GC色谱柱(7)

毛细管柱，涂渍OV－1701－OH可得到很好的去活效果。将OPCTS制成二氯甲烷的饱和溶液，以２－４cm/s的流速动态法涂渍在弹性石英毛细管柱中，把柱两端接到真空系统上，抽空0.5h后封死，在400℃下加热16h，用三倍柱体积的二氯甲烷洗涤色谱柱。然后采用静态法涂渍OV－17或Dixil 400，效果十分令人满意。二氰丙基六甲基环四硅氧烷（BCHMCTS）是含氢基（如OV-225, Silar 10C等）固定液的去活试剂[51]。去活方法是把经沥取的玻璃柱或弹性石英柱以动态法涂渍２０％（Ｗ／Ｖ）的BCHMCTS二氯甲烷溶液，用氮气赶走溶剂后，在抽真空下将柱两端封死，以5℃／min升温至395℃并保持1.5h。最后把温度慢慢冷却至室温，把柱子的一头放入二氯甲烷中后打开，这样有一部分二氯甲烷进入柱中并用此溶剂在氮气流下洗涤柱子。

含氢聚甲基硅氧烷类更适用于石英毛细管柱的去活[52。它可在250-350 ℃较低的温度下进行去活反应，克服了在高温下硅烷化石英柱外涂层聚酰亚胺被氧化的问题。这种去活试剂有含甲基、苯基和氰丙基的三种：聚甲基氢基硅氧烷（俗称含氢硅油），其结构如下：

CH3CH3SiCH3OCH3SiOHCH3SiCH3nCH3

硅烷化方法是将弹性石英柱以动态或静态法涂渍纯液体的含氢硅油， 用氮气吹５~10min后封住柱口，放在恒温箱中加热到250℃－350℃，用约10倍柱体积的二氯甲烷洗涤柱子，最后在280℃老化30min。用这种试剂处理的柱子只适用于涂渍非极性固定液。

含苯基聚甲基硅氧烷的去活试剂有苄基二甲基硅烷（a）、二苯基甲基硅烷（b）1,1,1－三苯基甲基硅烷（c）和高分子量的含苯基的聚甲基氢基硅氧烷（d）。它们的结构如下：

CH3CH2SiHCH3CH3SiHCH3SiOSiHCH3( a )

( b )( c )

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CH3CH3SiCH3mOSiCH3OSiHnOCH3SiCH3CH3( d )~~( m 18 ; n 16 )

使用这四种去活试剂处理弹性石英柱不仅可以去活而且可以使柱表面具有适合于涂渍极性固定液的湿润性。使用这几种试剂的去活方法[53]是：将５－10％的聚苯基甲基氢基硅氧烷甲苯溶液以动态法涂渍到毛细管柱中，用氩气吹柱子10h以除去溶剂，将柱子两端封死，注意不要让空气进入柱中。最后在300℃下去活10h。 二氰丙基甲基氢基硅氧烷的结构如下：

CNCH3CH3SiCH3(CH2)3OSi(CH2)3CNCH3OSiH50%CH3O50%SiCH3CH3

使用这种试剂处理石英柱的基本步骤同上。不同的是去活在250℃下保持10h，即可得到满意的效果。

（四）毛细管色谱柱的涂渍

(1) 动态涂渍法： 动态法系以惰性气体压力，推动固定液溶液通过毛细管柱，在柱内壁上留下一层液膜。固定液的浓度一般为10%-20%，根据固定液粘度和极性不同选择二氯甲烷或丙酮作溶剂。操作时需在毛细管柱尾连接一根与柱子内径相同、长度约10m的废毛细管，以免溶液走到柱尾时速度发生变化。柱子的另一端插入固定液溶液里，用高压氮气把固定液溶液压入柱内。当液体到达柱体积的1/5~1/10时，将插入固定液中的毛细管柱拉起离开液面。用N2推动溶液的液柱向前移动，速度为2-6cm/s ，不得超过10cm/s。涂完后柱子继续通N2 3－4h，以完全除去溶剂。

动态法涂渍固定液速度快，但常常得不到均匀的液膜，重复性较差，柱效也比较低。为了提高动态法的效果，人们不断提出改进的方法。Levy[54] 等人提出一种限制流速的办法，将装置置于要涂渍柱的后边，在涂渍过程中使溶液流动速度稳定。提高动态法的效果也可

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采用汞塞法：往色谱柱管中吸入柱长10%的固定液溶液，停止抽空，使毛细管入口离开液面，让液柱后的弯月面移动几厘米。然后把柱入口处擦干净，取一小滴干净的汞放入管中，使汞塞长度为8-10cm，举起毛细管入口端以重力使汞塞进入柱中。把毛细管柱平放在没有对流风的桌面上，并用一块玻璃片盖在毛细管平面上，在毛细管末端装一段缓冲柱。施加一定压力使汞塞向前移动，速度约为0.5—0.7cm/s, 液体离开毛细管柱之后，取下缓冲柱。加大气体流量吹扫色谱柱20min, 然后进行色谱柱的老化。

液膜厚度难予准确预测，通常只能近似按公式

df = rc/ 200(v? /? ）0.5

计算，式中df 为液膜厚度；rc 为毛细管柱内径；? ：涂渍溶液移动速度; ? ：涂渍溶液的粘度；? ：涂渍溶液的表面张力。

(2) 静态涂渍法： 静态涂渍法的优点是重现性好，柱效高。其方法要点是把固定液的稀溶液（0.2—2% W/V） 用真空系统吸入毛细管柱中，一端封口，从另一端抽真空，在低于溶剂沸点10—15℃的恒温条件下使溶剂慢慢蒸发出去。这样在管壁留下一层薄薄的液膜，液膜厚度通常用df=rc/ 200公式计算。计算时应注意，涂渍液浓度单位是V/V, 而实际配制时往往采用 W/V，因此必须知道其密度。表2－10列出了一些固定液的密度。在静态涂渍法中，毛细管口的密封是一个关键的问题，溶剂与封口的交界面不能留下气泡，否则它将会把柱内的部分或全部涂渍液带出柱外。为此人们已经研究过许多封口方法和材料[52-58], 如用有机胶、水玻璃、各种蜡脂和聚四氟已烯等。本文推荐硬脂酸甘油酯和水玻璃作封口材料。

表2－10 部分固定液的密度（g/cm3）[59]

固定液 AN-600 DC-200 DC-510 DC-550 DC-710 DEGS OS-124 OV-1 OV-3 OV-7 OV-11 OV-17 密度 1.08 0.97 1.00 1.07 1.10 1.26 1.21 0.98 1.00 1.02 1.06 1.09 固定液 OV-101 OV-105 OV-210 OV-225 OV-275 PEG 400 QF-1 SE-30 SE-54 SF-96 Silar 5CP Silar 10c 密度 0.96 0.99 1.32 1.09 1.16 1.13 1.32 0.96 0.98 0.97 1.13 1.12 33

OV-22 OV-25 OV-61 1.13 1.15 1.09 SP-2401 Squalane XE-60 1.30 0.83 1.08

为了缩短制作柱子的时间，选用溶剂时除了考虑对固定液的溶解性能外，还应尽量选用挥发性强的。例如，一支20m长、内径为0.3mm的毛细管柱在室温下蒸发，若用二氯甲烷作溶剂需要15h, 而选用戊烷只需要8h。

Kong和Lec[60]提出了高温（85℃）下的静态涂渍法，加快了溶剂的挥发速度。国内徐秉玖等人[61]改进了这一方法，建立了所谓自由逸出静态涂渍法。该方法是在高于溶剂沸点75℃或80℃的恒温条件下进行。不需抽真空使溶剂自由挥发，蒸发溶剂时在毛细管柱上接上一段缓冲柱增加阻力。这种方法简便，涂渍速度快，柱效高，可用于各种柱径和固定液的涂渍。

(3) 毛细管柱的交联 涂渍在毛细管柱内的固定液，通过分子间的共价连接（原位交

联）或与毛细管柱壁连接（键合），液膜稳定性得到了提高。制备这种毛细管柱的技术称之为毛细管柱的交联。交联柱有下列优点：

I 增大粘度，减小柱流失，提高柱子的使用温度，交联使原来线性的固定液分子变成网状结构。制备好之后，用溶剂把未交联的低分子物质洗去，从而提高了固定液的热稳定性。 II 抗溶剂冲洗，有利于柱内污染物的清除。

II 防止固定液在柱中脱落，允许注入大体积稀溶液，不致于造成柱子超载。 IV 防止固定液的热重排。固定液交联形成的固定液网状结构阻止热重排。

制备交联柱有两种方法， 其一是通过固定液的缩合或固定液柱壁上的硅醇基反应形成Si-O-Si键而实现交联固化。另一方法是聚硅氧烷上的甲基（或乙烯基）经引发剂引发产生Si-C-C-Si（即碳与碳间形成键）的反应。下面介绍几种交联的方法：

加热缩合法

I 固定液直接与玻璃柱内壁上的Si-OH 缩合固化。 其原理是涂布在柱内的端羟基固定液在加热过程中与玻璃表面的硅醇基产生缩合键合而实现交联化。其方法是把涂渍完的柱装入气相色谱仪中，在大约0.3bar的压力下通入氢气冲洗，以1℃/min速率升至300℃保持过夜，即可完成缩合固化。这种方法可应用于各类端羟基固定液，能得到热稳定性和惰性都很好的柱子。例如经过这种方法交联的OV-1701-OH和OV-31-OH色谱柱，可长期在330℃使用。而非极性的PS-086和PS-347色谱柱，使用温度可高达380℃。对于氰基固定液的缩合，应注意采用低的程升速度和高的载气流速，目的是防止在缩合过程中可产生胺基而增加柱子活性。缩合键合的固化程度与可供缩合的柱壁硅醇基密度、固定液分子量和膜厚等因素有关。

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II 在交换剂作用下产生缩合固化常用的交换剂有：甲基三甲基硅氧烷、二甲基二甲氧基硅氧烷和氰丙基三乙氧基硅氧烷。方法通常是将含有一定数量交联剂的端羟基固定液涂渍在柱子上后，用N2吹5min。然后把两端封住，在恒温箱60℃保持1h，打开柱两端并将柱子装在色谱仪上，约在0.4bar压力下通H2，以1℃/min速率升至280℃保持6h，即可完成固化。这种交联固化可形成大分子网状结构，其反应式如下：

OCH3OCH3HOSiOSiOH+mCH3SiOSiCH3OCH3OCH3RRnRRRORHROnROHnSiOSiRROSiOSiRRSiROROHnSiOSiRROCH3+mCH3SiOH+2CH3OHOCH3氧烷的缩合固化，可使柱子使用温度提高到380—390℃。

原位自由基引发法

原位自由基引发法是广为应用的一类交联方法。这类方法的交联机理主要是通过不同自由基母体，如过氧化合物、偶氮化合物、臭氧或? 幅射诱导等产生的自由基与聚合物链形成Si-C-C-Si链段交联结构。其形成方式为：

继续反应

柱内壁网状大分子的形成，可提高柱子的热稳定性，例如非极性固定液通过甲基三乙基硅

CH32SiOCH3n..CH3CH3SiOCH2CH2SiOCH3

SiOCH2CH2SiOCH3把引发剂按一定比例与固定液混合配成涂渍液，按静态法或动态法涂渍柱子，将两端封

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