專利名稱：一種用于制備和使用超大尺寸聚合物整體柱的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用于制備和使用超大尺寸聚合物整體柱的裝置，特別適合反應(yīng) 熱很大的聚烯烴聚合物整體柱及采用低分子量高沸點(diǎn)的聚合物作為致孔劑的聚合物整 體柱的制備。
背景技術(shù)：
近年來，整體柱(monoliyhiv volumn)又稱整體固定相(monolithic statiomary phase)、 棒柱或連續(xù)床等，是一種用無機(jī)或有機(jī)聚合方法在色譜柱內(nèi)進(jìn)行原位聚合的連續(xù)床固定 相，已經(jīng)成為了繼生物凝膠材料、交聯(lián)和改性的多孔微球、單分散多孔微球材料之后的 第四代分離介質(zhì)，特別適用于復(fù)雜樣品體系(尤其是生物大分子樣品和環(huán)境樣品)的快 速、高效、高通量分析以及制備色譜的一種新型分離材料，具有制備簡單、重現(xiàn)性好、 多孔性優(yōu)越、能實(shí)現(xiàn)快速、高效分離等優(yōu)點(diǎn)。
目前的整體柱主要由無機(jī)和有機(jī)/高分子基體兩大類，無機(jī)材料可選擇的種類非常 少，主要有Si02和Ti02。聚合物材料相對較多，主要有丙烯酸系列、苯乙烯系列和丙 烯酰胺系列。
無機(jī)材料雖然具備較高的機(jī)械強(qiáng)度和良好的穩(wěn)定性，但是制備過程相對復(fù)雜，而且 對于強(qiáng)酸和強(qiáng)堿介質(zhì)不穩(wěn)定，限制了在某些領(lǐng)域的應(yīng)用。
而已經(jīng)報(bào)道的聚合物材料整體柱都是基于自由基聚合方式，需要加入單體、引發(fā)劑、 致孔劑、溶劑等多種組分，經(jīng)過光、熱、輻照、化學(xué)等引發(fā)方式聚合，這里存在以下主 要的缺點(diǎn)
一、 制備方法和過程比較復(fù)雜、后續(xù)處理繁瑣；
二、 往往需要加入多種毒性較大的有機(jī)混合物(如甲苯、氯仿等)，成本高、有污染;
三、 自由基聚合放熱量大，制備大尺寸整體柱的時(shí)候由于內(nèi)部熱量積聚，最終造成 嚴(yán)重的孔缺陷而失去整體柱應(yīng)該具有的特性，目前只能用于直徑在幾個毫米以下的微柱 液相色譜柱和毛細(xì)管電泳；
四、 聚合反應(yīng)速度快、大分子鏈幾乎瞬間完成增長，分子量難以控制，制備的整體 柱雖然表觀上是一大塊，但是內(nèi)部微觀結(jié)構(gòu)往往是小球堆積形成的，并不是真正的大塊 凝膠，造成機(jī)械強(qiáng)度較低；
五、 利用此方法來制備分子/離子印跡、尤其是對于穩(wěn)定性差的分子印跡的整體柱
非常困難，或者以此進(jìn)一步制備具有螯合功能的吸附分離樹脂也異常繁瑣；
六、這三大系列的聚合物整體柱與玻璃管和不銹鋼管柱的結(jié)合力差、存在著在不同 極性溶劑作用下有不同的溶脹比，容易造成基體材料與管壁的分離形成漏液以及孔徑尺 寸的改變，從而造成柱性能的急劇下降并降低使用壽命。
同時(shí)，現(xiàn)有的整體柱制備通常在圓柱形空管柱中完成，當(dāng)要制備的整體柱尺寸非常 大時(shí)，致孔劑去除所用時(shí)間過長，且整體柱內(nèi)部容易形成一個溫度梯度，從而影響整體 柱內(nèi)部的孔徑及其分布的均勻性，進(jìn)而影響其使用效果。
也有文獻(xiàn)提到采用同心套管式環(huán)狀模具來制備大尺寸的整體柱來克服溫度不均勻 帶來的影響，最后在組裝到一起的辦法來制備，但是不同尺寸的環(huán)的收縮率往往有差異， 從而容易造成最終的組裝體出現(xiàn)缺陷。
綜上所述，現(xiàn)有的整體柱存在諸多不足，要克服這些缺陷，開發(fā)新的整體柱材料、 制備方法及制備設(shè)備顯得尤為重要。

實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述的技術(shù)現(xiàn)狀而提供了一種用于制備和 使用超大尺寸聚合物整體柱的裝置，利用該裝置在制備聚烯烴聚合物整體柱時(shí)，能夠克 服由于大量反應(yīng)熱在整體柱內(nèi)部積累造成的溫度梯度，以及空缺陷和孔徑分布難以控制 等不足，還能在后續(xù)過程中減少花費(fèi)去除致孔劑的時(shí)間。
本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為一種用于制備和使用超大尺寸 聚合物整體柱的裝置，其特征在于包括
一模頭，具有進(jìn)液口和柱群；
一分液器，設(shè)置于前述進(jìn)液口與柱群之間，該柱群為中空圓柱體集合，該圓柱體表
面開有小孔；
一與前述模頭脫卸式連接的模筒，具有出液口；以及 一集液器，設(shè)置于前述模筒底部。
所述分液器與所述柱群之間還可以插接設(shè)有上部盲板；作為改進(jìn)，所述集液器頂面 可脫卸地設(shè)有下部盲板。上部盲板和下部盲板只在制備聚合物整體柱時(shí)使用，既能防止 尚未聚合的混合物溶液流出，又能防止聚合以后的固體堵塞篩板小孔。
所述模筒底部還設(shè)有可施力于集液器與柱群充分接觸的調(diào)節(jié)旋鈕。通過調(diào)節(jié)旋鈕， 可以施加足夠的壓力保證模筒腔體內(nèi)的整體柱填料與裝置充分接觸，避免樣品溶液樣品 溶液發(fā)生"短路流動"。
所述分液器由篩板組成，該篩板頂面均布有圓孔，該圓孔孔徑0.5 5mm，圓孔總 面積占篩板面積的30 卯％，并且，圓孔邊緣向上突出篩板1 5mm;所述集液器頂面 均布有通孔，該通孔孔徑為0.5 5mm，通孔總截面積占集液器頂面總面積的30 90%。
所述模頭和模筒通過法蘭和螺絲配合連接，并且通過彈性墊圈密封；所述集液器與 模筒通過螺絲連接固定，并且通過彈性墊圈密封。
所述柱群為多個均布于分液器上的中空圓柱體集合，該圓柱體長度比模筒腔體的深 度短1 10mm，且其直徑為2 10mm。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于通過本實(shí)用新型的制備方法得到的整體 柱的機(jī)械強(qiáng)度高，物理化學(xué)穩(wěn)定性好，粘結(jié)性能優(yōu)良，孔徑分布均勻，孔徑可調(diào)，可重 復(fù)性好；本裝置能解決大量反應(yīng)熱在整體柱內(nèi)部積累造成溫度梯度的問題，同時(shí)，克服 了空缺陷和孔徑分布難以控制等不足，還能在后續(xù)過程中減少花費(fèi)去除致孔劑的時(shí)間； 裝置非常簡單、成本低、操作方便，既可以作為制備模具，又可以作為裝填整體柱材料 的裝置形成一個獨(dú)立單元使用。此裝置與制備出的整體柱材料一起作為獨(dú)立單元，能夠 用于制備級和工業(yè)級的大容量溶液樣品中痕量物質(zhì)的富集分離，其富集倍數(shù)大、分離效 率高、再生容易；能夠作為液相色譜的樣品預(yù)處理和固相萃取裝置，以及與原子吸收或 原子發(fā)射儀器聯(lián)用的在線富集分離裝置，可以隨意更換，選擇靈活。


圖l為實(shí)施例l結(jié)構(gòu)示意圖。 圖2為實(shí)施例1的剖視圖。 圖3為實(shí)施例1分體組裝圖。 圖4為實(shí)施例2分離效果示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
實(shí)施例l，參考圖l、圖2和圖3，本實(shí)施例中的模具包括模頭l、分液器4、模筒 2及集液器6。模頭l具有進(jìn)液口 11和柱群12，柱群12通過柱群板13均布于分液器4 上，柱群12為多個中空圓柱體集合，其表面開有小孔，類似于蜂窩煤機(jī)模具的沖針群， 該圓柱體長度比模筒2腔體的深度短1 10mm，且其直徑為2 10mm，數(shù)量依據(jù)尺寸
需要、保證制備的整體柱材料在橫截面上直徑不超過20mm。
分液器4設(shè)置于進(jìn)液口 11與柱群12之間，并相互連通，分液器4由篩板組成，該 篩板頂面均布有圓孔，該圓孔孔徑0.5 5mm，圓孔總面積占篩板面積的30 90%，并 且，圓孔邊緣向上突出篩板l 5mm，便于進(jìn)液，保證液體均勻分布在篩板上以后從小 孔溢流進(jìn)入整體柱填料。分液器4與柱群12之間插接設(shè)有上部盲板3，可以防止液體進(jìn) 入上部。
模筒2具有出液口21，模筒2與模頭1可脫卸式連接的，具體地，模頭1和模筒2 通過法蘭和螺絲配合連接，并且通過彈性墊圈密封，模筒2底部還設(shè)有可施力于集液器 6與柱群12充分接觸的調(diào)節(jié)旋鈕22。模筒2底部還設(shè)有可施力于集液器6與柱群12充 分接觸的調(diào)節(jié)旋鈕22。
集液器6設(shè)置于模筒2底部，集液器6與模筒2通過螺絲連接固定，并且通過彈性 墊圈密封；集液器6頂面均布有通孔，該通孔孔徑為0.5 5mm，通孔總截面積占集液 器頂面總面積的30 90%。集液器6頂面用螺釘可脫卸地固定設(shè)有下部盲板5，可以防 止液體流入集液器6。
本實(shí)施例中的上部盲板3和下部盲板5可采用不銹鋼制作，進(jìn)液口 11開在模頭1 上部，也可以開在側(cè)面，出液口 21可以在集液器6的下部，也可以側(cè)面，其大小依據(jù) 液體流量和其他需求而定。
使用過程下部盲板和集液器用螺絲緊固后，注入制備聚合物整體柱所需的混合溶 液；上部盲板插接后用螺絲固定在模頭后，將其裝入模筒內(nèi)，用螺絲將模頭和模筒固定， 溢流出的反應(yīng)液另外收集處理；控制反應(yīng)溫度和時(shí)間至聚合反應(yīng)完成；拆開模頭和模筒， 將模頭和下部盲板取出，使用致孔劑的低沸點(diǎn)良溶劑洗滌在模筒內(nèi)的整體柱材料，直到 致孔劑完全除去。
裝置和整體柱填料作為獨(dú)立單元的使用過程將模頭中的上部拆除后，將其與模筒 和整體柱填料用螺絲固定成為一個獨(dú)立單元，將待處理的溶液樣品加壓送入模頭的進(jìn)液 口，料液經(jīng)過液體分布器均勻進(jìn)入整體柱填料，待分離物質(zhì)在填料上富集或分離以后， 經(jīng)由模筒底部的集液器和出液口排出。根據(jù)樣品的性質(zhì)，必要時(shí)可以在進(jìn)液口和出液口 處分別增加過濾器，防止溶液中的顆粒懸浮物堵塞整體柱填料的孔或者影響后續(xù)的流 程。
實(shí)施例2為實(shí)施例1的應(yīng)用實(shí)施例。
將甲基丙烯酸、二甲基丙烯酸乙二醇酯、十二烷醇、偶氮二異丁氰按一定比例混合 得到的澄清液體，轉(zhuǎn)入模筒內(nèi)，依據(jù)上述制備過程的步驟在60。C引發(fā)聚合反應(yīng)6小時(shí) 后完成，利用乙醇洗滌除去致孔劑后，得到整體柱。通過電鏡分析整體柱各個部位的孔 徑大小及其分布情況，未發(fā)現(xiàn)整體柱內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不均勻性。在依據(jù)上述使用過程的步驟， 將苯甲酸和苯酚混合標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行分離操作，使用紫外-可見分光光度計(jì)進(jìn)行濃度檢測， 可以達(dá)到完全分離，具體可參考圖4。
實(shí)施例3為實(shí)施例1的另一應(yīng)用實(shí)施例。
將環(huán)氧樹脂、乙二胺、分子量800聚乙二醇的按一定比例混合得到澄清粘稠液體， 轉(zhuǎn)入模筒內(nèi)，依據(jù)上述制備過程的步驟在60。C聚合20小時(shí)后完全固化，利用水洗除去 致孔劑后，得到整體柱。通過電鏡分析整體柱各個部位的孔徑大小及其分布情況，未發(fā) 現(xiàn)整體柱內(nèi)部結(jié)構(gòu)的不均勻性。在依據(jù)上述使用過程的步驟，將含有0.01wwo//m/的銅 離子標(biāo)準(zhǔn)溶液1000ml進(jìn)行富集操作，然后利用O.IM的鹽酸溶液進(jìn)行解析，銅離子濃度
檢測使用原子吸收光譜儀，回收率達(dá)到99%以上。
權(quán)利要求1、一種用于制備和使用超大尺寸聚合物整體柱的裝置，其特征在于包括一模頭(1)，具有進(jìn)液口(11)和柱群(12)；一分液器(4)，設(shè)置于前述進(jìn)液口(11)與柱群(12)之間，該柱群(12)為中空圓柱體集合，該圓柱體表面開有小孔；一與前述模頭(1)脫卸式連接的模筒(2)，具有出液口(21)；以及一集液器(6)，設(shè)置于前述模筒(2)底部。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備和使用超大尺寸聚合物整體柱的裝置，其特征 在于所述分液器(4)與所述柱群(12)之間還插接設(shè)有上部盲板(3)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備和使用超大尺寸聚合物整體柱的裝置，其特征 在于所述集液器(6)頂面可脫卸地設(shè)有下部盲板(5)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備和使用超大尺寸聚合物整體柱的裝置，其特征 在于所述模筒(2)底部還設(shè)有可施力于集液器(6)與柱群(12)充分接觸的調(diào)節(jié)旋鈕(22)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備和使用超大尺寸聚合物整體柱的裝置，其特征 在于所述分液器(4)由篩板組成，該篩板頂面均布有圓孔，該圓孔孔徑為0.5 5mm，圓 孔總面積占篩板面積的30 90%，并且，圓孔邊緣向上突出篩板l 5mm;所述集液器 (6)頂面均布有通孔，該通孔孔徑為0.5 5mm,通孔總截面積占集液器頂面總面積的30 90%。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備和使用超大尺寸聚合物整體柱的裝置，其特征 在于所述模頭(1)和模筒(2)通過法蘭和螺絲配合連接，并且通過彈性墊圈密封；所述集 液器與模筒通過螺絲連接固定，并且通過彈性墊圈密封。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于制備和使用超大尺寸聚合物整體柱的裝置，其特征 在于所述柱群(12)為多個均布于分液器(4)上的中空圓柱體集合，該圓柱體長度比模筒(2) 腔體的深度短1 10mm，且其直徑為2 10mm。
專利摘要一種用于制備和使用超大尺寸聚合物整體柱的裝置，其特征在于包括一模頭(1)，具有進(jìn)液口(11)和柱群(12)，該柱群(12)為中空圓柱體集合，該圓柱體表面開有小孔；一分液器(4)，設(shè)置于前述進(jìn)液口(1)與柱群(12)之間；一與前述模頭(1)脫卸式連接的模筒(2)，具有出液口(21)；以及一集液器(6)，設(shè)置于前述模筒(2)底部。利用該裝置在制備聚烯烴聚合物整體柱時(shí)，能夠克服由于大量反應(yīng)熱在整體柱內(nèi)部積累造成的溫度梯度，以及空缺陷和孔徑分布難以控制等不足，還能在后續(xù)過程中減少花費(fèi)去除致孔劑的時(shí)間。
文檔編號B01D15/10GK201070548SQ20072011207
公開日2008年6月11日 申請日期2007年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月18日
發(fā)明者侯琳熙, 邃 王 申請人:寧波大學(xué)