一种聚丙烯酸酯基球及其胺盐改性方法与流程

1.本发明涉及载体用聚丙烯酸酯基球材料的胺盐改性技术领域，特别涉及一种聚丙烯酸酯基球，以及该聚丙烯酸酯基球的胺盐改性方法。


背景技术：

2.现在液相色谱填料材料广泛应用在药物开发、物质分析分离等技术领域，其中高效液相色谱技术(hplc)是一种最常用的分析分离手段，主要应用于化学化工、食品卫生、药物检测、环保监测等诸多领域。而液相色谱填料(即液相色谱层析介质)则是高效液相色谱技术赖以建立和发展的关键性基础。而液相色谱层析介质中，聚酯类、聚氨基酸类、聚丙烯酸酯等是较为常用的液相色谱层析介质材料，此类液相色谱层析介质材料具有两亲性的特点，由于液相色谱层析介质材料分子中同时具有亲水基团和疏水基团：疏水基团构建成液相色谱层析介质的母体决定其机械强度、耐压性和化学耐受性；亲水基团有不同的化学官能团可选择，由其决定液相色谱的分离模式和上样量。随着高效液相色谱技术和药物液相色谱层析介质技术的发展，需要对微球的粒径大小和孔径结构进行精确地控制，且粒径大小要求控制在均匀的范围内，同时孔表面需要有一定的疏水性和特定的化学官能团。
3.在制备方法方面，目前采用传统的胶束法可以制备出几十纳米到几百纳米的均粒微球，或者采用传统的悬浮聚合法和乳液聚合法可以制备几百微米以上，粒径不是均一的微球。传统方法制备的微球填料，粒径大小和孔径结构不能精确地控制，且粒径大小和孔径大小不均一，在很大程度上限制了它的液相色谱实际应用，严重影响其作为液相色谱层析介质的分离和分析效果。为此，本发明提供一种新型聚丙烯酸酯基球，以及该聚丙烯酸酯基球的胺盐改性方法。使用该方法制备的液相色谱层析介质粒径大小和孔径结构可以精确地控制，且粒径大小和孔径大小均一，具有很好的液相色谱分离和分析效果。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种聚丙烯酸酯基球的胺盐改性方法，包括对活化处理后的聚丙烯酸酯基球进行键合反应，以及多次清洗和溶液洗涤处理步骤，最终得到聚丙烯酸酯乳液，该胺盐改性方法在水相系中进行反应、其反应温度温和、压力接近常压从而容易实现反应条件控制，该胺盐改性方法得到的乳液粒径均匀，同时该方法步骤简单、使用的原料容易得到从而生产成本较低。
5.为了实现上述目的，本发明提供一种聚丙烯酸酯基球的胺盐改性方法，该胺盐改性方法包括以下步骤：
6.s1胺盐改性剂混合，将预先准备好的胺盐酸盐输送进入装有一定量纯水的搅拌器中混合形成胺盐溶液，所述搅拌器的搅拌速度为250rpm～350rpm，时间为60min～120min；
7.s2键合反应，将活化处理后的聚丙烯酸酯基球分散在步骤s1所述胺盐溶液中进行键合反应，反应温度为60℃～70℃，反应压力为0.1mpa～0.2mpa，反应时间为14h～18h；使聚丙烯酸酯基球进行表面修饰形成功能基团乳液，得到聚丙烯酸酯乳液粗品；
8.s3第一次离心清洗，将步骤s2得到的所述聚丙烯酸酯乳液粗品放入离心机并加入纯水进行第一次离心分离清洗，所述离心机的转速度为500rpm～800rpm，时间为50min～60min，以充分去除残留的溶剂和未反应试剂。
9.s4洗涤，将所述聚丙烯酸酯乳液粗品加入乙醇溶液进行洗涤，时间为60min～120min，循环次数为6～8次，乙醇溶液的浓度为5％～6％，去除残留的溶剂和未反应试剂；
10.s5第二次离心清洗，将洗涤后的所述聚丙烯酸酯乳液粗品再次放入离心机并加入纯水进行第二次离心分离清洗，所述离心机的转速度为500rpm～800rpm，时间为50min～60min，以充分去除残留的乙醇溶剂；
11.s6浸泡处理，将清洗后的所述聚丙烯酸酯乳液运用乙醇水溶液进行浸泡定型，得到胺盐改性聚丙烯酸酯乳液成品。
12.进一步的，步骤s1所述胺盐溶液选自三甲基胺、三乙胺、二乙醇胺、二甲胺一种或混合的盐酸盐水溶液，所述胺盐浓度为45％～55％；
13.步骤s2所述聚丙烯酸酯基球选自聚甲基丙烯酸甲酯基球、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯基球、聚二甲基丙烯酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯-聚二甲基丙烯酸乙二醇酯共聚基球、聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚基球、聚甲基丙烯酸甲酯-聚二甲基丙烯酸乙二醇酯共聚基球、聚苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚基球、聚苯乙烯-聚二甲基丙烯酸乙二醇酯共聚基球中的一种或者混合物；
14.所述聚丙烯酸酯基球的粒径为15μm～90μm和孔径为；
15.所述酸性活化处理使用浓硫酸配制成0.3m～0.7m的浓硫酸溶液，并把所述聚丙烯酸酯基球加入所述浓硫酸溶液搅拌均匀使所述聚丙烯酸酯基球活化，所述搅拌速度为250rpm～350rpm，活化时间为60min～120min。
16.所述烷溶液为氯丙烷水溶液，所述氯丙烷浓度为4.5％～5.5％；
17.步骤s6所述乙醇水溶液的乙醇浓度为18％～22％，所述聚丙烯酸酯基球与乙醇水溶液的体积比(v/v)为10：7～8；所述聚丙烯酸酯基球长期存储在乙醇水溶液中；所述聚丙烯酸酯基球的粒径为15μm～90μm，孔径为，经过胺盐改性后的粒径更均一，具有良好的物理化学稳定性。
18.相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
19.1、本发明的聚丙烯酸酯基球的胺盐改性方法，采用预成型基球活化处理，并对活化后的微球进行分级键合反应而得到聚丙烯酸酯乳液，该胺盐改性方法在以水相系为反应体系，其反应温度和压力相对较低，化学反应条件温和，其胺盐改性得到的聚丙烯酸酯乳液粒径均匀，粒径为15μm～90μm，孔径为；同时该胺盐改性方法流程简单、使用的原料容易得到从而生产成本较低。该聚丙烯酸酯乳液具有更好的亲水性，最大程度地避免了与生物类样品的非特异性吸附，相比于其他疏水填料的孔径更大，更适用于有较大分子量的生物类样品分离和纯化。
20.2、本发明的胺盐改性方法优先选用聚丙烯酸酯类基球进行活化处理，其采用的活化溶液为浓硫酸配0.3m～0.7m的酸性活化处理液，并在搅拌条件下进行其活化条件容易控制，活化溶液容易得到，活化效果好。
21.3、本发明的胺盐改性方法对活化后的聚丙烯酸酯微球进行分级键合反应，对聚丙烯酸酯进行胺盐酸盐扩链处理，得到聚丙烯酸酯乳液，采用分级反应的控制方式，反应条件
容易控制，并且原料利用率高、化学反应更加充分完整，产品的转化率更高，进一步降低生产成本。
附图说明
22.图1是本发明一种聚丙烯酸酯基球的胺盐改性方法工艺流程图。
具体实施方式
23.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明作进一步的详细说明，以使本领域技术人员能够充分理解本发明的技术内容。应理解，以下实施例用于对本发明进行进一步说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，本领域的技术人员根据本发明的上述内容作出的一些非本质的改进和调整均属于本发明的保护范围。下述示例具体的工艺参数等也仅是合适范围中的一个示例，即本领域技术人员可以通过本文的说明做合适的范围内选择，而并非要限定于下文示例的具体数值。
24.本发明提供一种聚丙烯酸酯基球的胺盐改性方法，包括以下主要步骤：
25.s1胺盐改性剂混合，将预先准备好的胺盐酸盐输送进入装有一定量纯水的搅拌器中混合形成胺盐溶液，搅拌器的搅拌速度为250rpm～350rpm，时间为60min～120min；胺盐溶液选自三甲基胺、三乙胺、二乙醇胺、二甲胺一种或混合的盐酸盐水溶液，胺盐浓度为45％～55％；
26.s2键合反应，将活化处理后的聚丙烯酸酯基球分散在步骤s1胺盐溶液中进行键合反应，反应温度为60℃～70℃，反应压力为0.1mpa～0.2mpa，反应时间为14h～18h；使聚丙烯酸酯基球进行表面修饰形成功能基团乳液，得到聚丙烯酸酯乳液粗品；
27.s3第一次离心清洗，将步骤s2得到的聚丙烯酸酯乳液粗品放入离心机并加入纯水进行第一次离心分离清洗，离心机的转速度为500rpm～800rpm，时间为50min～60min，以充分去除残留的溶剂和未反应试剂。
28.s4洗涤，将聚丙烯酸酯乳液粗品加入乙醇溶液进行洗涤，时间为60min～120min，循环次数为6～8次，乙醇溶液的浓度为5％～6％，去除残留的溶剂和未反应试剂；
29.s5第二次离心清洗，将洗涤后的聚丙烯酸酯乳液粗品再次放入离心机并加入纯水进行第二次离心分离清洗，离心机的转速度为500rpm～800rpm，时间为50min～60min，以充分去除残留的乙醇溶剂；
30.s6浸泡处理，将清洗后的聚丙烯酸酯乳液运用乙醇水溶液进行浸泡定型，得到胺盐改性聚丙烯酸酯乳液成品；乙醇水溶液的乙醇浓度为18％～22％，聚丙烯酸酯基球与乙醇水溶液的体积比(v/v)为10：7～8；聚丙烯酸酯基球长期存储在乙醇水溶液中；聚丙烯酸酯基球的粒径为15μm～60μm，孔径为，经过胺盐改性后的粒径更均一，具有良好的物理化学稳定性。
31.进一步的，步骤s2聚丙烯酸酯基球选自聚甲基丙烯酸甲酯基球、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯基球、聚二甲基丙烯酸乙二醇酯、聚甲基丙烯酸缩水甘油酯-聚二甲基丙烯酸乙二醇酯共聚基球、聚甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚基球、聚甲基丙烯酸甲酯-聚二甲基丙烯酸乙二醇酯共聚基球、聚苯乙烯-甲基丙烯酸缩水甘油酯共聚基球、聚苯乙烯-聚二甲基丙烯酸乙二醇酯共聚基球中的一种或者混合物；聚丙烯酸酯基球的粒径为15μ
m～90μm和孔径为；酸性活化处理使用浓硫酸配制成0.3m～0.7m的浓硫酸溶液，并把聚丙烯酸酯基球加入浓硫酸溶液搅拌均匀使聚丙烯酸酯基球活化，搅拌速度为250rpm～350rpm，活化时间为60min～120min。
32.具体地，本发明的一种聚丙烯酸酯基球的胺盐改性方法，其步骤s1备料混合，用纯水第一输送泵将料桶中的纯水定量输送至第一配液釜中，用胺盐溶液第二输送泵将料桶中的胺盐溶液定量输送至第一配液釜中，搅拌混合均匀备用。
33.s2键合反应，将第一配液釜中的混合液自流进键合反应b釜中，并加入已修饰过的聚丙烯酸酯基球，打开搅拌器，键合反应b釜的夹套内通入热媒升温至反应温度为60℃～70℃，反应压力为0.1mpa～0.2mpa，反应时间为14h～18h；反应过程中，键合反应b釜的夹套通入热媒，根据反应釜的温度，调节热媒进口调节阀的开度，温度高高联锁关闭热媒进口切断阀，打开冷媒旁路开关阀来降低温度；反应结束后，打开冷媒进口调节阀待温度降至室温，键合反应b釜的反应液输送至第二离心机离心分离。
34.s3第一次离心清洗，经第二离心机离心分离后滤饼送至第二洗涤釜，在第二洗涤釜中加入纯水洗涤，进一步去除残留的溶剂和未反应试剂，洗涤后的混合液进第二离心机进行离心分离，分离后的滤饼送至第二洗涤釜中，反复6～8次洗涤，最后一次离心后的滤饼送至第四酸洗釜中。
35.s4洗涤，在第四酸洗釜中加入纯水，第四酸洗釜的夹套通入冷媒、热媒，根据第四酸洗釜的温度来决定开启冷媒还是热媒管线阀门，第四酸洗釜酸洗温度为35℃～45℃，时间为60min～120min，循环次数为5～6次进行清洗后的料液用第五输送泵加压后送至第二离心机离心分离。
36.s5第二次离心清洗，经第二离心机离心分离后滤饼送至第二洗涤釜，在第二洗涤釜中加入纯水，洗涤，以进一步去除残留的溶剂和未反应试剂，洗涤后的混合液进第二离心机进行离心分离，分离后的滤饼送至第二洗涤釜中，反复6～8次洗涤。
37.s6浸泡，离心后的湿料乳液采用18％～22％乙醇水溶液浸泡，聚丙烯酸酯乳液与乙醇水溶液的体积比(v/v)为10：7～8，得到胺盐改性聚丙烯酸酯乳液产品。
38.经过上述胺盐改性方法得到的聚丙烯酸酯乳液粒径均匀，粒径为15μm～90μm，孔径为该聚丙烯酸酯乳液具有更好的亲水性，最大程度地避免了与生物类样品的非特异性吸附，相比于其他疏水填料或载体的孔径更大，更适用于有较大分子量的蛋白载体或分离。
39.实施例1：
40.本实施例提供的一种聚丙烯酸酯基球的胺盐改性方法，主要进行如下处理：首先，采用预先胺盐改性好的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯基球，该聚丙烯酸酯基球的粒径为15μm～25μm和孔径为，使用浓硫酸配为0.45m的浓硫酸溶液进行酸性活化处理，并把聚丙烯酸酯基球加入浓硫酸溶液搅拌均匀使基球活化，搅拌速度为300rpm，活化时间为80min从而得到活化聚丙烯酸酯微球；
41.其次，将聚丙烯酸环氧酯滤饼分散在预先胺盐改性好的53％的二甲胺盐盐酸溶液中，控制反应温度为60℃，反应压力为0.18mpa，反应时间为14h进行键合反应，使聚丙烯酸环氧酯滤饼进行表面修饰形成功能基团乳液，得到聚丙烯酸酯乳液粗品；
42.接着，将该聚丙烯酸酯乳液加入浓度为3.2％的稀硫酸溶液或稀盐酸溶液进行酸洗，该酸洗温度为45℃，时间为70min，循环次数为8次进行清洗，以中和残留的碱性溶剂和未反应试剂；
43.最后，将清洗洗涤后的聚丙烯酸酯乳液运用浓度18％的乙醇水溶液进行浸泡定型，该乳液与乙醇水溶液的体积比(v/v)为10：7.5，得到聚丙烯酸酯乳液成品。
44.经过上述胺盐改性方法得到的聚丙烯酸酯乳液粒径均匀，平均粒径d50为40.8μm，d90与d10的比值为1.41，载量为101.3g/l，孔径为
45.实施例2：
46.本实施例提供的一种聚丙烯酸酯基球的胺盐改性方法，主要进行如下处理：首先，采用预先胺盐改性好的聚二甲基丙烯酸乙二醇酯基球，该聚丙烯酸酯基球的粒径为30μm～50μm和孔径为使用浓硫酸配为0.35m的浓硫酸溶液进行酸性活化处理，并把聚丙烯酸酯基球加入浓硫酸溶液搅拌均匀使基球活化，搅拌速度为350rpm，活化时间为110min从而得到活化聚丙烯酸酯微球；
47.其次，将聚丙烯酸环氧酯滤饼分散在预先胺盐改性好的48％的三乙胺盐盐酸溶液中，控制反应温度为65℃，反应压力为0.16mpa，反应时间为18h进行键合反应，使聚丙烯酸环氧酯滤饼进行表面修饰形成功能基团乳液，得到聚丙烯酸酯乳液粗品；
48.接着，将该聚丙烯酸酯乳液加入浓度为2.8％的稀硫酸溶液或稀盐酸溶液进行酸洗，该酸洗温度为38℃，时间为80min，循环次数为6次进行清洗，以中和残留的碱性溶剂和未反应试剂；
49.最后，将清洗洗涤后的聚丙烯酸酯乳液运用浓度21％的乙醇水溶液进行浸泡定型，该乳液与乙醇水溶液的体积比(v/v)为10：7，得到聚丙烯酸酯乳液成品。
50.经过上述胺盐改性方法得到的聚丙烯酸酯乳液粒径均匀，平均粒径d50为17.3μm，d90与d10的比值为1.31，载量为102.1g/l，孔径为
51.实施例3：
52.本实施例提供的一种聚丙烯酸酯基球的胺盐改性方法，主要进行如下处理：首先，采用预先胺盐改性好的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯-聚二甲基丙烯酸乙二醇酯共聚基球，该共聚型聚丙烯酸酯基球的粒径为45μm～60μm和孔径为使用浓硫酸配为0.5m的浓硫酸溶液进行酸性活化处理，并把共聚聚丙烯酸酯基球加入浓硫酸溶液搅拌均匀使基球活化，搅拌速度为280rpm，活化时间为100min从而得到活化聚丙烯酸酯共聚微球；
53.其次，将共聚聚丙烯酸环氧酯滤饼分散在预先胺盐改性好的45％的三甲基胺盐盐酸溶液中，控制反应温度为65℃，反应压力为0.12mpa，反应时间为16h进行键合反应，使共聚聚丙烯酸环氧酯滤饼进行表面修饰形成功能基团乳液，得到聚丙烯酸酯共聚乳液粗品；
54.接着，将该聚丙烯酸酯共聚乳液加入浓度为3％的稀硫酸溶液或稀盐酸溶液进行酸洗，该酸洗温度为40℃，时间为80min，循环次数为6次进行清洗，以中和残留的碱性溶剂和未反应试剂；
55.最后，将清洗洗涤后的聚丙烯酸酯共聚乳液运用浓度20％的乙醇水溶液进行浸泡定型，该共聚乳液与乙醇水溶液的体积比(v/v)为10：7，得到聚丙烯酸酯乳液成品。
56.经过上述胺盐改性方法得到的聚丙烯酸酯乳液粒径均匀，平均粒径d50为27.8μm，
d90与d10的比值为1.35，载量为104.4g/l，孔径为；该聚丙烯酸酯乳液适用于三羟甲基氨基甲烷酸盐、磷酸盐、醋酸盐缓冲液的缓冲盐体系，常规有机相为乙腈、乙醇与水相体系；该聚丙烯酸酯乳液在色谱柱填料上还具有高的机械稳定性以保证了能耐受最大10bar的压力，在工业纯化工艺开发中可以满足高流速和减少操作时间的要求；还具有较高的化学稳定性保证填料能耐受ph14及以上的清洗操作，这些优异的填料性能使其满足从实验室工艺开发、工艺放大到完成生产等各阶段的分离纯化需求；更快的操作流速，相比于传统的琼脂糖基质，采用聚丙烯酸酯乳液可以提高填料的耐压性能，能够在更快的流速下实现样品纯化，或者可以装更长的填料色谱柱子，可以批次处理更多的生物样品，节省时间，提高生产效率。在药物载体方面，还可以对不稳定的生物样品，要求快速分离纯化的母液，提高生产效率的同时可以提高产品的收率和质量控制。
57.需要指出的是，上述较佳实施例仅为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。