高效色譜儀色譜柱有填充柱和毛細(xì)管柱。

 

第一節(jié) 高效色譜儀填充柱

 

一、填充柱管的選擇：

1、柱管材質(zhì)：

常用的填充柱有玻璃管柱、金屬管柱和塑料管柱。

（1）玻璃管柱：

1）材質(zhì)：硼硅玻璃。

2）特點(diǎn)：化學(xué)惰性好，柱效高，易碎。

3）使用事項(xiàng)：使用時(shí)等柱冷卻后才能停止通載氣。

4）應(yīng)用：適用于強(qiáng)極性化合物的分離。

（2）金屬管柱：

1）材質(zhì)：主要為不銹鋼。

2）特點(diǎn)：不易損壞，看不見(jiàn)柱內(nèi)。

3）使用事項(xiàng)：使用前用布擦凈內(nèi)壁，再用10%熱過(guò)氧化氫溶液浸泡，最后用水沖洗至中性。

4）應(yīng)用：適用于脂肪酸酯和烴類(lèi)化合物的分離。

（3）塑料管柱：

1）材質(zhì)：多為聚四氟乙烯。

2）特點(diǎn)：化學(xué)惰性好，柱效不高。

3）使用事項(xiàng)：最高使用溫度不超過(guò)260℃。

4）應(yīng)用：適用于其它填充柱不好分離的樣品分離，如HCl和Cl₂等。

2、柱管尺寸：

柱管尺寸規(guī)格多，以適應(yīng)不同樣品分離目的、載體粒度、載氣流量和儀器的要求。

分析柱外徑有3.18mm、4.76mm和6.35mm；前兩種內(nèi)徑為2mm，后一種內(nèi)徑為2mm、3mm和4mm；柱長(zhǎng)多在3m以?xún)?nèi)；柱形有U形和螺旋形，U形柱柱效較高，螺旋柱的螺管直徑比柱內(nèi)徑大15倍才可獲得較好柱效。

柱內(nèi)徑越小，應(yīng)填裝粒度更小的固定相，才可獲得更高的柱效。但柱容量隨之減小，柱壓降隨之增大。

填充柱尺寸與載體粒度、載氣流量的關(guān)系如下：

（1）柱內(nèi)徑2mm：

1）載體粒度：柱長(zhǎng)＜3m時(shí)為100～120目，柱長(zhǎng)＞3m時(shí)為80～100目。

2）載氣流量：N₂為8～15mL/min，H₂為15～30mL/min。

（2）柱內(nèi)徑3mm：

1）載體粒度：柱長(zhǎng)＜3m時(shí)為100～120目，柱長(zhǎng)＞3m時(shí)為80～100目。

2）載氣流量：N₂為15～30L/min，H₂為30～60mL/min。

（3）柱內(nèi)徑4mm：

1）載體粒度：柱長(zhǎng)＜3m時(shí)為80～100目，柱長(zhǎng)＞3m時(shí)為60～80目。

2）載氣流量：N₂為30～60L/min，H₂為60～100mL/min。

二、固定相制備：

制備液體固定相時(shí)，將適量的固定液均勻地涂在載體表面上，使之能很好的分散，同時(shí)覆蓋載體表面活性點(diǎn)。制備時(shí)溶解固定液的溶劑體積不宜過(guò)大，以能潤(rùn)濕載體為宜；溶劑沸點(diǎn)不宜過(guò)高，以免溶劑揮發(fā)時(shí)造成固定液損失；溶劑化學(xué)性質(zhì)要穩(wěn)定，不與固定液發(fā)生任何作用。

三、填充柱的填充：

1、填充要求：

（1）固定相要均勻、緊密，減少空隙和死空間。

（2）填充時(shí)不得敲打過(guò)猛，以免造成載體破碎，致使柱性能變差。

2、柱填充方法：

（1）多采用抽空裝柱，即將柱出口接上真空泵抽氣，固定相從入口傾入，還可接CaCl₂或硅膠干燥塔以防潮濕空氣進(jìn)人。

（2）沸點(diǎn)較低的固定相不宜采用抽空裝柱，一般采用邊裝邊敲打的手工法裝柱。

（3）以聚四氟乙烯作載體的固定相，需將固定相冷凍12h，然后在0℃條件下填充到色譜柱中。色譜柱的濕氣要預(yù)先用干燥氣體置換，以免色譜柱結(jié)冰，固定相結(jié)塊。

四、填充柱的老化：

1、柱老化目的：

除去柱內(nèi)剩余的溶液、固定液的低沸點(diǎn)餾分和易揮發(fā)的雜質(zhì)，使固定液更均勻地分布在載體和管壁上。

2、柱老化方法：

填充柱柱老化多采用氣體流動(dòng)法，即將柱人口與進(jìn)樣室相接，出口不接檢測(cè)器，通以載氣，以2～4℃/min的速度程序升溫至低于固定液最高使用溫度20～30℃，老化12～24h。當(dāng)基線平穩(wěn)后，老化合格。

 

第二節(jié) 高效色譜儀毛細(xì)管柱

 

一、毛細(xì)管柱材質(zhì)的選擇：

高效色譜儀毛細(xì)管柱的材料應(yīng)具有化學(xué)惰性、熱穩(wěn)定性好、內(nèi)表面光滑易潤(rùn)濕和操作方便等性能。自毛細(xì)管柱發(fā)明以來(lái)，對(duì)塑料、銅、鎳和不銹鋼等多種材料進(jìn)行過(guò)研究，目前普遍使用普通玻璃和石英玻璃，應(yīng)用最多的是石英玻璃。

1、普通玻璃和石英玻璃的組成及結(jié)構(gòu)：

（1）普通玻璃：

普通玻璃的化學(xué)成分主要是二氧化硅。普通玻璃中的二氧化硅通常是一個(gè)硅原子和四個(gè)氧原子結(jié)合成四面體，每個(gè)二氧化硅四面體通過(guò)硅氧鍵形成三維結(jié)構(gòu)，由硅和氧原子形成一個(gè)不規(guī)則的六元環(huán)。

在普通玻璃生產(chǎn)過(guò)程中，常加入各種金屬氧化物以改變物理和化學(xué)性能。加入Na₂O可切斷Si－O－Si鍵使普通玻璃軟化，降低粘度，增加熱膨脹系數(shù)和在水中的溶解度。加入CaO和MgO可減小溶解度，增加抗化學(xué)刻蝕性。常用于制作毛細(xì)管柱的普通玻璃是鈉－鈣玻璃（軟玻璃）和硼硅玻璃（硬玻璃），Na₂O、CaO和B₂O₃等氧化物的加入使Si－O－Si鍵被切斷，這些玻璃的熔點(diǎn)比石英要低的多。軟玻璃的熔點(diǎn)約700℃，硬玻璃比軟玻璃高100～125℃。硬玻璃強(qiáng)度比軟玻璃好，不易脆碎，軟玻璃由于含有較高的Na₂O而呈堿性，硬玻璃由于含有B₂O₃而呈酸性。

（2）石英玻璃：

石英玻璃的化學(xué)成分主要是二氧化硅。石英玻璃由于Si－O－Si之間的角度易于變動(dòng)而具有柔性，這種環(huán)狀結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，根據(jù)硅氧鍵角大小不同而形成不同的同分異構(gòu)體。石英玻璃具有高度交聯(lián)的三維結(jié)構(gòu)，通常稱(chēng)為石英，熔點(diǎn)近2000℃，熱膨脹系數(shù)低。石英玻璃含有極少的金屬氧化物，抗化學(xué)腐蝕性好，抗張強(qiáng)度高，可拉制成優(yōu)質(zhì)彈性薄壁毛細(xì)管柱。

天然石英和人造石英都是制作毛細(xì)管柱的良好材料。天然石英在高溫和真空下熔化可制成熔融石英，純度隨石英原料來(lái)源不同而異。如果在加工過(guò)程中注意減少污染，一般情況下金屬雜質(zhì)含量可低于1×10ˉ⁴g/g。經(jīng)進(jìn)一步提純的熔融石英，金屬雜質(zhì)含量可達(dá)5×10ˉ⁵g/g。人造石英基本上是純二氧化硅，金屬雜質(zhì)含量小于1×10ˉ⁶g/g。

2、普通玻璃和石英玻璃的表面成分對(duì)色譜性能的影響：

普通玻璃和石英玻璃的化學(xué)性質(zhì)影響毛細(xì)管柱的性能。各種金屬氧化物在普通玻璃的表面形成路易斯酸作用點(diǎn)，可對(duì)醇、酮、氨和含π健的分子（如芳香化合物和烯烴）等電子密度高的化合物產(chǎn)生吸附。石英玻璃因金屬雜質(zhì)含量極小，表面不存在或很少存在酸化點(diǎn)，與普通玻璃相比具有天然惰性。

普通玻璃和石英玻璃的羥基是構(gòu)成氫鍵型吸附的主要因素。表面羥基之間氧原子的距離大于0.31nm時(shí)，不能在兩個(gè)羥基之間形成氫鍵。這類(lèi)羥基的活性最大，對(duì)一些電子云密度高的化合物會(huì)產(chǎn)生吸附。

氫和氧相距0.24～0.28nm時(shí)容易形成氫鍵，大約50%的表面羥基彼此相互作用形成氫鍵。這種已形成氫鍵的羥基活性很小，幾乎不再起自由羥基的作用，吸附在表面羥基的水也能對(duì)電子云密度高的化合物產(chǎn)生吸附，其活性與自由表面羥基相似。加熱到165℃能把物理吸附水趕走，在400℃左右會(huì)使羥基脫水而成氧橋。這時(shí)若把二氧化硅冷卻并暴露于水蒸氣中，可以再恢復(fù)形成硅醇基，加熱到400℃以上時(shí)再冷卻吸濕羥基恢復(fù)的數(shù)量要減少，加熱到800℃時(shí)二氧化硅表面羥基消失不再恢復(fù)。

表面的硅氧橋是氫鍵結(jié)合中的質(zhì)子受體，對(duì)醇類(lèi)分子產(chǎn)生吸附并有較強(qiáng)的范德華力。由于在普通玻璃和石英玻璃表面不同程度存在金屬氧化物、游離羥基和硅氧橋，它們以不同形式會(huì)與被分離物質(zhì)產(chǎn)生一定吸附作用。

二、毛細(xì)管柱的拉制：

1、普通玻璃毛細(xì)管柱的拉制：

目前普通玻璃毛細(xì)管柱已很少使用，但大內(nèi)徑毛細(xì)管柱（0.75mm）必須用普通玻璃材料。

普通玻璃毛細(xì)管拉制機(jī)由計(jì)算機(jī)控制，外徑為4～10mm、內(nèi)徑為2～6mm的普通玻璃原料管由普通玻璃毛細(xì)管拉制機(jī)的送料輪送入溫度為650～850℃加熱爐中軟化，然后拉伸輪以較快的速度驅(qū)動(dòng)已軟化的玻璃管，使之變細(xì)成為需要的毛細(xì)管，再在彎曲電熱管中加熱至550～650℃而燒成盤(pán)管，最后纏繞到轉(zhuǎn)鼓上。

控制送料輪和拉伸輪的轉(zhuǎn)速比可以拉制不同內(nèi)徑的毛細(xì)管。值得注意的是，所用普通玻璃原料管內(nèi)外徑粗細(xì)不均，加熱爐和彎管爐的溫度波動(dòng)，送料輪和拉伸輪的轉(zhuǎn)速比過(guò)大，都會(huì)引起拉制毛細(xì)管內(nèi)徑不均勻。普通玻璃毛細(xì)管拉制機(jī)拉出的毛細(xì)管內(nèi)徑不均勻性在±3%～±5%之間。

2、石英玻璃毛細(xì)管柱的拉制：

石英玻璃比普通玻璃溶點(diǎn)高，不能用普通玻璃毛細(xì)管拉制機(jī)拉制，要用石英玻璃毛細(xì)管拉制機(jī)拉制。將石英原料管在石墨爐中加熱到1900～2000℃才能拉制出薄壁毛細(xì)管。如果石英玻璃的表面被污染或受潮，強(qiáng)度會(huì)下降而易破損，所以拉出的石英玻璃毛細(xì)管必須立即通過(guò)盛有耐高溫聚合物溶液（通常為聚酰亞胺）的容器，然后通過(guò)加熱爐烘干，使毛細(xì)管外表敷上一層保護(hù)膜，最后將拉好的毛細(xì)管纏繞到轉(zhuǎn)鼓上。

目前拉制的石英玻璃毛細(xì)管內(nèi)徑為0.1～0.5mm，壁厚＜0.05mm，作為毛細(xì)管外涂層材料的聚酰亞胺最高使用溫度為350℃。近年來(lái)出現(xiàn)了鋁涂層的石英玻璃毛細(xì)管，耐高溫400～480℃，可用于高級(jí)烷烴（大于100個(gè)碳原子）和甘油三脂類(lèi)的分離。

原料管拉制前依次用50%HNO3、5%HF水溶液和蒸餾水洗滌，最后用丙酮沖洗，放置干燥。

拉制后的毛細(xì)管在涂漬前用蒸餾水、丙酮和溶解固定液的溶劑沖洗，N₂吹干。

三、毛細(xì)管柱內(nèi)表面的改性：

普通玻璃和石英玻璃表面存在的硅醇基吸附電子密度高的化合物，硅氧橋的離子特征作為質(zhì)子接受體形成氫鍵而吸附易給質(zhì)子的化合物，普通玻璃表面存在的金屬離子造成更嚴(yán)重的吸附和催化作用，會(huì)使高溫下的固定液分解而流失，因此，在涂漬固定液前必須對(duì)毛細(xì)管柱內(nèi)表面進(jìn)行處理，以改變化學(xué)和物理性能提高表面對(duì)固定液的濕潤(rùn)性。

濕潤(rùn)性是指液體浸潤(rùn)固體表面的能力，這種能力通過(guò)接觸角來(lái)衡量。接觸角是指液體界面的切線與固體表面的夾角。當(dāng)接觸角為零時(shí)，液體完全濕潤(rùn)固體表面，易于涂漬成均勻的薄膜。反之，當(dāng)接觸角增大時(shí)，液體覆蓋固體表面的能力降低，液體能否浸潤(rùn)固體表面取決于液體的內(nèi)聚力和固體表面的能量。液體的內(nèi)聚力用其表面張力表示，固體的表面能通過(guò)表面自由能表示。當(dāng)液體的表面張力大于某一固體表面的臨界表面張力時(shí)，此液體在固體表面上的接觸角大于零。光滑干凈玻璃的臨界表面張力＜3×10ˉ⁴N/cm，大多數(shù)固定液的表面張力為5×10ˉ⁴N/cm，這說(shuō)明大多數(shù)固定液對(duì)玻璃表面不濕潤(rùn)。要制作有效的毛細(xì)管柱，必須對(duì)普通玻璃管和石英玻璃管內(nèi)表面進(jìn)行粗糙化、化學(xué)和物理改性，使它們的表面能增大，提高臨界表面張力。

1、毛細(xì)管柱內(nèi)表面的粗糙化：

毛細(xì)管柱內(nèi)表面的粗糙化方法有表面腐蝕法和表面沉積惰性微粒物質(zhì)法。表面腐蝕法只用于普通玻璃毛細(xì)管柱，不適用于石英玻璃柱，因腐蝕后的石英玻璃柱壁太薄，易于脆斷。

（1）表面腐蝕法：

1）氯化氫刻蝕法：

將干燥的氯化氫氣體通入普通玻璃柱，用小火把柱兩端封住，在300～400℃下加熱3～12h， 可在毛細(xì)管柱內(nèi)表面形成有規(guī)則排列的氯化鈉晶體粗糙層。

2）氟化氫刻蝕法：

用氟化氫在高溫下使普通玻璃表面形成二氧化硅晶須，其表面積是光滑玻璃的上千倍。一般不直接使用氟化氫氣體，通常用2－氯－1，1，2－三氟乙基甲基醚或二氟化銨充滿(mǎn)毛細(xì)管柱，把柱兩端封住，然后加熱一段時(shí)間，2－氯－1，1，2－三氟乙基甲基醚或二氟化銨放出氟化氫，使玻璃表面產(chǎn)生高密度須狀物。晶須的粗細(xì)和長(zhǎng)度取決于試劑濃度、溫度和反應(yīng)時(shí)間。刻蝕溫度低于250℃不會(huì)形成晶須。刻蝕溫度在400℃，試劑濃度在2%～10%，24 h后晶須生成完全。

（2）表面沉積惰性微粒物質(zhì)法：

1）石墨化碳黑沉積法：

把石墨化碳黑制成膠體溶液涂漬在毛細(xì)管柱內(nèi)表面，石墨化碳黑會(huì)牢固地粘附在柱內(nèi)表面上，各種溶劑都沖洗不掉。

可適應(yīng)各種類(lèi)型的固定液，但是不能涂漬厚液膜的固定液。

2）氯化鈉微晶沉積法：

將氯化鈉制成飽和甲醇溶液，然后加入1，1，1－三氯乙烷或三氯甲烷，使之成為膠體溶液。將此溶液通過(guò)毛細(xì)管柱，待溶劑蒸發(fā)后再涂第二次，這樣反復(fù)四次以上，最后將毛細(xì)管柱加熱至350℃保溫1h。

3）碳酸鋇沉積法：

在毛細(xì)管柱內(nèi)表面涂以氫氧化鋇溶液，然后通入二氧化碳?xì)怏w除去溶劑，可在毛細(xì)管柱內(nèi)表面生成碳酸鋇層。

由于碳酸鋇形成較強(qiáng)的活化點(diǎn)，去活困難，對(duì)某些固定液熱穩(wěn)定性差。

4）二氧化硅沉積法：

將SiO₂粉末（＜1μm）在300℃加熱3h，然后以CHCl₃和二氧六環(huán)為溶劑配成6～8mg/mL SiO₂混合液，超聲1～1.5h使SiO₂分散成均勻的懸浮液。將此懸浮液吸入用CHCl₃濕潤(rùn)過(guò)的毛細(xì)管柱至10%柱長(zhǎng)后，用N₂流使懸浮液通過(guò)毛細(xì)管柱，再用低流速N₂趕走溶劑即可完成SiO₂涂層，達(dá)到覆蓋表面活性基團(tuán)和粗糙化的雙重目的。

適合涂漬極性較大的固定液。

2、毛細(xì)管柱內(nèi)表面的羥基化：

在毛細(xì)管柱內(nèi)表面去活處理前，無(wú)論是普通玻璃柱還是石英玻璃柱都要經(jīng)過(guò)酸處理，目的是使毛細(xì)管柱內(nèi)表面增加硅醇基，在下一步的去活化中降低或消除玻璃種類(lèi)的影響，從而制備出重現(xiàn)性好的毛細(xì)管柱。

（1）普通玻璃毛細(xì)管柱的瀝取：

普通玻璃毛細(xì)管柱的瀝取是用酸或堿把柱內(nèi)表面的金屬離子除去，使玻璃表面形成豐富的硅醇基。

堿瀝取時(shí)玻璃表面被腐蝕形成多孔層，用酸瀝取能得到較為平滑的表面，通常用酸瀝取。在硫酸、硝酸、磷酸、草酸和鹽酸中，鹽酸效果最好，不會(huì)在二氧化硅表層中留下殘酸，合適的鹽酸濃度為18%。

酸瀝取玻璃表面是用氫離子取代金屬離子，即將玻璃表層和表層上稍微深層的金屬離子遷移出來(lái)。用負(fù)壓法將酸溶液吸入毛細(xì)管柱中，然后把柱緩慢加熱，使柱中的鹽酸溶液溢流出一部分，待冷到室溫后柱內(nèi)有一段是空的，在真空條件下把柱兩端封住，繼續(xù)加熱。在150℃達(dá)到中等程度瀝取，若需深度瀝取可加熱到175℃。瀝取后的毛細(xì)管柱應(yīng)立刻進(jìn)行洗滌，洗滌一般用0.2%～1%的鹽酸或水，目的是除去濃鹽酸溶液和瀝取出來(lái)的金屬離子。洗滌后的毛細(xì)管柱通以干燥N₂，置于約250℃下保溫2～4 h，使柱內(nèi)的水汽和酸氣徹底除去。

（2）石英玻璃毛細(xì)管柱的水熱處理：

石英玻璃毛細(xì)管柱的水熱處理是在高溫下使柱內(nèi)表面充分羥基化。石英玻璃柱因在高溫下拉制，表面羥基含量很少，約0.2/nm²，這樣少的羥基不易去活處理，水熱處理后獲得的豐富羥基對(duì)涂漬極性固定液十分重要。

通常采用酸進(jìn)行處理。將2%的鹽酸溶液充入毛細(xì)管柱至25%柱長(zhǎng)后，以5cm/s的速度使鹽酸溶液向前移動(dòng)至柱另一端流出溶液，用丁烷/氧火焰把柱兩端封住，再把毛細(xì)管柱放入恒溫箱中在200℃保溫6h。然后再一次充以2%的鹽酸溶液至25%柱長(zhǎng)后，以1cm/s的速度把鹽酸溶液趕出毛細(xì)管柱，最后將毛細(xì)管柱抽真空并在230℃保溫1h。

3、毛細(xì)管柱內(nèi)表面的惰性化：

毛細(xì)管柱內(nèi)表面的粗糙化可使固定液液膜穩(wěn)定，但也使柱內(nèi)表面的活性增加，對(duì)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(wú)論是普通玻璃柱還是石英玻璃柱都要進(jìn)行惰性化處理。目前應(yīng)用的惰性化處理方法是使用有機(jī)聚合物和硅烷化試劑處理柱內(nèi)表面，應(yīng)用最多的是后者。

（1）有機(jī)聚合物處理：

最早是使用聚乙二醇改性硅藻土色譜載體，后來(lái)用于改性毛細(xì)管柱內(nèi)表面取得了很好的效果。一般認(rèn)為去活機(jī)理是聚乙二醇在高溫下產(chǎn)生環(huán)氧烷結(jié)構(gòu)單元，然后開(kāi)環(huán)與毛細(xì)管柱內(nèi)表面的硅羥基發(fā)生鍵合反應(yīng)，形成一層橋式結(jié)構(gòu)的聚合物薄膜以掩蔽硅醇基的活性。聚乙二醇惰性化處理有靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)法。

1）靜態(tài)法：

靜態(tài)法是將6%的聚乙二醇的二氯甲烷溶液充入毛細(xì)管柱，趕凈溶劑后，將柱兩端封住，放入恒溫箱中在280℃保溫2～4h，最后洗去剩余的聚乙二醇。

2）動(dòng)態(tài)法：

動(dòng)態(tài)法是在載氣的攜帶下將聚乙二醇蒸氣與置于250℃的毛細(xì)管柱內(nèi)表面反應(yīng)12h。

（2）硅烷化試劑處理：

硅烷化是惰化毛細(xì)管柱內(nèi)表面羥基活性最有效的方法。其原理是硅烷化試劑的活潑基團(tuán)與毛細(xì)管柱內(nèi)表面的羥基反應(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)表面，有靜態(tài)法、動(dòng)態(tài)法、聚硅氧烷高溫降解法和全硅烷化等。

1）靜態(tài)法：

將硅烷化試劑用N₂以4～5cm/s的速度通過(guò)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。

2）動(dòng)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(guò)干燥的N₂將其循環(huán)流過(guò)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(dòng)態(tài)法不常用。

3）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)表面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。

4）全硅烷化：

目前全硅烷化的去活機(jī)理沒(méi)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(wèn)題，有不少爭(zhēng)論。

常用的全硅烷化試劑有氯硅烷類(lèi)、硅氨烷類(lèi)、硅氧烷類(lèi)和聚硅氧烷類(lèi)等。

①氯硅烷類(lèi)：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(lèi)：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。

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(lèi)固定液。

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(lèi)固定液（如OV－61）。

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(lèi)固定液（如從OV－61至OV－17）。

③硅氧烷類(lèi)：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。

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(dòng)態(tài)法涂漬，移動(dòng)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(guò)的毛細(xì)管柱適用于涂漬非極性固定液。

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。

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(dòng)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(mǎn)意。

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(dòng)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(kāi)，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(lèi)：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。

聚甲基氫基硅氧烷俗稱(chēng)含氫硅油。硅烷化方法是將石英玻璃毛細(xì)管柱以動(dòng)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(wèn)題。用這種試劑處理的柱子只適用于涂漬非極性固定液。

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(rùn)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(dòng)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。

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(mǎn)意的效果。

四、毛細(xì)管柱固定液的涂漬：

毛細(xì)管柱固定液的涂漬方法有靜態(tài)法、動(dòng)態(tài)法和交聯(lián)鍵合法。

1、靜態(tài)法：

操作時(shí)，把固定液的稀溶液（0.2%～2%）用真空泵吸入毛細(xì)管柱中，一端封口，從另一端抽真空，在低于溶劑沸點(diǎn)10～15℃的恒溫條件下使溶劑慢慢蒸發(fā)，這樣在柱內(nèi)壁上留下一層薄薄的液膜。靜態(tài)法涂漬中，毛細(xì)管口的密封是關(guān)鍵問(wèn)題，溶劑與封口的交界面不能有氣泡，否則將會(huì)把柱內(nèi)的部分或全部涂漬固定液帶出柱外。

為了縮短涂漬時(shí)間，選用溶劑時(shí)除了考慮對(duì)固定液的溶解性外，還應(yīng)盡量選用揮發(fā)性強(qiáng)的。如一支長(zhǎng)20m、內(nèi)徑0.3mm的毛細(xì)管柱在室溫下蒸發(fā)，若用二氯甲烷作溶劑需要15h，而選用戊烷只需要8h。

為了加快溶劑的揮發(fā)速度，建立了所謂自由逸出靜態(tài)法涂漬，即在高于溶劑沸點(diǎn)75℃或80℃的恒溫條件下進(jìn)行，不需抽真空，使溶劑自由揮發(fā)。蒸發(fā)溶劑時(shí)，在毛細(xì)管柱尾接上一根緩沖柱以增加阻力。

靜態(tài)法涂漬重現(xiàn)性好，柱效高，液膜厚度能準(zhǔn)確計(jì)算，適用于表面張力較大或粘稠的固定液，但不適用于粘度低的固定液。

2、動(dòng)態(tài)法：

動(dòng)態(tài)法涂漬固定液是用高壓惰性氣體推動(dòng)固定液溶液通過(guò)毛細(xì)管柱，在柱內(nèi)壁上留下一層液膜。

固定液的濃度一般10%～20%，根據(jù)固定液粘度和極性不同選擇二氯甲烷或丙酮作溶劑。操作時(shí)，在毛細(xì)管柱尾接上一根與柱內(nèi)徑相同、長(zhǎng)度約10m的緩沖柱，以免溶液走到柱尾時(shí)速度發(fā)生變化。將緩沖柱的另一端插入固定液溶液中，用高壓N₂在嚴(yán)格控制流速條件下將固定液壓人毛細(xì)管柱內(nèi)。當(dāng)溶液到達(dá)柱體積的1/5～1/10時(shí)，將插入固定液溶液中的毛細(xì)管柱拉起離開(kāi)液面，用N₂推動(dòng)溶液的液柱向前移動(dòng)，速度為2～6cm/s，不得超過(guò)10cm/s。涂完后毛細(xì)管柱繼續(xù)通N₂3～4h，以完全除去溶劑。

動(dòng)態(tài)法涂漬速度快，但常得不到均勻的液膜，重復(fù)性較差，柱效比靜態(tài)法低。

3、交聯(lián)鍵合法：

毛細(xì)管柱的交聯(lián)鍵合是指將涂漬在毛細(xì)管柱內(nèi)表面的固定液通過(guò)分子間的共價(jià)連接（交聯(lián)），或與毛細(xì)管柱內(nèi)表面連接（鍵合），使液膜穩(wěn)定性得到提高的制備技術(shù)。交聯(lián)鍵合可通過(guò)固定液的縮合或固定液柱壁上的硅醇基反應(yīng)形成Si－O－Si鍵，或聚硅氧烷上的甲基或乙烯基經(jīng)引發(fā)劑引發(fā)產(chǎn)生Si－C－C－Si（即碳與碳間形成鍵）反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

（1）加熱縮合法：

1）原理：涂漬在毛細(xì)管柱內(nèi)表面的端羥基固定液在加熱過(guò)程中與玻璃表面的硅醇基產(chǎn)生縮合鍵合而實(shí)現(xiàn)交聯(lián)固化。

2）方法：將含有一定數(shù)量交聯(lián)劑的端羥基固定液涂漬在毛細(xì)管柱上后，用N₂吹5min，然后把柱兩端封住，在恒溫箱中60℃保持1h，打開(kāi)柱兩端并將柱子裝在色譜儀上，在約0.4bar壓力下通H₂沖洗，以1℃/min速度升至280℃保持6h，即可完成交聯(lián)固化。這種交聯(lián)固化可形成大分子網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可提高柱子的熱穩(wěn)定性。例如非極性固定液通過(guò)甲基三乙基硅氧烷的縮合固化，可使柱子使用溫度提高到380～390℃。

3）常用交換劑：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。

4）應(yīng)用：適用于端羥基固定液，能得到熱穩(wěn)定性和惰性都很好的毛細(xì)管柱。

（2）原位自由基引發(fā)法：

1）原理：主要是通過(guò)不同自由基母體，如過(guò)氧化合物、偶氮化合物、臭氧和γ幅射誘導(dǎo)等產(chǎn)生的自由基與聚合物鏈形成Si－C－C－Si鏈段交聯(lián)結(jié)構(gòu)。

2）方法：將引發(fā)劑按一定比例與固定液混合配成涂漬液，按靜態(tài)法或動(dòng)態(tài)法涂漬毛細(xì)管柱，將柱兩端封住后放在色譜儀柱溫箱內(nèi)以41℃/min速度升至適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間進(jìn)行交聯(lián)固化。

對(duì)液體引發(fā)劑的交聯(lián)方法是先按常規(guī)方法涂漬毛細(xì)管柱，涂好后將N₂通入引發(fā)劑液體，把引發(fā)劑蒸氣帶入毛細(xì)管柱約2h，然后按與上述相同的條件交聯(lián)。對(duì)蒸氣壓較低的液體引發(fā)劑可直接加到固定液中。

3）常用引發(fā)劑：

①過(guò)氧化物引發(fā)劑：過(guò)氧化苯甲酰、過(guò)氧化二異丙苯、過(guò)氧化叔丁基和過(guò)氧化2，4－二氯苯甲酰。

過(guò)氧化苯甲酰和過(guò)氧化2，4－二氯苯甲酰都很活潑，可在較低的溫度下進(jìn)行交聯(lián)。缺點(diǎn)是會(huì)產(chǎn)生極性強(qiáng)的分解產(chǎn)物，改變固定液極性，在甲基聚硅氧烷固定液中溶解度小，容易引起交聯(lián)后的液膜不均勻。過(guò)氧化2，4－二氯苯甲酰的分解溫度比過(guò)氧化苯甲酰低，是值得推薦的引發(fā)劑。

過(guò)氧化二異丙苯和過(guò)氧化叔丁基分解溫度高，反應(yīng)活性小。但它們的分解產(chǎn)物為中性，對(duì)固定液和柱極性影響不大。

②偶氮化合物引發(fā)劑：偶氮叔丁烷、偶氮叔辛烷、偶氮異丁氰和偶氮叔十二烷。

多種極性和非極性固定液都可由偶氮引發(fā)交聯(lián)，對(duì)固定液不會(huì)發(fā)生氧化，副產(chǎn)物對(duì)柱極性沒(méi)有影響。

效果最好的是偶氮叔丁烷和偶氮叔辛烷。

③臭氧引發(fā)劑：

對(duì)OV－1、SE－33、SE－54和OV－215等固定液只需室溫即可交聯(lián)固化，對(duì)SE－30、OV－1701、SE－52和甲基氰丙基聚硅氧烷等固定液需在50～150℃交聯(lián)。

適用于中等極性和非極性固定液的引發(fā)交聯(lián)，也適用于含有甲苯基或乙烯基固定液的引發(fā)交聯(lián)。但由于臭氧要滲透到固定液中才能引發(fā)交聯(lián)，適用于薄膜毛細(xì)管柱的交聯(lián)。為減少柱子浪費(fèi)，柱子可先經(jīng)過(guò)評(píng)價(jià)，選質(zhì)量好的再通臭氧交聯(lián)。這種方法重復(fù)性好，設(shè)備簡(jiǎn)單，無(wú)殘留副產(chǎn)物。

4）應(yīng)用：是廣為應(yīng)用的一類(lèi)交聯(lián)方法。

（3）交聯(lián)鍵合法特點(diǎn)：

1）增大粘度，減小柱流失，提高毛細(xì)管柱使用溫度，使原來(lái)線性的固定液分子變成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。制備好后，用溶劑把未交聯(lián)的低分子物質(zhì)洗去，提高了固定液的熱穩(wěn)定性。

2）抗溶劑沖洗，有利于毛細(xì)管柱內(nèi)污染物的清除。

3）防止固定液在毛細(xì)管柱中脫落，允許注入大體積稀溶液，不會(huì)造成柱超載。

4）固定液交聯(lián)形成的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)阻止固定液熱重排。

五、毛細(xì)管柱的老化：

毛細(xì)管柱的老化方法與填充柱相同。

   

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