300g/ml分散于甲苯中，然后硅烷化试剂按与二氧化硅质量比28:1的比例加入，所述的硅烷化试剂为乙烯基三甲氧基硅垸或3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅垸，搅拌混合35分钟后，向其中加入占甲苯总体积的2~8%的氨水催化反应1620h后，10000r/min离心，氨水质量浓度为25%~28%。下层固体用甲苯清洗2~3次，得到表面接枝的纳米二氧化硅小球；第二步，接枝硅胶表面印迹将第一步制备的表面接枝的纳米二氧化硅小球按质量体积比l:50200分散于甲苯中，然后模板分子与功能单体4-乙烯基吡啶按摩尔比l:216加入，模板分子为四溴双酚A或联苯二酚，二氧化硅与功能单体的质量比为l:0.55，超声3min后，加入占甲苯总体积的1~10%的交联剂及催化量的引发剂偶氮二异丁腈，交联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、聚三甲基丙烯酸丙三醇酯(TRIM)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)中的任意一种，再超声lmin后抽真空充氮气，在607(TC油浴下，以转速500r/min搅拌反应15~24h，反应完成后，离心，下层固体即为表面印迹的接枝二氧化硅小球。第三步，去除模板分子将第二步得到的表面印迹的接枝二氧化硅小球用甲醇乙酸混合液搅拌清洗3~12h后，10000r/min离心，弃去上清液，下层固体加入甲醇乙酸混合液超声5-10min，然后再离心，重复超声离心甲醇乙酸混合液清洗步骤46次后用甲醇将聚合物清洗至中性后，6(TC10(TC干燥，得到双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料。所述的甲醇乙酸混合液是甲醇和乙酸按体积比9:1的比例混合得到。固相萃取柱制备称取(U1.0g印迹聚合物填充于聚丙烯外壳的小柱内。有益效果(l)本发明印迹方式为表面印迹，印迹位点分布在硅胶球表面，使得模板分子易结合易洗脱。(2)模板采用目标分子BPA的类似物四溴双酚A或联苯二酚，有效解决了模板渗漏问题。(3)以硅胶作为载体，硅胶具有高交联度，高度刚性和高稳定性；廉价、环保；制备方便，易于化学结构修饰和设计。(4)载体为纳米级的硅胶小球，纳米载体比表面积大，印迹位点多，吸附能力极强。(5)采用本发明所制备的双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料填充的SPE小柱能对水样中痕量的双酚A分子进行特异性吸附，回收率高，重现性好。图1为合成的直径lOOnm的二氧化硅小球的透射电镜图。图2为硅烷化试剂接枝后的lOOnm二氧化硅小球的扫描电镜图。接枝后二氧化硅小球粒径平均增长60nm左右，接枝厚度约为30nra。图3为裸二氧化硅小球和接枝后的二氧化硅小球的红外谱图。从红外图来看，上方的曲线为裸二氧化硅小球的红外吸收，下方的则是接枝后二氧化硅小球的红外吸收。由于接枝的硅烷化试剂含有双键，因此两条曲线对比后可以发现，接枝后的二氧化硅有3000cm—1、1600cnT1、1400cm—'左右的双键特征吸收峰。图4为以乙烯基三甲氧基硅烷为交联剂制备出的双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料(MIP)扫描电镜图。图5为以EGDMA为交联剂制备出的双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料(MIP)扫描电镜图。图6为以TRIM为交联剂制备出的双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料(MIP)扫描电镜图。具体实施例方式除纳米级二氧化硅为自制，其他原料均为市售，下面结合附图对本发明进行进一步说明。纳米级二氧化硅的制备100nm二氧化硅的制备在250ml圆底烧瓶中加入100ml无水乙醇，随后加入3.85ml浓氨水和1.8ml蒸馏水，500r/min搅拌3min后逐滴滴加3.6ml正硅酸四乙酯反应15~20h后10000r/min离心，弃上清，加无水乙醇超声清洗三遍后，即得100nm二氧化硅小球。200nm二氧化硅的制备在250ml圆底烧瓶中加入88ml无水乙醇，再加入11.9ml浓氨水，500r/min搅拌3min后逐滴滴加3.6ml正硅酸四乙酯，反应I520h后lOOOOr/min离心，弃上清，加无水乙醇超声清洗三遍后，即得200nm二氧化硅小球。400nm二氧化硅的制备在100ml圆底烧瓶中加入44ml无水乙醇，再加入5.95ml浓氨水，500r/min搅拌3min后逐滴滴加1.8ml正硅酸四乙酯，反应15~20h后10000r/min离心，弃上清，加无水乙醇超声清洗三遍后，即得400nm二氧化硅小球。实施例l先将O.lg粒径为100nm二氧化硅小球分散于20ml甲苯中，加6.6mmol乙烯基三甲氧基硅垸后，用lml浓氨水催化反应16h后，lOOOOr/min离心，下层固体用甲苯清洗2次，得到表面接枝的纳米二氧化硅小球。然后将表面接枝后的纳米二氧化硅小球分散于20ml甲苯中，然后加入0.25mmol模板分子四溴双酚A及2mmo1功能单体4-乙烯基吡啶，超声3分钟后，加入13.2mmo1交联剂乙烯基三甲氧基硅烷及80mg引发剂偶氮二异丁腈，超声溶解分散lmin，抽真空充氮气，在7(TC油浴下，以转速500r/min搅拌反应24h。反应完成后，离心，下层固体用体积比9:1甲醇乙酸混合液搅拌清洗12h后再将其离心，弃去上清，再加入甲醇乙酸混合液超声10min，然后再离心如此反复4次，最后用纯甲醇将聚合物清洗至中性后6(TC干燥，得到双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料。实施例2先将0.2g粒径为200nm二氧化硅小球分散于40ml甲苯中，力B13.2mmo1乙烯基三甲氧基硅烷后，用2ml浓氨水催化反应20h后，10000r/min离心，下层固体用甲苯清洗3次，得到表面接枝的纳米二氧化硅小球。然后将表面接枝后的纳米二氧化硅小球分散于20ml甲苯中，然后加入0.5mmo1模板分子四溴双酚A及4mmo1功能单体4-乙烯基吡啶，超声3分钟后，加入26.4mmol交联剂乙烯基三甲氧基硅烷及80mg引发剂偶氮二异丁腈，超声lmin，抽真空充氮气，在70。C油浴下，以转速500r/min搅拌反应24h。反应完成后，离心，下层固体用体积比9:1甲醇乙酸混合液搅拌清洗12h后再将其离心，弃去上清，再加入甲醇乙酸混合液超声10min，然后再离心如此反复4次，最后用纯甲醇将聚合物清洗至中性后60t:干燥，得到双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料。实施例3先将O.lg粒径为400nm二氧化硅小球分散于20ml甲苯中，加6.6mmol3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷后，用lml浓氨水催化反应20h后，10000r/min离心，下层固体用甲苯清洗2次，得到表面接枝的纳米二氧化硅小球。然后将表面接枝后的纳米二氧化硅小球分散于20ml甲苯中，然后加入0.5mmo1模板分子联苯二酚、2mmo1功能单体4-乙烯基吡啶，超声3分钟后，加入5.3mmo1交联剂EGDMA及50mg引发剂偶氮二异丁腈，再超声lmin后抽真空充氮气，在65。C油浴下，以转速500r/min搅拌反应24h。反应完成后，离心，下层固体用体积比9:1甲醇乙酸混合液搅拌清洗12h后再将其离心，弃去上清，再加入甲醇乙酸混合液超声10min，然后再离心如此反复4次，最后用纯甲醇将聚合物清洗至中性后6(TC干燥，得到双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料。实施例4先将O.lg粒径为400nm二氧化硅小球分散于20ml甲苯中，加6.6mmo1乙烯基三甲氧基硅垸后，用lml浓氨水催化反应20h后，10000r/min离心，下层固体用甲苯清洗2次，得到表面接枝的纳米二氧化硅小球。然后将表面接枝后的纳米二氧化硅小球分散于20ml甲苯中，然后加入0.25mmo1模板分子四溴双酚A、lmmol功能单体4-乙烯基吡啶，超声3分钟后，加入2.6mmol交联剂EGDMA及50mg引发剂偶氮二异丁腈，再超声lmin后抽真空充氮气，在65'C油浴下，以转速500r/min搅拌反应24h。反应完成后，离心，下层固体用体积比9:1甲醇乙酸混合液搅拌清洗12h后再将其离心，弃去上清，再加入甲醇乙酸混合液超声10min，然后再离心如此反复6次，最后用纯甲醇将聚合物清洗至中性后6(TC干燥，得到双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料。实施例5先将O.lg粒径为400nm二氧化硅小球分散于20ml甲苯中，加6.6mmo1乙烯基三甲氧基硅烷后，用lml浓氨水催化反应20h后，10000r/min离心，下层固体用甲苯清洗2次，得到表面接枝的纳米二氧化硅小球。然后将表面接枝后的纳米二氧化硅小球分散于20ml甲苯中，然后加入0.125mmol模板分子联苯二酚、0.5mmo1功能单体4-乙烯基吡啶，超声3分钟后，加入3.2mmol交联剂TRIM及50mg引发剂偶氮二异丁腈，再超声lmin后抽真空充氮气，在65'C油浴下，以转速500r/min搅拌7反应24h。反应完成后，离心，下层固体用体积比9:1甲醇乙酸混合液搅拌清洗12h后再将其离心，弃去上清，再加入甲醇乙酸混合液超声10min，然后再离心如此反复6次，最后用纯甲醇将聚合物清洗至中性后6(TC干燥，得到双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料。将上述方法制备出的分子印迹聚合物称O.l-lg填充于聚丙烯外壳的小柱内得到SPE小柱。甲醇水活化，上含痕量BPA的水溶液，碱性水溶液淋洗，甲醇洗脱。实验证明所制备的双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料可选择性吸附水样中痕量BPA，重现性好。下表为BPA不同浓度水样在MIP-1、MIP-2、NIP及C18固相萃取小柱上的回收率，其中MIP-1是以四溴双酚A为模板制备出的双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料；MIP-2为以联苯二酚为模板制备的双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料；NIP为空白印迹材料。由此表可以看出，本发明制备的双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料小柱MIP-1和MIP-2对水样中痕量的BPA回收率高，不但优于空白印迹材料，而且优于市售的C18固相萃取小柱。<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>权利要求1.一种双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料制备方法，其特征在于，步骤为第一步，纳米硅胶表面接枝将粒径为100nm～400nm的二氧化硅小球按质量体积比1∶100～300g/ml分散于甲苯中，然后硅烷化试剂按与二氧化硅质量比2～8∶1的比例加入，搅拌混合3～5分钟后，向其中加入占甲苯总体积的2～8％的氨水催化反应16～20h后，10000r/min离心，下层固体用甲苯清洗2～3次，得到表面接枝的纳米二氧化硅小球；第二步，接枝硅胶表面印迹将第一步制备的表面接枝的纳米二氧化硅小球按质量体积比1∶50～200分散于甲苯中，然后模板分子与功能单体4-乙烯基吡啶按摩尔比1∶2～16加入，二氧化硅与功能单体的质量比为1∶0.5～5，超声3min后，加入占甲苯总体积的1～10％的交联剂及催化量的引发剂偶氮二异丁腈，再超声1min后抽真空充氮气，在60～70℃油浴下，以转速500r/min搅拌反应15～24h，反应完成后，离心，下层固体即为表面印迹的接枝二氧化硅小球；第三步，去除模板分子将第二步得到的表面印迹的接枝二氧化硅小球用甲醇乙酸混合液搅拌清洗3～12h后，10000r/min离心，弃去上清液，下层固体再加入甲醇乙酸混合液超声5-10min，然后再离心，重复超声离心甲醇乙酸混合液清洗步骤4～6次后用甲醇将聚合物清洗至中性后，60℃～100℃干燥，得到双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料。2.如权利要求1所述的双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料制备方法，其特征在于，第一步中所述的硅烷化试剂为乙烯基三甲氧基硅烷或3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷。3.如权利要求1所述的双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料制备方法，其特征在于，第一步中所述的氨水质量浓度为25%~28%。4.如权利要求1所述的双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料制备方法，其特征在于，第二步中所述的模板分子为四溴双酚A或联苯二酚。5.如权利要求1所述的双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料制备方法，其特征在于，第二步中所述的交联剂为乙烯基三甲氧基硅烷、聚三甲基丙烯酸丙三醇酯(TRIM)、乙二醇二甲基丙烯酸酯(EGDMA)中的任意一种。6.如权利要求1所述的双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料制备方法，其特征在于，第三步中所述的甲醇乙酸混合液是甲醇和乙酸按体积比9:1的比例混合得到。全文摘要本发明公开了一种双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料制备方法，先在碱性条件下将含双键的硅烷化试剂接枝到纳米二氧化硅小球表面，然后将模板分子、功能单体和交联剂按一定比例加入含适量接枝后纳米二氧化硅和催化量引发剂的甲苯溶液中，于60～70℃下搅拌聚合反应15～24h生成淡黄色粉末状聚合物，再洗脱聚合物中模板，得到对双酚A有特异选择性的双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料。由于采用目标分子BPA的类似物四溴双酚A，联苯二酚作为模板，解决模板渗漏问题。制备出的双酚A纳米硅胶载体表面分子印迹固相萃取填料对双酚A分子有特异性吸附，并能够对水样中痕量的双酚A分子进行富集，且回收率高，重现性好。文档编号C08F292/00GK101524636SQ200910029370公开日2009年9月9日申请日期2009年4月10日优先权日2009年4月10日发明者荣朱,飞李,琴胡,政蔡,赵文慧,魏芳弟申请人:南京医科大学