中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家介紹說,一向用于檢驗(yàn)的液相色譜法技術(shù),現(xiàn)在可以前移到生產(chǎn)過程中,使樹脂在生產(chǎn)過程中的成份情況一目了然,為穩(wěn)定生產(chǎn)高品質(zhì)環(huán)氧樹脂提供了新的技術(shù)手段。這是蘭州理工大學(xué)石油化工學(xué)院取得的一項(xiàng)新的科研成果。
??? 隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,普通雙酚A型環(huán)氧樹脂已不能滿足人們的要求,許多新品種環(huán)氧樹脂涌現(xiàn)出來。含有聯(lián)苯結(jié)構(gòu)二縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂3,3’,5,5’-四甲基聯(lián)苯二酚二縮水甘油醚,具有良好的色澤和透明度,較普通環(huán)氧樹脂有優(yōu)異的耐熱性和力學(xué)性能,環(huán)氧值高、總氯含量低等理化性能和性價(jià)比,已被廣泛用作多種型材、涂料、膠粘劑、復(fù)合材料樹脂基體,特別是在電子封裝材料中自于具有理想的電絕緣性能而備受青睞,是一種新型環(huán)氧樹脂。但對(duì)于其生產(chǎn)過程中各個(gè)上序組分及其相對(duì)含量的分析控制目前尚未見報(bào)道??蒲腥藛T采用高效液相色譜法對(duì)含有聯(lián)苯結(jié)構(gòu)二縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂的生產(chǎn)過程進(jìn)行跟蹤,使得生產(chǎn)過程更加直觀、取得了良好的效果。
??? 科研人員首先以3,3’,5,5’-四甲基聯(lián)苯二酚和環(huán)氧氯丙烷為原料,通過二步法合成了3,3’,5,5’-四甲基聯(lián)苯二酚二縮水甘油醚。然后進(jìn)行檢測(cè),中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)專家介紹說,檢測(cè)儀器和試劑包括:Finnigan-4510質(zhì)譜儀;PE200系列高效液相色譜儀;四元泵;UV/VIS檢測(cè)器;Tatal ChromWorkstation工作站;乙腈(色譜純);超純水,三氟乙酸(分析純);3,3’,5,5’-四甲基聯(lián)苯二酚,3,3’,5,5’-四甲基聯(lián)苯二酚二縮水甘油醚。色譜條件為:Varian C18 4.6mm×250mm色譜柱,柱溫35℃;流動(dòng)相:乙腈/0.1%三氟乙酸水溶液梯度洗脫,按表1進(jìn)行,流動(dòng)相流速為1.0mL/min,進(jìn)樣:20uL,檢測(cè)波長(zhǎng)285nm。測(cè)定操作步驟為:在10mL樣品瓶中準(zhǔn)確稱取樣品0.1g,加入10mL甲醇充分溶解,進(jìn)樣10uL進(jìn)行測(cè)定。進(jìn)行外標(biāo)法定性定量。對(duì)3,3’,5,5’-四甲基聯(lián)苯二酚,3,3’,5,5’-四甲基聯(lián)苯二酚二縮水甘油醚標(biāo)樣同樣操作,進(jìn)行定性定量分析。在上述色譜分析條件下對(duì)反應(yīng)的各個(gè)階段進(jìn)行測(cè)定。
??? 結(jié)果表明在二縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂生產(chǎn)過程中,利用了高效液相色譜法使反應(yīng)過程非常明晰,有效地控制反應(yīng)的各個(gè)工序、提高了生產(chǎn)效率,并對(duì)*終產(chǎn)品質(zhì)量的控制起到非常關(guān)鍵的作用,生產(chǎn)出高性能的含有聯(lián)苯結(jié)構(gòu)二縮水甘油醚型環(huán)氧樹脂。中國(guó)環(huán)氧樹脂行業(yè)協(xié)會(huì)的專家表示,該方法在反應(yīng)的各階段各個(gè)組分及其相對(duì)含量非常明晰,有助于生產(chǎn)質(zhì)量控制,提高生產(chǎn)效率和*終產(chǎn)品質(zhì)量。
液相色譜儀是一種常見的色譜分析方法,與氣相色譜相比液相色譜可以在常溫中操作,且不受樣品揮發(fā)度和熱穩(wěn)定性的限制。這使得液相色譜非常適合相對(duì)分子量較大,難汽化,不易揮發(fā)或?qū)崦舾械奈镔|(zhì)、離子型化合物和高聚物的分離分析。
然而要選購一臺(tái)品質(zhì)優(yōu)良的液相色譜并不容易。液相色譜儀的指標(biāo)很多,有關(guān)于泵的、關(guān)于檢測(cè)器的、關(guān)于色譜柱的……不過,從選購角度考慮,可以優(yōu)先考慮噪音、漂移、最小檢測(cè)濃度、定性定量重復(fù)性等主要技術(shù)指標(biāo)。當(dāng)然,這些指標(biāo)都要放在系統(tǒng)、回路里去看去比較。
1.噪音
噪音指由儀器的電器元件、溫度波動(dòng)、電壓的線性脈沖以及其他非溶質(zhì)作用產(chǎn)生的高頻噪聲和基線的無規(guī)則波動(dòng)產(chǎn)生的聲音。噪音的大小直接關(guān)系到儀器的檢測(cè)靈敏度,噪音越大檢測(cè)的靈敏度就越低。對(duì)于檢測(cè)低含量的樣品就要求儀器的噪音越小越好,否則噪音過大將會(huì)導(dǎo)致基線不穩(wěn),甚至影響分析結(jié)果;
2.最小檢測(cè)濃度(最小檢測(cè)限)
最小檢測(cè)濃度是反映儀器靈敏度的重要參數(shù)。根據(jù)公式CL=2×Nd×C/H(CL:最小檢測(cè)濃度 Nd:噪音 C:樣品濃度最小檢測(cè)濃度 H:樣品峰高),最小檢測(cè)濃度是和噪音成正比的,噪音越大,最小檢測(cè)濃度就越大,靈敏度就越低。如果選購的儀器回避了這個(gè)指標(biāo),說明他們不愿在最小檢測(cè)濃度的基礎(chǔ)上去比較噪音;
3.漂移
漂移是指儀器穩(wěn)定后一段時(shí)間內(nèi)基線漂離原點(diǎn)的距離,通常用來衡量?jī)x器穩(wěn)定快慢。高品質(zhì)的儀器能在較短的時(shí)間內(nèi)達(dá)到穩(wěn)定,從而在一定程度上提高分析效率;
4.定性定量重復(fù)性
主要是考核儀器穩(wěn)定性的指標(biāo),這對(duì)于分析樣品來說是非常重要的。好的儀器其穩(wěn)定性應(yīng)該是十分不錯(cuò)的,這就要求多次進(jìn)樣保留時(shí)間及含量的一致性,這樣做出來的結(jié)果才能使人信服。雖然這些指標(biāo)都屬于檢測(cè)器,但是就像前面所說的,條件是要放在整個(gè)回路和系統(tǒng)里去看去比較。
例如:泵的脈動(dòng)會(huì)直接影響噪音指標(biāo)、泵的流量準(zhǔn)確度指標(biāo),以及密封性不好也會(huì)影響相關(guān)指標(biāo)。所以要系統(tǒng)地看指標(biāo)才可以反應(yīng)出儀器的一些真實(shí)水平。
在選擇儀器的時(shí)候需要充分考慮到儀器的方方面面才能拿到自己滿意的機(jī)器。
首先從常規(guī)的幾個(gè)部件做個(gè)簡(jiǎn)單的分析。
(一)輸液泵應(yīng)具備如下性能:
① RSD(流量穩(wěn)定性)<0.3%;
② 流量范圍寬, 0.1~5.0ml/min內(nèi)連續(xù)可調(diào),有的實(shí)驗(yàn)則需要更大流量;
③ 輸出壓一般應(yīng)能達(dá)到150~400 kg/cm2,流量越大,最高壓力越低;
④ 液缸容積小,有助于減少流動(dòng)相死體積,利于清洗。
⑤ 密封性能好,耐腐蝕。
(二)檢測(cè)器
①紫外檢測(cè)器,分為可變單波長(zhǎng)檢測(cè)器VWD和二極管陣列檢測(cè)器DAD,可以檢測(cè)有紫外吸收的物質(zhì)
②熒光檢測(cè)器,檢測(cè)有熒光的物質(zhì)
③視差折光檢測(cè)器,通用型檢測(cè)器,但對(duì)環(huán)境要求極為苛刻,而且靈敏度低
④ELSD,蒸發(fā)光散射檢測(cè)器
⑤MSD,質(zhì)譜檢測(cè)器
常用的是紫外檢測(cè),然后是MSD和ELSD
(三)色譜柱
要求柱效高、選擇性好,分析速度快等。目前市場(chǎng)上銷售的用于HPLC的各種微粒填料如多孔硅膠以及以硅膠為基質(zhì)的鍵合相、有機(jī)聚合物微球(包括離子交換樹脂)、氧化鋁、多孔碳等,其粒度一般為3,5,7,10μm等,柱效理論值可達(dá)5~16萬/米。
一般的分析只需5000塔板數(shù)的柱效;同系物分析500即可;難分離物則可用2萬的柱子。
因此一般10~30cm左右的柱長(zhǎng)基本能滿足復(fù)雜混合物分析的需要。所以要根據(jù)自己實(shí)際情況來選擇合適的柱子。
柱效受柱內(nèi)外因素影響,為使色譜柱達(dá)到較佳效率,除柱外死體積要小外,還要有合理的柱結(jié)構(gòu)(盡可能減少填充床以外的死體積)及裝填技術(shù)。即使可以的裝填技術(shù),在柱中心部位和沿管壁部位的填充情況總是不一樣的,靠近管壁的部位比較疏松,易產(chǎn)生溝流,流速較快,影響沖洗劑的流形,使譜帶加寬,這就是管壁效應(yīng)。這種管壁區(qū)大約是從管壁向內(nèi)算起30倍粒徑的厚度。在一般的液相色譜系統(tǒng)中,柱外效應(yīng)對(duì)柱效的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于管壁效應(yīng)。
此外,溫度在色譜分析中是個(gè)不容忽視的環(huán)境條件,環(huán)境溫度對(duì)溶劑的溶解能力、色譜柱的性能、流動(dòng)相的粘度都有影響。而且不同的檢測(cè)器對(duì)溫度的敏感度不一樣。保持恒定的溫度對(duì)實(shí)驗(yàn)而言是個(gè)絕對(duì)不容忽視的條件,因此也要留意注溫箱的選擇。以保證實(shí)驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性。
(四)進(jìn)樣器
進(jìn)樣裝置要求:密封性好,重復(fù)性好,死體積小,保證中心進(jìn)樣,進(jìn)樣時(shí)對(duì)色譜系統(tǒng)的壓力、流量影響小。而且進(jìn)樣方式多種多樣,可分為隔膜進(jìn)樣、停流進(jìn)樣、閥進(jìn)樣、自動(dòng)進(jìn)樣。自動(dòng)進(jìn)樣器則是市場(chǎng)發(fā)展的趨勢(shì)。
(五)數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)
一般專業(yè)的液相色譜儀生產(chǎn)廠家都有自己配套的液相色譜儀控制軟件。但有不少液相色譜儀可以使用通用型的色譜數(shù)據(jù)工作站進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算處理。進(jìn)口軟件價(jià)格比較高,這個(gè)自己得根據(jù)資金選擇了。
二元泵和四元泵的區(qū)別二元有兩個(gè)泵,泵后混合,氣體的溶解度隨壓力的增大而增大,所以二元高壓混合不會(huì)產(chǎn)生氣泡。四元只一個(gè)泵(另外一個(gè)是輔泵),是泵前混合,在常壓下進(jìn)行的,兩種液體混合時(shí),會(huì)降低氣體在混合溶液中的溶解度,通常會(huì)有氣泡產(chǎn)生,所以四元低壓梯度系統(tǒng)一定要配在線真空脫氣機(jī)
反相高效液相色譜柱是基于溶質(zhì)、極性流動(dòng)相和非極性固定相表面間的疏水效應(yīng)建立的一種色譜模式,任何一種有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)中都有非極性的疏水部分,這部分越大,一般保留值越高。
在高效液相色譜中這是應(yīng)用面較廣的一種分離模式,在生物大分子的反相液相色譜條件下,流動(dòng)相多采用酸性的、低離子強(qiáng)度的水溶液,并加一定比例的能與水互溶的異丙醇、乙腈或甲醇等有機(jī)改性劑,大量使用的填料為孔徑在30納米以上的硅膠烷基鍵合相,除此之外,也有少量高聚物微球。
反相高效液相色譜柱的使用和維護(hù)
在色譜操作過程中,需要注意下列問題,以維護(hù)色譜柱。
(1)柱子在裝卸、更換時(shí),動(dòng)作要輕,接頭擰緊要適度。必須防止較強(qiáng)的機(jī)械振動(dòng),以免柱床產(chǎn)生空隙。
(2)如果儀器用來做常規(guī)分析,樣品種類有限,但分析次數(shù)多,則不妨為每一類常規(guī)分析配置一根專用柱,這樣有助于延長(zhǎng)柱子的壽命。
(3)避免壓力和溫度的急劇變化及任何機(jī)械震動(dòng)。
溫度的突然變化或者使色譜柱從高處掉下都會(huì)影響柱內(nèi)的填充狀況;柱壓的突然升高或降低也會(huì)沖動(dòng)柱內(nèi)填料,因此在調(diào)節(jié)流速時(shí)應(yīng)該緩慢進(jìn)行,在閥進(jìn)樣時(shí)閥的轉(zhuǎn)動(dòng)不能過緩。
(4)應(yīng)逐
漸改變?nèi)軇┑慕M成,特別是反相色譜中,不應(yīng)直接從有機(jī)溶劑改變?yōu)槿渴撬?,反之亦然?/p>
(5)如使用柱溫控制裝置時(shí),應(yīng)注意在通人流動(dòng)相后才能升溫。
(6)一般說來反相高效液相色譜柱不能反沖,只有生產(chǎn)者指明該柱可以反沖時(shí),才可以反沖除去留在柱頭的雜質(zhì)。否則反沖會(huì)迅速降低柱效。
(7)選擇使用適宜的流動(dòng)相,以避免固定相被破壞。有時(shí)可以在進(jìn)樣器前面連接一個(gè)預(yù)柱,分析柱是鍵合硅膠時(shí),預(yù)柱為硅膠,可使流動(dòng)相在進(jìn)入分析柱之前預(yù)先被硅膠“飽和”,避免分析柱中的硅膠基質(zhì)被溶解。
(8)避免將基質(zhì)復(fù)雜的樣品尤其是生物樣品直接注人柱內(nèi),需要對(duì)樣品進(jìn)行預(yù)處理或者在進(jìn)樣器和色譜柱之間連接一個(gè)保護(hù)柱。保護(hù)柱一般是填有相似固定相的短柱。保護(hù)柱可以而且應(yīng)該經(jīng)常更換。
(9)經(jīng)常用強(qiáng)溶劑沖洗色譜柱,清除保留在柱內(nèi)的雜質(zhì)。在進(jìn)行清洗時(shí),對(duì)流路系統(tǒng)中流動(dòng)相的置換應(yīng)以相混溶的溶劑逐漸過渡,每種流動(dòng)相的體積應(yīng)是柱體積的20倍左右,即常規(guī)分析需要50-75mL。
(10)保存色譜柱時(shí)應(yīng)將柱內(nèi)充滿乙腈或甲醇,柱接頭要擰緊,防止溶劑揮發(fā)干燥。絕對(duì)禁止將緩沖溶液留在柱內(nèi)靜置過夜或更長(zhǎng)時(shí)間。
(11)反相高效液相色譜柱使用過程中,如果壓力升高,一種可能是燒結(jié)濾片被堵塞,這時(shí)應(yīng)更換濾片或?qū)⑵淙〕鲞M(jìn)行清洗;另一種可能是大分子進(jìn)人柱內(nèi),使柱頭被污染;如果柱效降低或色譜峰變形,則可能柱頭出現(xiàn)塌陷,死體積增大。
(12)在完成分離分析工作之后,不應(yīng)立即停機(jī),需及時(shí)對(duì)色譜分析系統(tǒng)進(jìn)行沖洗,一般0.5h以上,以除去色譜柱內(nèi)的雜質(zhì)。
在日常分離分析工作中,反相高效液相色譜柱的正確使用和維護(hù)十分重要,色譜柱使用是否得當(dāng),直接影響色譜柱的壽命,稍有不慎就會(huì)降低柱效、縮短使用壽命甚至損壞。