Капиллярная колонка для хроматографии и способ ее изготовления Советский патент 1993 года по МПК G01N30/56 

Изобретение относится к хроматографии, преимущественно, к газовой капиллярной хроматографии, и может быть использовано для анализа сложных многокомпонентных смесей органических соединений, , для изучения физикр-химических характеристик веществ и смесей.

Цель изобретения - создание кварцевых капиллярных колонок для газовой хроматографии, обладающих высокой прочностью и максимальной температурной стабильностью.

Согласно изобретению, в капиллярной колонке для хроматографии, представляющей собой кварцевый капилляр с наружным защитным покрытием и сорбентом внутри него, наружное покрытие выполнено дву- слойным, причем, первый слой выполнен их зпокскдианакрилатной смолы, а второй-из ароматического хардового полиамида.

Эпоксидианакрилатные смолы, предлагаемые в качестве защитного покрытия, представляют собой продукт этерификации (мет)зкриловой кислотой смеси эпихлоргид- рина и эпоксидных смол с введенным фотоинициатором и представляют собой готовые реакционные олигомеры, не содержащие растворителя, что позволяет формировать на поверхности капилляра плотное покрытие с большой скоростью фотополимеризации. Это. в свою очередь, дает возможность повышать производительность вытяжных установок, увеличив скорость вытягивания капилляров до 30-200 м/мин. Отверждение проводят в печи УФ-отверждения, имеющей 2-4 ртутные лампы или радиационным отверждением быстрыми электронами.

Ароматической кардовый полиамид получают низкотемпературной поликонденсацией ;9,9-бис-{4-амино-фенмл)флуорена с

дихлорангидридом тарефталевой кислоты и использовался ранее, в основном, в качестве с&язующего компонента для армированных пластиков и пленочных материалов.

Использование в качестве первичного защитного покрытия ККК зпоксидианакри- латной смолы, имеющей высокую адгезию к кварцевому стеклу, позволяет сформировать на поверхности капилляра толстое 30-100 мкм покрытие с высокой механической прочностью, но разрушаемое при нагревании. Применение покрытия из ароматического кзрдового полиамида и термообработки капилляра позволяет за счет химического взаимодействия концевых групп полимеров обеспечить температурную стойкость капилляра до 350°С без разрушения.

На чертеже представлена капиллярная колонка, разрез.

ККК представляет собой круглый кварцевый капилляр 1 с диаметром 50-500 мкм, толщиной стенки 50-150 мкм, покрытой снаружи защитным покрытием 2 смолы и полиамида 3. Толщина покрытия, соответственно, 30- 100 мм и 10-30 мкм. На внутреннюю поверхность нанесена неподвижная фаза 4.

Устройство для изготовления кварцевой капиллярной колонки представляет собой вертикальную башню вытяжки, состоящую из механизма подачи кварцевой трубки-заготовки, графитовой печи сопротивления или высокочастотной индукционной печи, или кислородноводородной горелки, и включающее устройство контроля диаметра капилляра, фильеры с эпоксидиа- накри латной. смолой, печи УФ-излучения или печи радиационного отверждения, Фильеры (емкость) с раствором полимера, трубчатую печь для термообработки вторичного полимерного покрытия, вытяжной барабан и приемную катушку, на которую наматывается готовый капилляр.

Способ изготовления ККК осуществляется следующим образом.

С помощью механизма подачи кварцевая труба-заготовка подается в графитовую печь сопротивления или высокочастотную индукционную печь, или пламя кислородно- водородной горелки, где заготовка размягчается, и из нее вытягивают капилляр, диаметром которого контролируется устройством контроля диаметра капилляра. Для увеличения прочности капилляра и более качественной поверхности кварцевой трубы-заготовки, последнюю целесообразно обработать раствором фтористоводородной кислоты и пламенем кислородно- водородной горелки. Использование для термического расплавления трубы-заготговки графитовой печи сопротивления или индукционной высокочастотной печи, поддерживающих температуру в печи с точностью + 1°С, и одновременно прибора контроля и

регулировки диаметра капилляра позволяет осуществлять получение капилляра любого заданного диаметра с точностью 2%, независимо от качестве геометрических параметров трубы-заготовки.

Вытягивание капилляра осуществляется со скоростью 30-200 м/мин. Затем капилляр проходит через фильеру с калиброванными отверстиями, где происходит нанесение эпоксидианакрилатной смолы на

5 капилляр. Далее капилляр с нанесенным на его поверхность слоем полимерной соли поступает в печь УФ-отверждения, состоящую из ртутно-кварцевых ламп, или печь радиационного отверждения быстрыми электро0 нами и УФ-излучением, где происходит отверждение полимерной смолы. Высокая скорость фотополимеризации эпоксидиа- накрилатных смол позволяет увеличить производительность вытяжной установки в 4-8

5 и более раз.

Затем фильерным способом наносится вторичное покрытие ароматического кардо- вого растворимого полиамида с последую - щей сушкой в трехфазной термической печи

0 при температуре 200°С. Готовый кварцевый капилляр с двойным защитно-упрочняющим покрытием наматывается на приемную катушку. После изготовления кварцевого капиллярна предлагаемым спо5 собом на его внутреннюю поверхность на; носят сорбент.

Л р и м е р-1. Кварцевую трубку-заготовку с наружным диаметром 14 мм и толщиной стенки 1,3 мм подают в графитовую печь

0 сопротивления и вытягивают капилляр со скоростью. 80 м/мин. В качестве защитного покрытия используют эпоксидианакрилат- кую смолу.

Отверждение проводят в печи УФ-от5 верждения из 4-х ртутных ламп ДРТ-1000 или лампы ДНП 6/90 А в течение 0,3 сек. Вторичное покрытие наносят фильерным способом, используя 20% раствор ароматического кардового полиамида в диметил0 формамиде (ДМФА). Температура сушки в печи 200-300°С. Стационарную фазу на внутреннюю сторону наносят статическим или динамическим способом. Полученный капилляр имеет следующие характеристики

5 -внутренний диаметр - 200 мкм;

-толщина стенки - 80 мкм;

-толщина защитного двойного покрытия - 60 мкм.

Прим е р 2. Заготовку по примеру 1 подают в пламя кислородно-водородной горедки и вытягивают капилляр со скоростью 200 м/мин. В качестве защитно-упрочняющего покрытия используют эпоксидианме- такрилатную смолу при радиационном отверждении быстрыми электронами. Вторичное покрытие наносят из 20% раствора ароматического кардового полиамида формулы 2 в ДМФА. Температура сушки в печи - 300°С. После изготовления капилляра на его внутреннюю поверхность наносят сорбент статическим или динамическим способом.

Полученный капилляр имеет следующие характеристики:

-внутренний диаметр - 50 мкм;

-толщина защитного покрытия - 80 кмм. Качество получаемых согласно данному

изобретению кварцевых капилляров для хроматографии оценивалось последующим показателям: механической прочности, температурой стабильности, адгезии полимеров к кварцу.

Капилляры по данному изобретению имеют следующие характеристики:

-внутренний диаметр - 50-500 мкм;

-толщина стенки - 50-150 мкм;

.- толщина защитного покрытия - 40- 130 мкм; .

-длина капилляра - 25,50 и 100 м:

-радиус изгиба - 5-170 мм:

-механическая прочность при перемотке без нагрузхи - 1 разлом на 15 км.

-при внутреннем диаметре 500 мкм

-Т разлом на 150 м;

-механическая прочность при нагрузке 4 Н;

-1 - разлом на 15 км капилляра при диаметре 50-200 мкм:

-1 - разлом на 1 км при диаметре 320 мкм:

-1 - разлом а 150 м при диаметре 500 мкм;

-температурная стабильность: 500 циклов нагрева и охлаждения при температурах 20-350°С.

Удалить защитное покрытие с поверхности капилляра механическим способом

невозможно без разрушения последнего.

Формула изобретения

1. Капиллярная колонка для хроматографии, содержащая кварцевый капилляр с наружным защитным покрытием из термостойкого полимера и сорбент внутри него, отличающаяся тем, что защитное покрытие выполнено двуслойным, причем

первый слой выполнен из эпоксидианакри- латной смолы, а второй - из ароматического кардового полиамида.

2 Способ изготовления капиллярной колонки для хроматографии, включающий

вытягивание капилляра из термически размягченной кварцевой трубки-заготовки, обработку его наружной поверхности путем нанесения покрытия из термостойкого полимера с последующим его отверждением и нанесение стационарной фазы сорбента на внутреннюю поверхность капилляра, отличающийся тем. что на наружную поверхность капилляра наносят эпоксидиа- накрилатную смолу, проводят фотохимичебкое или радиационное отверждение, а затем наносят ароматический кардовый полиамид с последующей термообработкой покрытия.

Использование: для анализа сложных многокомпонентных смесей органических соединений. Сущность изобретения: капиллярная колонка для хроматографии имеет двуслойное наружное покрытие кварцевого капилляра из эпоксидианакрилатной смолы и ароматического кардового полиамида и сорбент внутри капилляра. Способ изготовления колонки включает вытягивание капилляра из термически размягченной кварцевой трубки-заготовки, обработку его наружной поверхности последовательно эпоксидианакрилатной смолой фотохимического или радиационного отверждения и раствором ароматического кардового полиамида с последующей термообработкой покрытия и нанесением стационарной фазы сорбента на внутреннюю поверхность .капилляра. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.