Капиллярная колонка для хроматографии и способ ее изготовления

К ПАТЕНТУ И.Шехе 9 ХРО- ТОВОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕЕДОМСТВО СССРОСПАТЕНТ СССР) ПИСАНИЕ ИЗОБ 1(54) КАПИЛЛЯРНАЯ КОЛОНКА ДЛМАТОГРАФИИ И СПОСОБ ЕЕ ИЗЛЕ НИЯ.: для анализа сложных х смесей органических сть изобретения: капилИзобретение относится к хроматографии, преимущественно, к газовой капиллярной хроматографии, и может быть использовано для анализа сложных много- компонентных смесей органических соединений для изучения физикО-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 деу слойным, причем, первый слой выполнен ик апоксидианакрилатной смолы, а второй - иа ароматического кардового полиамида. лярная колонка для хроматографии имеет двуслойное наружное покрытие кварцевого капилляра иэ 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 поли- амида с последующей термообработкой покрытия и нанесением стационарной фазы сорбента на внутреннюю поверхность капилляра, 2 с,п,ф-лы, 1 ил,Эпоксидианакрилатные смолы, предлагаемые в качестве защитного покрытия, представляют собой продукт этерификации (мет)акриловой кислотой смеси эпихлоргидрина и эпоксидных смол с введенным фото- инициатором и представляют собой готовые реакционные олигомеры, не содержащие растворителя, .что позволяет формировать на поверхности капилляра плотное покрытие с большой скоростью фотополимериэации, Это, в свою очередь, дает воэможность 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-фенил)флуорена сВдихлорангидридом тарефталевой кислоты ииспользовался ранее, в основном, в качестве связующего компонента для армированных пластиков и пленочных материалов,Использование в качестве первичногозащитного покрытия ККК зпоксидианакрилатной смолы, имеющей высокую адгезию ккварцевому стеклу, позволяет сформировать на поверхности капилляра "толстое"30-100 мкм покрытие с высокой механической прочностью, но разрушаемое при нагревании. Применение покрытия изароматического кардового полиамида и термообработки капилляра позволяет за счетхимического взаимодействия концевыхгрупп полимеров обеспечить температурную стойкость капилляра до 350 С без разрушения,На чертеже представлена капиллярнаяколонка, 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, 30100 мм и 10-30 мкм. На внутреннююповерхность нанесена неподвижная фаза 4.Устройство для изготовления кварцевой каииллярной колонки представляетсобой вертикальную башню вытяжки, состоящую иэ механизма подачи кварцевойтрубки-заготовки, графитовой печи сопротивления или высокочастотной индукционной печи, или кислородноводороднойгорелки, и включающее устройство контролядиаметра капилляра, фильеры с зпоксидианакрилатной смолой, печи УФ-излученияили печи радиационного отверждения,Фильеры 1 емкость) с раствором полимера,трубчатую печь для термообработки вторичного полимерного покрытия, вытяжной барабан и приемную катушку, на которуюнаматывается готовый капилляр,Способ изготовления ККК осуществляется следующим образом,С помощью механизма подачи кварцевая труба-заготовка подается в графитовуюпечь сопротивления или высокочастотнуюиндукционную печь, или пламя кислородноводородной горелки, где заготовка размягчается, и из нее вытягивают капилляр,диаметром которого контролируется устройством контроля диаметра капилляра,Для увеличения прочности капилляра и более качественной поверхности кварцевойтрубы-заготовки, последнюю целесообразно обработать раствором фтористоводородной кислоты и пламенем кислородноводородной горелки. Использование длятермического расплавления трубы-заготов 10 ется со скоростью 30-200 м/мин. Затем капилляр проходит через фильеру с калиброванными отверстиями, где происходит нанесение зпоксидианакрилатной смолы на 15 капилляр. Далее капилляр с нанесенным наего поверхность слоем полимерной соли поступает в печь УФ-отверждения. состоящую из ртутно-кварцевых ламп, или печь радиационного отверждения быстрыми электро нами и УФ-излучением, где происходитотверждение полимерной смолы, Высокая скорость фотопол имеризации зпоксидианакрилатных смол позволяет увеличить производительность вытяжной установки в 4-8 25 и более раз,Затем фильерным способом наноситсявторичное покрытие ароматического кардового растворимого полиамида с последубщей сушкой в трехфаэной термической печи 50 формамиде (ДМФА). Температура сушки в 30 35 40 45 ки графитовой печи сопротивления или индукционной высокочастотной печи, поддерживающих температуру в печи с точностью +1 ОС, 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 осуществляпри температуре 200" С, Готовый кварцевый капилляр с двойным эащитно-упрочняющим покрытием наматывается на приемную катушку, После изготовления кварцевого капиллярна предлагаемым способом на его внутреннюю поверхность наносят сорбент.П р и м е р 1. Кварцевую трубку-заготовку с наружным диаметром 14 мм и толщиной стенки 1,3 мм подают в графитовую печь сопротивления и вытягивают капилляр со скоростью 80 м/мин, В качестве защитного покрытия используют эпоксидианакрилатн.ую смолу.Отверждение проводят в печи УФ-отверждения из 4-х ртутных ламп ДРТили лампы ДНП б/90 А в течение 0,3 сек. Вторичное покрытие наносят фильерным способом, используя 20 раствор ароматического кардового полиамида в диметилпечи 200-300"С. Стационарную фазу на внутреннюю сторону наносят статическим или динамическим способом, Полученный капилляр имеет следующие характеристики- внутренний диаметр - 200 мкм;- толщина стенки - 80 мкм;- толщина защитного двойного покрытия - 60 мкм,П р и м е р 2. Заготовку по примвру 1 подают в пламя кислородно-водородной го1831683 ан 40 релки и вытягивают капилляр со скоростью200 м/мин. В качестве защитно-упрочняющего покрытия используют эпоксидианметакрилатную смолу при радиационномотверждении быстрыми электронами. Вторичное покрытие наносят из 20 раствораароматического кардового полиамида формулы 2 в ДМФА. Температура сушки в печи- 300 С. После изготовления капилляра наего 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 данномуизобретению кварцевых капилляров дляхроматографии оценивалось по следующимпоказателям: механической прочности, температурой стабильности. адгезии полимеров к.кварцу,Капилляры по данному изобретениюимеют 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 нагрузки разлом на 15 км,- при внутреннем диаметре 500 мкм- 1 разлом на 150 м;- механическая прочность при нагрузке- 1 - разлом на 15 км капилляра придиаметре 50-200 мкм:- 1 - разлом на 1 км при диаметре320 мкм;- 1 - разлом а 150 м при диаметре500 мкм;5 - температурная стабильность; 500 циклов нагрева и охлаждения и ри температурах20-350 С,Удалить защитное покрытие с поверхности капилляра механическим способом10 невозможно без разрушения последнего,Формула изобретения1. Капиллярная колонка для хроматог 15 рафии, содержащая кварцевый капилляр снаружным защитным покрытием из термостойкого полимера и сорбент внутри него,о т л и ч а ю щ а я с я тем, что защитноепокрытие выполнено двуслойным, причем20 первый слой выполнен из эпоксидианакрилатной смолы, а второй - из ароматическогокардового полиамида,2. Способ изготовления капиллярнойколонки для хроматографии, включающий25 вытягивание капилляра из термически размягченной кварцевой трубки-заготовки, обработку его наружной поверхности путемнанесения покрытия из термостойкогополимера с последующим его отверждени 30 ем и нанесение стационарной фазы сорбента на внутреннюю поверхность капилляра,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что на наружнуюповерхность капилляра наносят эпоксидианакрилатную смолу, проводят фотохимиче 35 ское или радиационное отверждение, азатем наносят ароматический кардовый полиамид с последующей термообработкойпокрытия,Составитель Е. РожковснаяТехред М;Моргентал Корректор М, Ткач Тираж,Государственного комитета до иэоб 113035, Москва, Ж, Раподписное.ретениям и открытиям при ГКНТ СССРущскал неб., 4 Ю