[发明专利]利用体积排阻色谱法监控硅胶微球合成的方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种对硅胶微球合成进行监控的方法，尤其是一种利用体积排阻色谱法检测硅胶微球合成所用原料、中间产物的分子量，从而有效监控硅胶微球合成进度及批次重现性的方法。

背景技术：

生产高效液相色谱用硅胶微球最重要的问题之一就是制备产品的重现性，中国专利号为94105909.X的发明专利和中国专利申请号为00110333.4的发明专利申请分别报道了制备硅胶微球的方法。专利号为94105909.X的专利所公开的是“粒径均匀的氧化物多孔微球及其制备方法”，是利用堆积硅珠法结合中途中止工艺方法，将粒径为1～500nm的耐火性氧化物胶体粒子堆积合成出粒径为0.1～20μm的硅胶微球，主要粒径分布为1～10μm，而且85％～90％的粒径分布在±0.1D(D为平均粒径)范围内的氧化物多孔微球。专利申请号为00110333.4的发明专利申请公开了一种“制备高效液相色谱用高纯微球形硅胶的方法”，是选用四乙氧基硅烷作为制备多孔硅胶的原料，反应分两步进行：第一步由四乙氧基硅烷部分水解生成粘性液体聚乙氧基硅烷；第二步由聚乙氧基硅烷在乙醇与水中乳化，加入可挥发的催化剂伯胺、仲胺、叔胺以引发聚乙氧基硅烷的脱水缩聚，使用致孔剂环戊烷、环己烷或环庚烷，以生成具有一定孔结构的硅胶。上述两专利申请文件均未涉及具体的过程控制。同时，有公开出版物记载了以硅酸乙酯40(TES40)为原料采用两步催化的溶胶-凝胶法制备出HPLC硅胶填料，并指出第一步酸催化制备的聚硅酸乙酯(PES)粘度是影响硅胶微球粒径等特性的重要因素之一。也有出版物记载了采用相同方法用正硅酸乙酯(TEOS)制备了粒径为5μm硅胶微球，通过MALDI-TOF MS测定，得出“PES平均分子量在610～3000范围内时可制得多孔硅球”的结论。因此，正确的判断及有效控制中间产物PES分子量分布是实现硅胶微球制备重现性的一大关键。

测定物质粘度来推算其分子量存在一定的局限性，虽有参考价值，但不够准确且无法对分子量具体分布定量化。MALDI-TOF MS测定虽然可以准确测定具体分子量，包括分布情况，但测试成本非常高，不具备普遍推广的意义。

体积排阻色谱法是当前测定分子量及其分布最有效的方法，与传统测定分子量的方法相比具有准确、直观、快速、取样量少等优点。杨辉等用GPC法测定正硅酸乙酯水解缩聚过程中间产物的分子量分布，研究了正硅酸乙酯溶胶-凝胶过程动力学。但是，迄今为止还未有采用体积排阻色谱法直接监控硅胶合成进程的相关报道。

发明内容：

本发明是为了解决现有技术较难控制硅胶合成重现性的问题，提供一种利用体积排阻色谱法测定硅胶合成原料、中间产物的分子量，从而有效控制硅胶合成反应进度及批次重现性的方法。

本发明的技术解决方案是：一种利用体积排阻色谱法监控硅胶微球合成的方法，其特征在于按如下步骤进行：

a.用凝胶色谱系统，对硅胶微球合成所使用的硅溶胶、四乙氧基硅烷和预聚四乙氧基硅烷混合物原料及聚四乙氧基硅烷、水溶胶和凝胶中间产物的分子量进行测定；

b.根据测定的分子量信息监控硅胶微球反应情况并根据需要调整反应物比例。

所述凝胶色谱系统为凝胶渗透色谱或凝胶过滤色谱。

所述硅胶微球合成方法是溶胶-凝胶法或堆积硅珠法。

本发明是采用凝胶色谱系统，利用体积排阻色谱法检测硅胶微球合成所用原料、中间产物的分子量，从而有效监控硅胶微球合成进度及批次重现性的方法，具有准确、直观、快速、取样量少等优点。

附图说明：

图1是本发明实施例所使用KF-802的校准曲线图。

图2、图3是本发明实施例测试聚四乙氧基硅烷的分子量分布图。

图4、图5是用本发明实施例测试的聚四乙氧基硅烷为中间产物所生产的硅胶微球图片。

具体实施方式：

所用仪器为旋转蒸发仪(R202，上海申生科技有限公司)，P1201高压恒流泵(大连依利特分析仪器有限公司)，示差折光检测器(Shodex RI-101)，ZW温度控制器及ZW II色谱柱温箱(大连依利特分析仪器有限公司)，Rheodyne7725i手动进样阀，图像颗粒分析系统(XSZ-HS3，北京天地宇科技有限责任公司)

色谱条件：

色谱柱：Shodex GPC KF-802凝胶色谱柱(300mm×8mm，线性排阻范围100～5000)；流动相：四氢呋喃(THF)；流速：0.5mL/min；柱温：40℃；进样量：20μL。

将二种不同的聚四乙氧基硅烷分别配制成浓度约5％的THF溶液，过膜，在上述体积排阻色谱系统分析，根据KF-800系列色谱柱校准曲线(图1)，利用软件分别推算出二种聚四乙氧基硅烷的分子量分布图(图2、图3)。可见，图2对应的PES平均分子量相对较大，图3对应的PES平均分子量相对较小。在相同合成工艺条件下，采用图2为中间产物合成的硅胶微球粒径相对较大，采用图3为中间产物合成的硅胶微球粒径相对较小，具体结果见图4、图5。说明采用体积排阻色谱，可以有效的判断硅胶合成的中间产物分子量大小及分布情况，从而对最终合成的硅胶微球粒径起到有效控制的作用，对实现硅胶合成批次重现具有重要的意义。