一种高效液相色谱用高纯微球形均匀孔径硅胶的制备方法 本发明涉及硅胶的制备技术，特别提供了一种高效液相色谱用高纯微球形均匀孔径硅胶的制备方法。
由于高效液相色谱在生命科学中的广泛应用，超纯多孔尤其是中孔和大孔微球形硅胶的开发越来越受到人们的重视，其孔结构的控制，尤其是均匀中孔和大孔在制备中的控制是一项困难的技术。尽管多孔硅胶上的孔可以归纳为不同类型，如：杯形(圆筒形)、瓶形、裂缝形等。但有一点是共同的，即它们必须是开放孔。我们通常所说的孔径实际上是一个统计的、平均的概念，好累计孔径分布曲线50％处的平均孔径，或是与孔径分布曲线的最高频度相对应的平均孔径。在一般高效液相色谱中应用的多是平均孔径6～8nm的硅胶，而为适应生物高分子的特点，则必须使用中孔和大孔硅胶，例如平均孔径在30nm以上或更大孔的硅胶。文献1报道(K.F.Krebs and H.Heinz，Ger.Pat.No.2042910，1970)是用浸无机盐煅烧扩孔，但其缺点在于增加了无机离子，需进一步洗涤、纯化，且所扩孔径分布较宽。文献2报道(Fr.Patent 1473240，1475924，1967)是采用热压釜法扩孔，但设备要求严格，操作繁琐，危险性大。
本发明地目的是提供一种高效液相色谱用高纯微球形均匀孔径硅胶的制备方法，克服已有的多孔微球形硅胶制备技术中，孔径分布不均匀、甚至有多重孔结构的缺点，通过化学反应手段制得均匀孔径的孔结构，其孔径分布窄，且在后处理过程中，可根据需要制得不同的中孔和大孔。
本发明提供了一种高效液相色谱用高纯微球形均匀孔径硅胶的制备方法，其特征在于：以四乙氧基硅烷为原料，反应分两步进行；第一步由四乙氧基硅烷部分水解生成粘性液体聚乙氧基硅烷，水解在氮气保护下进行，酸浓度控制每mol四乙氧基硅烷使用0.5～1.05mol酸；第二步由聚乙氧基硅烷在乙醇与水的比例为10∶100～55∶100条件下乳化，生成具有一定粒度的二氧化硅凝胶，然后经600～750℃马福炉焙烧后，制得孔径在2nm左右的小孔微球形硅胶，最后根据所需孔径，按每克硅胶加入10ml 1.0×10-3～2.5×10-3mol/L的伯胺、仲胺、叔胺，同时加入适量保护剂环烷烃，加入量按每克硅胶加入0.1ml环己烷或环戊烷，控制温度40～70℃，在慢速搅拌下，反应两个小时，制得孔径8～60nm高效液相色谱用高纯微球形硅胶。
本发明方法使用四乙氧基硅烷水解缩聚法，纯度高，粒度控制稳定，通过在后处理过程中，控制所加入伯胺、仲胺、叔胺的量以及保护剂环烷烃的量，在一定的温度下，通过一定的反应时间，可制得所需孔径的超纯硅胶微球。由此制备出的大孔硅胶对于生物大分子的分离纯化有着重要的意义。下面通过实施例详述本发明。
实施例1
将50ml，密度0.920～0.940g/ml，含量(以SiO2)计≥28％的四乙氧基硅烷溶解在20ml无水乙醇中，全部溶解后，根据所需聚乙氧基硅烷粘度的不同，将5ml 0.1mol/L的盐酸加入溶液中。搅拌30分钟后，开始升温，将溶液加热到120℃，并在此温度下将其中的乙醇蒸掉，然后通入N2气保护，继续保持120℃搅拌20小时，紧接着在真空条件下(P≤130Pa)，将温度升至140～160℃将所有挥发性物质都蒸掉。
将上述产物聚乙氧基硅烷加至80ml 30％(v/v)乙醇-水混合液中，在搅拌下向此乳浊液中滴加酸性催化剂，搅拌速度控制在2000转/分钟，视所需粒度分布而定，聚乙氧基硅烷的水解、缩聚可在50℃下进行，反应结束后，把反应混合物的上层溶液倒掉，所生成的球形产物在二次蒸馏水中浸泡12小时，然后依次用乙醇、丙酮、石油醚洗涤，在700℃干燥焙烧可得孔径2nm粒径2μm，粒度分布：85％～90％分布在±0.2D的范围内的产品，然后加入30ml 1.0×10-3mol/L的伯胺、仲胺、叔胺，同时加入适量保护剂环烷烃，约0.3ml环己烷或环戊烷，控制温度50℃，在慢速搅拌下，反应两个小时，可制得孔径10nm的球形硅胶。
实施例2
将100ml，密度0.920～0.940g/ml，含量(以SiO2计)≥28％的四乙氧基硅烷溶解在60ml无水乙醇中，全部溶解后，根据所需聚乙氧基硅烷粘度的不同，将12ml 0.1mol/L的盐酸加入溶液中。搅拌30分钟后，开始升温，将溶液加热到120℃，并在此温度下将其中的乙醇蒸掉，然后通入N2气保护，继续保持120℃搅拌25小时，紧接着在真空条件下(P≤130Pa)，将温度升至140～160℃将所有挥发性物质都蒸掉。
将上述产物聚乙氧基硅烷加至150ml 40％(v/v)乙醇-水混合液中，在搅拌下向此乳浊液中滴加酸性催化剂，搅拌速度控制在1500转/分钟，视所需粒度分布而定，聚乙氧基硅烷的水解、缩聚可在50℃下进行，反应结束后，把反应混合物的上层溶液倒掉，所生成的球形产物在二次蒸馏水中浸泡12小时，然后依次用乙醇、丙酮、石油醚洗涤，在700℃干燥焙烧可得孔径2nm粒径5μm，粒度分布：85％～90％分布在±0.2D的范围内的产品，然后加入50ml 1.2×10-3mol/L的伯胺、仲胺、叔胺，同时加入适量保护剂环烷烃，约0.5ml环己烷或环戊烷，控制温度55℃，在慢速搅拌下，反应两个小时，可制得孔径20nm的球形硅胶。
实施例3
将200ml，密度0.920～0.940g/ml，含量(以SiO2计)≥28％的四乙氧基硅烷溶解在100ml无水乙醇中，全部溶解后，根据所需聚乙氧基硅烷粘度的不同，将20ml 0.1mol/L的盐酸加入溶液中。搅拌30分钟后，开始升温，将溶液加热到120℃，并在此温度下将其中的乙醇蒸掉，然后通入N2气保护，继续保持120℃搅拌20小时，紧接着在真空条件下(P≤130Pa)，将温度升至140～160℃将所有挥发性物质都蒸掉。
将上述产物聚乙氧基硅烷加至280ml 40％(v/v)乙醇-水混合液中，在搅拌下向此乳浊液中滴加酸性催化剂，搅拌速度控制在1000转/分钟，视所需粒度分布而定，聚乙氧基硅烷的水解、缩聚可在50℃下进行，反应结束后，把反应混合物的上层溶液倒掉，所生成的球形产物在二次蒸馏水中浸泡12小时，然后依次用乙醇、丙酮、石油醚洗涤，在700℃干燥焙烧可得孔径2nm粒径10μm，粒度分布：85％～90％分布在±0.2D的范围内的产品，然后加入100ml 1.5×10-3mol/L的伯胺、仲胺、叔胺，同时加入适量保护剂环烷烃，约1ml环己烷或环戊烷，控制温度60℃，在慢速搅拌下，反应两个小时，可制得孔径40nm的球形硅胶。
实施例4
将250ml，密度0.920～0.940g/ml，含量(以SiO2计)≥28％的四乙氧基硅烷溶解在150ml无水乙醇中，全部溶解后，根据所需聚乙氧基硅烷粘度的不同，将22ml 0.1mol/L的盐酸加入溶液中。搅拌30分钟后，开始升温，将溶液加热到120℃，并在此温度下将其中的乙醇蒸掉，然后通入N2气保护，继续保持120℃搅拌25小时，紧接着在真空条件下(P≤130Pa)，将温度升至140～160℃将所有挥发性物质都蒸掉。
将上述产物聚乙氧基硅烷加至320ml 40％(v/v)乙醇-水混合液中，在搅拌下向此乳浊液中滴加酸性催化剂，搅拌速度控制在800转/分钟，视所需粒度分布而定，聚乙氧基硅烷的水解、缩聚可在50℃下进行，反应结束后，把反应混合物的上层溶液倒掉，所生成的球形产物在二次蒸馏水中浸泡12小时，然后依次用乙醇、丙酮、石油醚洗涤，在700℃干燥焙烧可得孔径2nm粒径15μm，粒度分布：85％～90％分布在±0.2D的范围内的产品，然后加入150ml 1.2×10-3mol/L的伯胺、仲胺、叔胺，同时加入适量保护剂环烷烃，约1.5ml环己烷或环戊烷，控制温度70℃，在慢速搅拌下，反应两个小时，可制得孔径60nm的球形硅胶。