一种长烷基链乳胶附聚型离子色谱填料的制备方法

本发明属于色谱分离材料制备及应用，具体涉及一种长烷基链乳胶附聚型离子色谱填料及其制备方法与应用，尤其涉及一种用于糖质分离分析的高效阴离子交换色谱填料。

背景技术：

1、高效阴离子交换色谱-脉冲安培检测（high performance anion exchangechromatography-pulsed amperometric detection, hpaec-pad）是单糖、二糖、糖酸、糖醛酸等糖类组分无需衍生即可直接分析的主流技术，广泛应用于植物水解液、食品、生物医药、农林样品的糖类组成检测。乳胶附聚型阴离子色谱填料是该技术的核心分离介质，其典型结构为磺化聚苯乙烯-二乙烯苯（ps-dvb）基球表面静电吸附带正电的纳米乳胶颗粒，乳胶表面的季铵基团提供阴离子交换位点。该结构传质速率快、可耐受高ph氢氧化钠淋洗体系，是糖类分析色谱填料的重要发展方向。

2、目前，现有乳胶附聚填料所用乳胶大多以乙烯基苄氯（vbc）或甲基丙烯酸缩水甘油酯（gma）为功能单体，与三甲胺、三乙胺、乙醇胺等小分子胺化试剂发生季铵化反应，得到短烷基链季铵功能基团。其中，基于甲基丙烯酸缩水甘油酯制备的乳胶骨架含有酯键，在hpaec-pad糖类分析所采用的高浓度氢氧化钠强碱性淋洗条件下易发生水解断裂，乳胶颗粒破损，因此无法适用于强碱环境下的长时间分析。如中国专利cn121082255a公开了一种乳胶附聚离子色谱填料，该方案首先合成乙烯基苄基氯与对乙烯基苄醇的共聚单分散无孔乳胶球，主要利用乳胶微球表面的氯甲基与乙醇胺类化合物反应制备短链季铵化乳胶微球，所制填料仅适用于常规无机阴离子的分离检测。

3、已有研究证实，在阴离子交换树脂中引入长烷基链，可使季铵功能位点远离树脂基体，提升离子交换速率；借助疏水作用与离子交换作用的协同效应，增强树脂对有机阴离子的亲和能力，实现对具有一定疏水性有机阴离子化合物的高效吸附，同时降低共存离子带来的干扰，改善有机阴离子的选择性与分离效率。如cn121021735a公开了一种长烷基链强阴离子交换树脂，其通过构建长烷基链季铵结构调控树脂表面微环境，实现有机阴离子分离性能提升；但该树脂是直接在基体颗粒表面引入长烷基链季铵功能基团，并不属于乳胶附聚结构。

4、综上所述，现有乳胶附聚型阴离子色谱填料存在以下不足：（1）乳胶季铵化试剂多为小分子胺类，所得季铵基团烷基链较短，离子交换速率和有机阴离子选择性有待提高；（2）基于甲基丙烯酸缩水甘油酯的乳胶骨架在强碱性淋洗条件下稳定性不足；（3）尚无同时具备长烷基链季铵结构和乳胶附聚构型的离子色谱填料报道，尤其是针对糖质分离分析的应用尚属空白。

5、因此，本发明提供一种离子交换量和烷基链长可控的长烷基链乳胶附聚型离子色谱填料制备方法，通过以长烷基链多胺基化合物修饰聚乙烯基苄氯乳胶微球，再以长烷基链季铵化合物进行二次修饰，最后与磺化聚合物微球进行乳胶附聚，所得填料兼具长烷基链季铵功能基团和乳胶附聚结构优势，可应用于糖质的高效分离分析，从而填补现有乳胶附聚型填料的空白。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种长烷基链乳胶附聚型离子色谱填料及其制备方法，旨在实现季铵基团烷基链长和离子交换量可控、耐强碱稳定性良好，并能够用于糖质（包括单糖、二糖、单糖酸、二糖酸等）的高效分离分析。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

3、本发明所述长烷基链乳胶附聚型离子色谱填料的制备方法，包括以下步骤：

4、（1）将聚苯乙烯种子微球分散于含第一表面活性剂的水溶液中，得种子微球分散液；将苯乙烯、二乙烯基苯、油溶性引发剂和含磺酸基团的可聚合单体同样分散于含第一表面活性剂的水溶液中乳化，然后加入至所述种子微球分散液中，经溶胀、加入位阻稳定剂进行聚合反应，得到磺化聚合物微球；

5、（2）将乙烯基苄氯与交联剂加入含第二表面活性剂的水中，加入水溶性引发剂进行乳液聚合反应，得到聚乙烯基苄氯乳胶微球；将所述聚乙烯基苄氯乳胶微球分散于有机溶剂中，加入长烷基链多胺基化合物进行反应，得到乳胶微球a；将所述乳胶微球a分散于有机溶剂中，加入卤代长烷基链季铵化合物进行反应，得到乳胶微球b；

6、（3）将步骤（1）所得磺化聚合物微球与步骤（2）所得乳胶微球b分散于有机溶剂中进行附聚，后处理得到长烷基链乳胶附聚型离子色谱填料。

7、步骤（1）中，所述含磺酸基团的可聚合单体选自乙烯基磺酸钠、对苯乙烯磺酸钠、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸钠中的至少一种，其质量为苯乙烯和二乙烯基苯总质量的0.1%~30%，且二乙烯基苯与苯乙烯的质量比不小于2.8；所述磺化聚合物微球的粒径为1~20μm。

8、所述第一表面活性剂在其水溶液中的浓度为0.01%~5%；所述油溶性引发剂选自偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈或过氧化苯甲酰中的至少一种；其质量为苯乙烯和二乙烯基苯总质量的0.1~5%；所述位阻稳定剂选自聚乙烯醇、羟丙基纤维素或聚乙二醇中的至少一种，其质量为苯乙烯和二乙烯基苯总质量的1~20%。

9、步骤（2）中，所述交联剂选自二乙烯基苯或乙二醇二甲基丙烯酸酯中的至少一种，用量以交联度计为0.01%~10%；其质量为乙烯基苄氯的0.01%~10%；所述水溶性引发剂选自过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵中的至少一种，其质量为乙烯基苄氯的0.01%~5%；所述第二表面活性剂在其水溶液中的浓度为0.01%~5%。

10、所述乳胶微球a的合成和所述乳胶微球b的合成各自独立地在以下条件下进行：搅拌转速为50~500r/min，反应温度为50~100℃，反应时间为2~48h。

11、所述长烷基链胺基化合物选自四甲基丙二胺、四甲基己二胺、四甲基辛二胺、2,6,10-三甲基-2,6,10-三氮杂十一烷，所述长烷基链多胺基化合物的质量为所述聚乙烯基苄氯乳胶微球质量的20%~200%；所述卤代长烷基链季铵化合物选自氯化氯代胆碱、溴化溴代胆碱、(3-氯丙基)三甲基氯化铵、(3-溴丙基)三甲基溴化铵、(4-氯丁基)三甲基氯化铵、(4-溴丁基)三甲基溴化铵、(5-氯己基)三甲基氯化铵、(5-溴己基)三甲基溴化铵、1-溴-6-(三甲基铵)己基溴、1-溴-6-(三甲基铵)己基溴、；所述卤代长烷基链季铵化合物的质量为所述乳胶微球a质量的20%~100%。

12、所述第一表面活性剂和第二表面活性剂各自独立地选自十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸钠、琥珀酸二异辛酯磺酸钠、月桂醇聚醚硫酸钠、十六烷基三甲基溴化铵、十二烷基三甲基溴化铵中的至少一种；所述有机溶剂选自甲醇、乙醇或乙腈中的至少一种。

13、步骤（3）中，所述乳胶微球b的质量为所述磺化聚合物微球质量的0.1%~20%；所述附聚的条件为：搅拌转速为50~500r/min，附聚温度为20~50℃，附聚时间为1~12h。

14、本发明还提供方法制备的长烷基链乳胶附聚型离子色谱填料在离子色谱柱中的应用。所述离子色谱柱用于水溶液中糖质的分离分析；所述糖质选自单糖、二糖、单糖酸或二糖酸中的至少一种。

15、与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

16、（1）本发明采用乳液聚合法合成聚乙烯基苄氯纳米乳胶微球，并通过长烷基链多胺基化合物和卤代长烷基链季铵化合物的两步修饰，构建了烷基链长和季铵基团数量可控的长烷基链季铵乳胶微球。这种结构使得季铵功能位点远离树脂基体和乳胶，显著提升了离子交换速率，并利用疏水作用与离子交换作用的协同效应，有效改善了对单糖、二糖、单糖酸或二糖酸等糖类异构体的分离选择性。

17、（2）本发明以高交联度的磺化聚苯乙烯-二乙烯基苯微球为基球，结合化学性质稳定、不含有易水解酯键的聚乙烯基苄氯乳胶骨架，使得所得填料在hpaec-pad所需的高浓度氢氧化钠强碱性淋洗条件下具备优异的耐强碱稳定性，大幅延长了色谱柱的使用寿命。

18、（3）本发明通过乳胶附聚技术将长烷基链季铵乳胶微球均匀吸附于磺化聚合物微球表面，增强了乳胶与基体之间的锚定稳定性，有效抑制了乳胶脱落，提升了填料的机械稳定性和重复使用性能，可实现对糖类组分的高效、稳定分离分析。