高效色譜儀毛細(xì)管柱內(nèi)壁的粗糙化可使固定液液膜穩(wěn)定,但也使柱內(nèi)壁的活性增加,對一些固定液產(chǎn)生嚴(yán)重吸附。要制備一支柱效高、活性低、熱穩(wěn)定性好和保留值重復(fù)的毛細(xì)管柱,在填充前,無論是普通玻璃柱還是石英玻璃柱都要進(jìn)行去活處理,硅烷化是惰化毛細(xì)管柱內(nèi)壁羥基活性最有效的方法。
硅烷化原理是硅烷化試劑的活潑基團(tuán)與毛細(xì)管柱內(nèi)壁的羥基反應(yīng),從而消除表面羥基的活性。最早硅烷化去活是在常溫下進(jìn)行,經(jīng)去活處理的毛細(xì)管柱要在低于250℃下使用。現(xiàn)在普遍采用高溫硅烷化去活毛細(xì)管柱內(nèi)壁,有靜態(tài)法、動態(tài)法、聚硅氧烷高溫降解法和全硅烷化等。
一、靜態(tài)法:
將硅烷化試劑用N2以4~5cm/s的速度通過毛細(xì)管柱,試劑排出后將毛細(xì)管柱兩端封住,緩慢升溫(2~3℃/min)至300~400℃保持4~20h,再用甲苯和甲醇依次沖洗,N2吹干。
二、動態(tài)法:
把毛細(xì)管柱放在400℃爐中,將兩端伸出爐外,一端置于含有硅烷化試劑的鼓泡器中,產(chǎn)生的蒸氣通過干燥的N2將其循環(huán)流過毛細(xì)管柱,持續(xù)48h后將爐子冷卻至200℃,移去鼓泡器,用干燥N2吹毛細(xì)管柱,以除去未反應(yīng)的試劑。
動態(tài)法不常用。
三、聚硅氧烷高溫降解法:
聚硅氧烷在300~400℃受熱分解的部分產(chǎn)物與毛細(xì)管柱內(nèi)壁的硅醇基鍵合形成一層高分子硅氧烷聚合層,達(dá)到去活的目的。
四、全硅烷化:
目前全硅烷化的去活機(jī)理沒有一致的觀點(diǎn),如在高溫下硅烷化試劑如何與石英玻璃硅醇基作用,在表面形成什么樣的基團(tuán)等問題,有不少爭論。
常用的全硅烷化試劑有氯硅烷類、硅氨烷類、硅氧烷類和聚硅氧烷類等。
1、氯硅烷類:
有三苯基氯硅烷、二苯基氯硅烷和六甲基二硅烷等。
2、硅氨烷類:
有六甲基二硅氨烷、二苯基四甲基硅氨烷和四苯基二甲基硅氨烷等。
(1)六甲基二硅氨烷:
六甲基二硅氨烷是空間障礙最小的硅烷化試劑,它在玻璃表面形成非極性的甲基硅氧烷基團(tuán),適用于涂漬聚二甲基硅氧烷類固定液。
(2)二苯基四甲基硅氨烷:
二苯基四甲基硅氨烷在玻璃表面引入苯基,適用于涂漬含苯基量不高的苯基甲基聚硅氧烷類固定液(如OV-61)。
(3)四苯基二甲基硅氨烷:
四苯基二甲基硅氨烷適用于涂漬苯基含量小于50%的苯基甲基聚硅氧烷類固定液(如從OV-61至OV-17)。
3、硅氧烷類:
有八甲基環(huán)四硅氧烷、三苯基三甲基環(huán)三硅氧烷、八苯基三甲基環(huán)四硅氧烷和二氰丙基六甲基環(huán)四硅氧烷等。
(1)八甲基環(huán)四硅氧烷:
八甲基環(huán)四硅氧烷是使用最多的硅烷化試劑。將八甲基環(huán)四硅氧烷(20%)制備在正戊烷中,以動態(tài)法涂漬,移動速度為2cm/s,封口并用鋁箔把毛細(xì)管柱包住,在400℃下保持4h后用正戊烷沖洗。用八甲基環(huán)四硅氧烷處理過的毛細(xì)管柱適用于涂漬非極性固定液。
(2)三苯基三甲基環(huán)三硅氧烷:
三苯基三甲基環(huán)三硅氧烷適用于涂漬中等極性固定液。以二氯甲烷作溶劑,用三苯基三甲基環(huán)三硅氧烷和二苯基四甲基硅氨烷等體積混合液處理的玻璃毛細(xì)管柱,涂漬OV-1701-OH可得到很好的去活效果。
(3)八苯基三甲基環(huán)四硅氧烷:
八苯基三甲基環(huán)四硅氧烷適用于涂漬中等極性固定液。將八苯基三甲基環(huán)四硅氧烷制成二氯甲烷的飽和溶液,以2~4cm/s流速動態(tài)法涂漬在石英玻璃毛細(xì)管柱中,把柱兩端接到真空系統(tǒng)上,抽空0.5h后封住,在400℃下加熱16h,用三倍柱體積的二氯甲烷洗滌毛細(xì)管柱,然后采用靜態(tài)法涂漬OV-17或Dixil400,效果十分令人滿意。
(4)二氰丙基六甲基環(huán)四硅氧烷:
二氰丙基六甲基環(huán)四硅氧烷是含氫基(如OV-225和Silar10C等)固定液的去活試劑。去活方法是把經(jīng)瀝取的毛細(xì)管柱以動態(tài)法涂漬20%的二氰丙基六甲基環(huán)四硅氧烷二氯甲烷溶液,用N2趕凈溶劑后,在抽真空下將柱兩端封住,以5℃/min升溫至395℃保持1.5h。最后慢慢冷卻至室溫,把柱的一端放入二氯甲烷中后打開,這樣有一部分二氯甲烷進(jìn)入柱中并用此溶劑在N2流下洗滌柱子。
4、聚甲基硅氧烷類:
有聚甲基氫基硅氧烷、含苯基聚甲基硅氧烷和二氰丙基甲基氫基硅氧烷等。
(1)聚甲基氫基硅氧烷:
聚甲基氫基硅氧烷俗稱含氫硅油。硅烷化方法是將石英玻璃毛細(xì)管柱以動態(tài)或靜態(tài)法涂漬純液體的含氫硅油,用N2吹5~10min后封住柱口,在恒溫箱中加熱至250~350℃,用約10倍柱體積的二氯甲烷洗滌柱子,最后在280℃老化30min。含氫硅油更適用于石英玻璃毛細(xì)管柱的去活,在250~350℃較低的溫度下進(jìn)行去活反應(yīng)克服了在高溫下硅烷化石英玻璃柱外涂層聚酰亞胺被氧化的問題。用這種試劑處理的柱子只適用于涂漬非極性固定液。
(2)含苯基聚甲基硅氧烷:
含苯基聚甲基硅氧烷的去活試劑有芐基二甲基硅烷、二苯基甲基硅烷、1,1,1-三苯基甲基硅烷和高分子量的含苯基聚甲基氫基硅氧烷。使用這四種去活試劑處理石英玻璃毛細(xì)管柱不僅可以去活,而且可以使柱表面具有適合于涂漬極性固定液的濕潤性。使用這幾種試劑的去活方法是將5%~10%的聚苯基甲基氫基硅氧烷甲苯溶液以動態(tài)法涂漬到毛細(xì)管柱中,用Ar吹柱子10h以除去溶劑,將柱兩端封住。注意不要讓空氣進(jìn)入柱中。最后在300℃下去活10h。
(3)二氰丙基甲基氫基硅氧烷:
二氰丙基甲基氫基硅氧烷處理石英玻璃毛細(xì)管柱的基本步驟同上,不同的是去活在250℃下保持10h,即可得到滿意的效果。
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