（甲基丙烯酸酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯）毛細(xì)管整體柱的制備研究

聚（甲基丙烯酸酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯）毛細(xì)管整體柱的制備研究【摘要】目的：制備聚（甲基丙烯酸酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯）毛細(xì)管整體柱用于液相色譜分析。方法：以甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）和2-丙烯酰胺-2-甲基-1-丙磺酸（AMPS）為單體，乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）為交聯(lián)劑，采用熱引發(fā)自由基聚合的方式制備poly（GMA-co-AMPS-co-EDMA）毛細(xì)管整體柱，考察單體與交聯(lián)劑的用量比、致孔劑的用量比、反應(yīng)溫度等制備條件對柱床形態(tài)和滲透性的影響，確定最優(yōu)條件，通過毛細(xì)管液相色譜法對所制備得的毛細(xì)管整體柱進(jìn)行評價。同時，以甲基丙烯酸丁酯（BMA）為單體，乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）為交聯(lián)劑，采用熱引發(fā)自由基聚合的方式制備poly（BMA-co-EDMA）毛細(xì)管整體柱，通過毛細(xì)管液相色譜法檢測其分離性能。結(jié)果：制備poly（GMA-co-AMPS-co-EDMA）毛細(xì)管整體柱最佳條件為：功能單體GMA與交聯(lián)劑EDMA用量比為3:2，致孔劑環(huán)己醇與十二醇用量比為10:1，反應(yīng)溫度為50℃，且該整體柱柱體均勻、滲透性好，得到色譜峰拖尾因子為1.04。Poly（BMA-co-EDMA）毛細(xì)管整體柱成功分離甲苯和間苯二酚，分離度為2.5。結(jié)論：成功制備出poly（GMA-co-AMPS-co-EDMA）和poly（BMA-co-EDMA）毛細(xì)管整體柱?！娟P(guān)鍵詞】毛細(xì)管液相色譜；有機(jī)聚合物整體柱；聚（甲基丙烯酸酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯）整體柱Preparationofpoly(methacrylate-ethyleneglycoldimethacrylate)capillarymonolithiccolumns[Abstract]Objective:Preparationofpoly(methacrylate-ethyleneglycoldimethacrylate)forcapillaryliquidchromatography.Methods:Thepoly(GMA-co-AMPS-co-EDMA)monolithiccapillarycolumnwaspreparedbyusingglycidylmethacrylate(GMA)and2-acrylamido-2-methyl-1-propanesulphonicacid(AMPS)asmonomersandethyleneglycoldimethacrylate(EDMA)ascross-linker,andtheeffectofmonomertocross-linkerratio,porogenicagentandreactiontemperatureonthemorphologyandpermeabilityofthecolumnbedwasinvestigated.Theeffectsofthepreparationconditionsonthemorphologyandpermeabilityofthecolumnbed,suchastheratioofmonomertocrosslinker,theratioofporogenicagentandthereactiontemperature,wereinvestigatedtodeterminetheoptimumconditions.Meanwhile,Poly(BMA-co-EDMA)capillarymonolithiccolumnwaspreparedbythermo-initiatedfreeradicalpolymerizationusingbutylmethacrylate(BMA)asmonomerandethyleneglycoldimethacrylate(EDMA)ascross-linker,anditsseparationperformancewasexaminedbycapillaryliquidchromatography.Results:Theoptimumconditionsforthepreparationofpoly(GMA-co-AMPS-co-EDMA)capillarymonolithiccolumn:theratiooffunctionalmonomerGMAtocross-linkerEDMAwas3:2,theratioofporogeniccyclohexanoltododecanolwas10:1,andthereactiontemperaturewas50℃.Themonolithiccolumnwashomogeneous,withgoodpermeability,andthepeakdraggingfactorwas1.04.Poly(BMA-co-EDMA)capillarymonolithiccolumnsuccessfullyseparatedtolueneandresorcinol.Thevalueofresolutionwas2.5.Conclusion:Thepoly(GMA-co-AMPS-co-EDMA)andpoly(BMA-co-EDMA)capillarymonolithiccolumnsweresuccessfullyprepared.[Keywords]CapillaryliquidchromatographyOrganicpolymermonolithiccolumnsPoly(methacrylate-ethyleneglycoldimethacrylate)monolithiccolumns目錄TOC\o"1-3"\h\u1前言 前言1.1毛細(xì)管液相色譜毛細(xì)管液相色譜（Capillaryliquidchromatography,CLC）是一種基于液相色譜而發(fā)展起來的高效分離微柱液相色譜技術(shù)。CLC一般采用內(nèi)徑小于0.53mm的毛細(xì)管，隨后在柱壁鍵合或在柱內(nèi)填充固定相。與傳統(tǒng)的高效液相色譜法相比，毛細(xì)管液相色譜，具有樣品消耗少、固定相和流動相用量少、靈敏度高、快速分離等特點[1]。目前，毛細(xì)管液相色譜逐漸引起越來越多研究者的關(guān)注，已廣泛應(yīng)用于生物、醫(yī)藥、化工和環(huán)境等領(lǐng)域的研究中。1.2毛細(xì)管整體柱的分類毛細(xì)管液相色譜技術(shù)的核心是毛細(xì)管色譜柱，一般來說，按照填充材料的存在方式不同，毛細(xì)管液相色譜柱可分為毛細(xì)管整體柱和毛細(xì)管填充柱兩種類型。相比于毛細(xì)管填充柱，毛細(xì)管整體柱具有較高的分離效率、獨(dú)特的空間結(jié)構(gòu)、良好的通透性、較小的傳質(zhì)阻力以及易于對表面進(jìn)行結(jié)構(gòu)修飾等優(yōu)勢[2]。按照整體柱制備時所使用材料性質(zhì)的不同，毛細(xì)管整體柱主要分為無機(jī)硅膠整體柱和有機(jī)聚合物整體柱[3]。1.2.1無機(jī)硅膠整體柱無機(jī)硅膠整體柱常采用的制備技術(shù)是溶膠-凝膠（sol-gel）技術(shù)，該技術(shù)主要原料是烷氧基硅烷，通過熱引發(fā)在柱內(nèi)形成凝膠，再經(jīng)制孔、干燥、高溫焙燒等處理而制得無機(jī)硅膠整體柱[4]。其有良好的機(jī)械程度，但其適用的pH范圍狹窄，不適用于過酸或過堿的條件下，而且在制備過程中易發(fā)生收縮、破裂、變形等情況，難以制備出連續(xù)性好、重現(xiàn)性好、柱效高的整體柱。1.2.2有機(jī)聚合物整體柱有機(jī)聚合物整體柱的制備過程一般是將有機(jī)單體、交聯(lián)劑、致孔劑和引發(fā)劑按一定比例混合形成預(yù)聚合液，將混合溶液灌注到經(jīng)過預(yù)處理的空柱中，在加熱或者紫外光條件下使其在柱內(nèi)發(fā)生聚合反應(yīng)，再用適宜的溶劑沖洗柱體內(nèi)多余的有機(jī)單體和致孔劑[5]，即可制得完整的有機(jī)聚合物整體柱。與無機(jī)硅膠整體柱相比，有機(jī)聚合物整體柱具有原材料選擇廣、易于表面修飾、適用的pH范圍廣、滲透性高和柱效好[6]等特點。按照制備時所選用的單體和交聯(lián)劑不同，可將有機(jī)聚合物整體柱分為三類：聚丙烯酰胺類、聚苯乙烯酰胺類、聚甲基丙烯酸酯類[7]。聚丙烯酰胺類整體柱的單體易溶于水，是水相聚合體系，具有較好的生物相容性[8]。該類整體柱制備常選用的單體有甲基丙烯酰胺（MAC）、丙烯酰胺（AA）、N-異丙基丙烯酰胺（NIPAM）等。Novotny[9]等在甲酰胺溶液中將含疏水性配基的丙烯酸酯類單體和聚乙二醇混合，隨后灌注到經(jīng)活化的毛細(xì)管中進(jìn)行聚合反應(yīng)，制備出疏水性整體柱，用于在較短時間內(nèi)分離多環(huán)芳香化合物的混合樣品。聚苯乙烯酰胺類整體柱因原材料結(jié)構(gòu)中具有苯環(huán)，故其具有非常強(qiáng)的疏水性[10]，但是用于制備該類整體柱的功能單體選擇范圍較窄，僅有苯乙烯（St）和氯甲基苯乙烯（VBC）。Lubbad[11]等以甲基苯乙烯（MS）為功能單體，以1,2-雙（對乙烯苯基）-乙烷（BVPE）為交聯(lián)劑，在惰性條件下制備出具有反相色譜性能的poly（MS-co-BVPE）整體柱，用于分離核糖核酸酶A、細(xì)胞色素c、α-乳白蛋白、β-乳球蛋白B和卵清蛋白混合樣品。聚甲基丙烯酸酯類整體柱制備常選用的單體有聚甲基丙烯酸縮水甘油（GMA）、甲基丙烯酸（MAA）、甲基丙烯酸酯（MMA）、甲基丙烯酸丁酯（BMA）等，交聯(lián)劑常選用亞甲基雙甲基丙烯酸酯（NAPP）、乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）等。該類整體柱結(jié)構(gòu)中的酯基部分常存在環(huán)氧基基團(tuán)或烷基鏈，后期可通過開環(huán)反應(yīng)或增加鏈長來調(diào)整整體柱的選擇性。1.3聚甲基丙烯酸縮水甘油酯整體柱聚甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）為無色透明液體，不溶于水，可溶于有機(jī)溶劑，對皮膚和黏膜有刺激，但幾乎無毒性[12]。該化合物分子結(jié)構(gòu)中既有環(huán)氧基基團(tuán)又有碳碳雙鍵，這兩種活性官能團(tuán)結(jié)構(gòu)給予了GMA多功能性，即可以發(fā)生自由基聚合反應(yīng)，也可以進(jìn)行離子型反應(yīng)[13]，分子結(jié)構(gòu)如圖1-1所示。1989年Hjerten首次提出了整體柱的概念。Hjerten[14]等人通過丙酰胺的高度交聯(lián)制備出了軟基質(zhì)整體柱，成功用于蛋白質(zhì)的分離分析，使整體柱技術(shù)成為了諸多學(xué)者關(guān)注的熱點，取得了較多研究成果。其中，Zhang[15]等制備了poly（GMA-co-MMA-co-EDMA）整體柱，隨后利用整體柱中GMA單體的環(huán)氧基團(tuán)與N-乙基丁胺發(fā)生開環(huán)反應(yīng)，在其表面修飾叔胺基團(tuán)，得到具有離子交換機(jī)制的整體柱，用于分離蛋白質(zhì)，MMA分子結(jié)構(gòu)如圖1-2所示。Rangan[16]等人制備了poly（GMA-co-EDMA）整體柱,隨后用人血清白蛋白中的氨基與GMA的環(huán)氧基進(jìn)行開環(huán)反應(yīng)，使人血清白蛋白（HSA）固定在整體柱表面,形成一種高性能親和整體柱，用于分離R型和S型華法林、D型和L型色氨酸這兩種手性物質(zhì),同時研究了四種HSA固定化方法對柱效及選擇性的影響。Terborg[17]等人利用硫醇對poly（GMA-co-EDMA）整體柱表面進(jìn)行功能化，并將金納米粒子附著在其表面，制備出具有離子交換機(jī)制的整體柱，用于分離核糖核酸酶、細(xì)胞色素C以及肌紅蛋白三種蛋白質(zhì)混樣。王晨雪[18]制備了poly（GMA-co-MAA-co-DAMA-co-EDMA）整體柱，隨后在酸性條件下，使GMA環(huán)氧基團(tuán)開環(huán)形成二醇，形成親水性整體柱，用于富集水中的酚類化合物，DAMA分子結(jié)構(gòu)如圖1-3所示，MMA分子結(jié)構(gòu)如圖1-4所示。圖1-1聚甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）結(jié)構(gòu)示意圖圖1-2甲基丙烯酸甲酯（MMA）結(jié)構(gòu)示意圖圖1-3甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（DAMA）結(jié)構(gòu)示意圖圖1-4甲基丙烯酸（MAA）結(jié)構(gòu)示意圖1.4本文研究思路本研究擬以甲基丙烯酸縮水甘油酯和2-丙烯酰胺-2-甲基-1-丙磺酸為功能單體，以乙二醇二甲基丙烯酸酯為交聯(lián)劑，采用熱引發(fā)自由基聚合的方式制備有機(jī)聚合物整體柱，對單體與交聯(lián)劑的用量、致孔劑之間的用量、反應(yīng)溫度等制備條件進(jìn)行優(yōu)化，以制備出柱床形態(tài)好，滲透性良好的有機(jī)聚合物整體柱用于毛細(xì)管液相色譜分析。以甲基丙烯酸丁酯（BMA）為單體，乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）為交聯(lián)劑，采用熱引發(fā)自由基聚合的方式制備poly（BMA-co-EDMA）毛細(xì)管整體柱，以甲苯和間苯二酚混樣檢測其分離性能。2實驗部分2.1試劑和材料表2-1實驗試劑和材料列表試劑規(guī)格生產(chǎn)廠家氫氧化鈉A.R.500g天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司甲醇HPLC500ml天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司鹽酸A.R.500ml廣州化學(xué)試劑廠丙酮A.R.500ml廣州化學(xué)試劑廠3-（異丁烯酰氧）丙基三甲氧基硅烷（γ-MAPS）A.R.25ml上海麥克林生化科技有限公司甲基丙烯酸縮水甘油酯A.R.100g阿拉丁試劑有限公司2-丙烯酰胺-2-甲基-1-丙磺酸A.R.25g上海麥克林生化科技有限公司甲基丙烯酸丁酯A.R.100ml上海麥克林生化科技有限公司乙二醇二甲基丙烯酸酯A.R.25ml上海麥克林生化科技有限公司環(huán)己醇A.R.500ml上海麥克林生化科技有限公司十二醇A.R.500ml廣州化學(xué)試劑廠正丙醇A.R.500ml天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司1,4-丁二醇A.R.500g上海麥克林生化科技有限公司2,2-偶氮二異丁腈A.R.100g廣州化學(xué)試劑廠石英毛細(xì)管75um河北永年銳灃色譜器件有限公司甲苯A.R.500ml廣州化學(xué)試劑廠間苯二酚A.R.25g上海麥克林生化科技有限公司乙腈HPLC500ml天津市科密歐化學(xué)試劑有限公司去離子水—實驗室自制蒸餾水500ml屈臣氏2.2儀器表2-2實驗儀器列表實驗器材型號生產(chǎn)廠家電熱恒溫水浴鍋HWS-120.8KW單列雙孔上海尚道儀器制造有限公司分析天平HD-1004（B）上海浦春儀器有限公司三頻數(shù)控超聲波清洗器KQ-200VDE昆山市超聲儀器有限公司液相泵—上海通微分析技術(shù)有限公司紫外檢測器—自制生物顯微鏡CX31廣州明美科技有限公司注射泵TYD01-02保定雷弗流體科技有限公司2.3毛細(xì)管整體柱制備2.3.1毛細(xì)管預(yù)處理為了增強(qiáng)毛細(xì)管整體柱柱床的穩(wěn)定性，制備毛細(xì)管整體柱前首先對毛細(xì)管進(jìn)行預(yù)處理，使柱內(nèi)固定相緊密鍵合在毛細(xì)管壁內(nèi)。將毛細(xì)管依次用1mol/LHCl溶液沖洗30min、去離子水沖洗10min、1mol/LNaOH溶液沖洗60min、去離子水沖洗20min、丙酮沖洗10min、氮?dú)獯祾?0min、γ-MAPS溶液（γ-MAPS:丙酮=1:1）沖洗10min，柱兩端用膠塞密封，室溫反應(yīng)24h。取出毛細(xì)管，兩端各截去2mm，用丙酮沖洗10min，最后用氮?dú)獯祾?0-30min。2.3.2聚甲基丙烯酸酯毛細(xì)管整體柱制備預(yù)聚液的配制：Poly（GMA-co-AMPS-co-EDMA）：將0.18g甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）、0.005g2-丙烯酰胺-2-甲基-1-丙磺酸（AMPS）、0.12g乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）、0.409g環(huán)己醇和0.041g十二醇加至5ml西林瓶，室溫下超聲溶解，然后加入0.003g2,2-偶氮二異丁腈（AIBN），冰浴超聲5min，使其充分溶解并混合均勻，再通氮?dú)?min，以除去混合液中的溶解氧。Poly（BMA-co-EDMA）：將0.06g甲基丙烯酸丁酯（BMA）、0.04g乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）、0.135g正丙醇、0.135g1,4-丁二醇、0.03g去離子水和0.001g2,2-偶氮二異丁腈（AIBN）加至5ml西林瓶中，冰浴超聲5min，通氮?dú)?min。色譜柱的制作：將上述兩種混合的預(yù)聚液分別灌注到兩根經(jīng)預(yù)處理的毛細(xì)管中，用硅膠塞將毛細(xì)管兩端密封，于50℃水浴下反應(yīng)12h。反應(yīng)結(jié)束后，將制得的毛細(xì)管整體柱用甲醇沖洗柱內(nèi)多余的致孔劑以及其他剩余物，得到有機(jī)聚合物毛細(xì)管整體柱。2.4Poly（GMA-co-AMPS-co-EDMA）毛細(xì)管整體柱制備條件優(yōu)化Poly（GMA-co-AMPS-co-EDMA）毛細(xì)管整體柱，采用熱引發(fā)自由基聚合法制備合成的。在制備過程中的主要功能單體是GMA和AMPS，交聯(lián)劑是EDMA，致孔體系是環(huán)己醇和十二醇，引發(fā)劑是AIBN，通過加熱引發(fā)自由基聚合反應(yīng)，形成孔徑大小均勻、滲透性好、柱體結(jié)構(gòu)均勻的毛細(xì)管整體柱。影響整體柱的孔徑大小和結(jié)構(gòu)均勻狀態(tài)的因素較多，其中較為關(guān)鍵的因素是致孔劑之間用量比、單體與交聯(lián)劑用量比還有反應(yīng)溫度，因此，本實驗優(yōu)化了這幾個制備條件進(jìn)行，并表征了毛細(xì)管整體柱的滲透性。2.5毛細(xì)管液相色譜實驗實驗在配備有液相泵、紫外檢測器和10μL樣品定量環(huán)注射器的液相色譜系統(tǒng)中進(jìn)行，在254nm下采集數(shù)據(jù)，并通過色譜工作站進(jìn)行處理。實驗前將制得的毛細(xì)管整體柱在離柱床5cm處制備一個2mm的檢測窗口，隨后連接到色譜儀上。Poly（GMA-co-AMPS-co-EDMA）毛細(xì)管整體柱：在室溫下，注入甲苯樣品溶液評價毛細(xì)管整體柱，以及分別注入甲苯和間苯二酚混樣、甲苯和1-萘酚混樣、布洛芬和苯丙氨酸混樣檢測分離性能，其中，流動相為乙腈:水=50:50（V/V），流速為0.05ml/min。Poly（BMA-co-EDMA）毛細(xì)管整體柱：在室溫下，以甲苯和間苯二酚（1:1）混合樣品溶液檢測毛細(xì)管整體柱分離性能，其中，流動相為乙腈:水=60:40（V/V），流速為0.03ml/min。3結(jié)果與討論3.1聚甲基丙烯酸酯毛細(xì)管整體柱制備條件優(yōu)化3.1.1功能單體（GMA）與交聯(lián)劑（EDMA）用量比優(yōu)化在整體柱制備過程中，功能單體聚甲基丙烯酸酯（GMA）與交聯(lián)劑乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）反應(yīng)而形成整體柱的骨架，因此，GMA與EDMA的比例對整體柱的結(jié)構(gòu)有較大影響。交聯(lián)度的大小直接影響著有機(jī)聚合物整體柱的空間結(jié)構(gòu)和滲透性。本實驗保持GMA與EDMA的總量及其他制備條件不變，選用三種不同的GMA/EDMA比例：7:1、3:2、2:1，制備聚甲基丙烯酸酯整體柱，觀察毛細(xì)管整體柱柱體形態(tài)及滲透性，以選擇合適的GMA與EDMA用量比。表3-1不同GMA/EDMA比例對毛細(xì)管整體柱形態(tài)和滲透性的影響編號GMA/EDMAGMA（g）EDMA（g）柱體形態(tài)顯微鏡結(jié)果滲透性17:10.260.04不均勻8mm23:20.180.12均勻4mm31:20.10.2均勻0mm注：滲透性測定：整體柱后接尾接管，在流速為0.02ml/min下，測量1min內(nèi)流至尾接管內(nèi)的液體長度。由表3-1，我們可以發(fā)現(xiàn)，在GMA/EDMA比例為3:2的條件下，毛細(xì)管整體柱柱體形態(tài)均勻，滲透性較好。在EDMA用量減少，GMA/EDMA比例為7:1條件下，整體柱滲透性變好，但形態(tài)不均勻。因為交聯(lián)劑EDMA用量減少，即交聯(lián)度變小，柱體的孔徑變大，結(jié)構(gòu)變疏松，滲透性變好，但柱體硬度減小，機(jī)械強(qiáng)度差。當(dāng)EDMA用量增多，即GMA/EDMA比例為1:2時，整體柱滲透性不好，形態(tài)均勻。因為交聯(lián)劑EDMA的用量增多，即交聯(lián)度變大，則整體柱的孔徑變小，結(jié)構(gòu)變致密，導(dǎo)致柱體硬度增大、柱壓增大、滲透性變差，且交聯(lián)度過高易致整體柱柱體致密而堵塞，這與參考文獻(xiàn)所講述的結(jié)果一致[19]。因此，本實驗確定GMA/EDMA比例為3:2為最佳的制備條件之一，并繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)優(yōu)化實驗。3.1.2致孔體系環(huán)己醇與十二醇用量比優(yōu)化環(huán)己醇和十二醇是有機(jī)聚合物整體柱制備中重要的致孔體系，可通過改變兩者之間的用量比對整體柱的孔徑大小進(jìn)行調(diào)整。本實驗在保持環(huán)己醇和十二醇的總量以及其他制備條件不變前提下，選用三種不同的環(huán)己醇/十二醇比例：5:1、10:1、15:1，制備聚甲基丙烯酸酯整體柱，觀察毛細(xì)管整體柱柱體形態(tài)及滲透性，以選擇合適的環(huán)己醇與十二醇的用量比。表3-2不同環(huán)己醇/十二醇比例對毛細(xì)管整體柱形態(tài)和滲透性的影響編號環(huán)己醇/十二醇環(huán)己醇（g）十二醇（g）柱體形態(tài)顯微鏡結(jié)果滲透性15:10.3750.075不均勻15mm210:10.4090.041均勻5mm315:10.4220.028不均勻0.5mm注：滲透性測定：整體柱后接尾接管，在流速為0.02ml/min下，測量1min內(nèi)流至尾接管內(nèi)的液體長度。由表3-2，我們可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)環(huán)己醇與十二醇用量比為10:1時，毛細(xì)管整體柱柱體形態(tài)均勻完整，且具有適宜的滲透性。當(dāng)十二醇用量增加，環(huán)己醇與十二醇用量比為5:1時，毛細(xì)管整體柱滲透性雖有提高，但柱體形態(tài)不均勻，存在柱床脫壁現(xiàn)象。當(dāng)十二醇用量減少，環(huán)己醇與十二醇用量比為15:1時，毛細(xì)管整體柱形態(tài)不均勻，致密且硬度大，滲透性非常低。這是因為交聯(lián)核發(fā)生相分離是形成大孔的先決條件[20]，而致孔劑影響相分離。相分離是指在聚合反應(yīng)過程中，由于分子量超過了聚合物在特定溶劑系統(tǒng)中的溶解度、交聯(lián)產(chǎn)生的不溶性或上述兩種情況同時存在，使聚合物相從溶液中分離出來。對于聚（甲基丙烯酸酯-乙二醇二甲基丙烯酸酯），十二醇比環(huán)己醇能更有效地使該聚合物發(fā)生相分離，且發(fā)生的更早。因此，在該致孔體系中環(huán)己醇為致小孔劑，十二醇為致大孔劑，十二醇用量增加，柱體內(nèi)主要形成大孔，大孔數(shù)量多且孔徑大，通透性增加。根據(jù)上述探究，本實驗確定環(huán)己醇與十二醇比例為10:1是最佳的制備條件之一，并繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)優(yōu)化實驗。3.1.3反應(yīng)溫度優(yōu)化根據(jù)原位聚合原理，溫度是引發(fā)有機(jī)聚合反應(yīng)必不可少的條件，它的作用是影響引發(fā)劑在自由基聚合反應(yīng)中的分解來調(diào)整整體柱孔徑的大小。本實驗在保持GMA/EDMA和環(huán)己醇/十二醇比例為最佳比例及其他制備條件不變情況下，選用反應(yīng)溫度為40℃、50℃、60℃，制備聚甲基丙烯酸酯整體柱，觀察毛細(xì)管整體柱柱體形態(tài)及滲透性，以選擇合適的反應(yīng)溫度。表3-3不同反應(yīng)溫度對毛細(xì)管整體柱形態(tài)和滲透性的影響編號反應(yīng)溫度柱體形態(tài)顯微鏡結(jié)果滲透性140℃不均勻1mm250℃均勻3mm360℃均勻0mm注：滲透性測定：整體柱后接尾接管，在流速為0.02ml/min下，測量1min內(nèi)流至尾接管內(nèi)的液體長度。從表3-3，可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)反應(yīng)溫度為50℃時，毛細(xì)管整體柱柱體形態(tài)均勻，機(jī)械強(qiáng)度適中，滲透性良好。當(dāng)反應(yīng)溫度降低至40℃時，毛細(xì)管整體柱柱體形態(tài)不均勻，且滲透性較低，這可能因為是相分離不完全，形成的孔徑大小不均。當(dāng)反應(yīng)溫度升高至60℃時，毛細(xì)管整體柱形態(tài)均勻，但柱體質(zhì)地致密，機(jī)械強(qiáng)度大，滲透性不佳。Svec[20]等人認(rèn)為聚合溫度越高，聚合物形成的孔徑越小。聚合物的形成過程是引發(fā)劑在一定溫度下分解產(chǎn)生自由基，引發(fā)聚合反應(yīng)，形成的聚合物很快地在反應(yīng)介質(zhì)中沉淀，沉淀導(dǎo)致核的形成，隨著聚合反應(yīng)的進(jìn)一步進(jìn)行，核生長成球狀體，球狀體相互連接排列構(gòu)成聚合物的基本形態(tài)。由于反應(yīng)溫度升高導(dǎo)致引發(fā)劑分解形成大量自由基，進(jìn)而形成更多的球狀體，而且形成的球狀體尺寸較小，相互連接排列得到更小的空隙，故最終形成的聚合物孔徑小。根據(jù)上述優(yōu)化實驗研究探討，poly（GMA-co-AMPS-co-EDMA）毛細(xì)管整體柱制備的最優(yōu)條件是：功能單體GMA與交聯(lián)劑EDMA的用量比為3:2，致孔劑環(huán)己醇與十二醇用量比為10:1，反應(yīng)溫度為50℃。3.2Poly（GMA-co-AMPS-co-EDMA）毛細(xì)管整體柱截面外貌表征使用顯微鏡表征在優(yōu)化條件下制備的poly（GMA-co-AMPS-co-EDMA）毛細(xì)管整體柱的形貌。在實驗中，首先將未鍵合固定相的毛細(xì)管和在最佳實驗制備條件下制備的毛細(xì)管整體柱分別截斷切成長約2cm的小段，將截取的柱體固定在樣品臺的邊緣，在顯微鏡下進(jìn)行觀察。觀察該有機(jī)聚合物整體柱的內(nèi)部形貌。如圖3-1所示，圖A為未鍵合固定相的毛細(xì)管，圖B為制備的有機(jī)聚合物毛細(xì)管整體柱，其內(nèi)部填滿均勻的聚合材料，固定相緊貼毛細(xì)管內(nèi)壁，且形態(tài)均勻。AB圖3-1顯微鏡圖片（A）空毛細(xì)管（B）毛細(xì)管整體柱3.3毛細(xì)管整體柱評價（1）Poly（GMA-co-AMPS-co-EDMA）毛細(xì)管整體柱在上述色譜條件下，將制備好的甲苯溶液進(jìn)樣進(jìn)行檢測分析，色譜圖如下。圖3-2甲苯色譜圖以最佳制備條件制得的poly（GMA-co-AMPS-co-EDMA）毛細(xì)管整體柱為分離介質(zhì)，以50%乙腈為流動相，流速為0.05ml/min，以甲苯為模型化合物。如圖3-2，甲苯保留時間為6.7min，甲苯的色譜峰，峰形尖銳、峰寬窄、左右對稱、呈正態(tài)分布，拖尾因子T=1.04。嘗試對甲苯和間苯二酚混樣、甲苯和1-萘酚混樣、布洛芬和苯丙氨酸混樣分別進(jìn)樣進(jìn)行分離檢測，樣品在整體柱上無分離，這可能是因為GMA單體環(huán)氧基結(jié)構(gòu)與流動相極性較為接近，對樣品選擇性較低。（2）Poly（BMA-co-EDMA）毛細(xì)管整體柱以poly（BMA-co-EDMA）毛細(xì)管整體柱為分離介質(zhì)，以60%乙腈為流動相，流速為0.03ml/min，將甲苯和間苯二酚（1:1）混合溶液進(jìn)樣進(jìn)行分離檢測，結(jié)果如圖3-3所示，A峰為間苯二酚，B峰為甲苯，兩組分在poly（BMA-co-EDMA）毛細(xì)管整體柱上實現(xiàn)分離，分離度為2.5。圖3-3甲苯和間苯二酚混樣色譜圖4全文結(jié)論與展望本研究選擇以甲基丙烯酸縮水甘油酯（GMA）、2-丙烯酰胺-2-甲基-1-丙磺酸（AMPS）為功能單體，以乙二醇二甲基丙烯酸酯（EDMA）為交聯(lián)劑，環(huán)己醇與十二醇為致孔體系，2,2-偶氮二異丁腈（AIBN）為引發(fā)劑，在經(jīng)預(yù)處理過的毛細(xì)管中通過熱引發(fā)自由基原位聚合的方法，成功地制備出了一種poly（GMA-co-AMPS-co-EDMA）毛細(xì)管整體柱。經(jīng)過不同的條件優(yōu)化實驗探討，確定了整體柱的最優(yōu)制備條件為：GMA與EDMA的比例是3:2，致孔體系中環(huán)己醇與十二醇的比例是10:1，反應(yīng)溫度是50℃。所制備的poly（GMA-co-AMPS-co-EDMA）毛細(xì)管整體柱在毛細(xì)管液相色譜條件下得到的甲苯樣品色譜圖峰形尖銳且窄，左右對稱，拖尾因子T=1.04。其滲透性好、柱體形態(tài)均勻、機(jī)械強(qiáng)度適中，但對測試的樣品無分離選擇性。Poly（BMA-co-EDMA）毛細(xì)管整體柱對甲苯和間苯二酚混樣實現(xiàn)分離。該類整體柱具有易于聚合、表面修飾、制備等特點，目前在整體柱制備研究中受到許多研究學(xué)者的關(guān)注，是一種較為常用的有機(jī)聚合物整體柱，具有良好的發(fā)展前景。后續(xù)可在本研究的基礎(chǔ)上通過開環(huán)反應(yīng)等，使poly（GMA-co-AMPS-co-EDMA）毛細(xì)管整體柱和poly（BMA-co-EDMA）毛細(xì)管整體柱進(jìn)一步衍生化，賦予其廣泛的作用和功能，應(yīng)用于分析分離方面的研究中。參考文獻(xiàn)[1]劉潔,鹿文慧,崔榮,等.固相萃取-毛細(xì)管液相色譜測定食品和水樣中有機(jī)磷和氨基甲酸酯類殺蟲劑殘留[J].色譜,2018,(1):30-36.[2]王家斌.新型有機(jī)聚合物毛細(xì)管整體柱的制備及其應(yīng)用研究[C].福州大學(xué),2014.[3]俞瑞芳.幾種新型有機(jī)聚合基質(zhì)毛細(xì)管整體柱的制備及應(yīng)用研究[C].福州大學(xué),2015.[4]劉嬋.無機(jī)硅膠整體柱的制備及其在表面增強(qiáng)拉曼光譜研究中的應(yīng)用[C].湖北大學(xué),2013.[5]劉垚.疏水作用整體柱在線固相萃取辣椒粉中蘇丹紅的研究[D].河北聯(lián)合大學(xué),2014.[6]閆曉清.氯丙基雜化整體柱的制備及性能研究[D].浙江工業(yè)大學(xué),2015.[7]張長坤,王學(xué)生.有機(jī)聚合物整體柱在樣品預(yù)處理領(lǐng)域的應(yīng)用[J].廣州化工,2015,43(08):6-9.[8]李析,馬會會,佟珊珊,等.有機(jī)聚合物整體柱及其在生物樣品分離分析前處理中的應(yīng)用[J].應(yīng)用化學(xué),2011,28(9):986-992．[9]Palma,NovotnyM.Macroporouspolyacrylamide/poly(ethyleneglycol)matrixesasstationaryphasesincapillaryelectrochromatography[J].Anal.Chem.1997,69(22):4499-4507.[10]何麗,馮海建,李靜杰,等.有機(jī)聚合物整體柱的改性與應(yīng)用進(jìn)展[J].分析測試學(xué)報,2011,7(30):825－834．[11]TrojerL,LubbadSH,BisjakCP,etal.Monolithicpoly(p-methylstyrene-co-1,2-bis(p-vinylphenyl)ethane)capillarycolumnsasnovelstyrenestationaryphasesforbiopolymerseparation[J].J.Chromat