疏水作用色譜用球狀交聯(lián)聚乙烯醇的制備

    疏水作用色譜是70年代興起的一種新型的純化分離模式,目前已成為分離純化生物大分子的有效手段之一[1,2]｡疏水作用色譜填料對色譜分離效果至關(guān)重要｡球狀交聯(lián)聚乙烯醇(PVA)作為疏水作用色譜固定相具有一定的機(jī)械強(qiáng)度,能承受較高的柱壓,有良好的化學(xué)穩(wěn)定性,不溶于水及有機(jī)溶劑,不受微生物影響,pH值使用范圍廣且與生物大分子有很好的相容性｡因此,以聚乙烯醇為基質(zhì)的固定相是一種新型高效的疏水作用色譜固定相,可應(yīng)用于高效液相色譜,分離､純化生物活性蛋白質(zhì)等大分子物質(zhì),是今后疏水色譜填料的一個(gè)發(fā)展方向｡

球狀聚乙烯醇顆粒的制備是球狀聚乙烯醇疏水作用色譜固定相制備的關(guān)鍵之一｡筆者對PVA水溶液含量､甲醛用量､表面活性劑配伍和用量､油水體積比､反應(yīng)溫度及攪拌速度等工藝影響因素進(jìn)行了研究和探索,以聚乙烯醇為原料采用懸浮聚合法成功地制備了具有一定機(jī)械強(qiáng)度､粒度和孔徑的球狀交聯(lián)聚乙烯醇顆粒｡

1 實(shí)驗(yàn)

1.1 主要儀器和試劑

儀器:數(shù)字溫度控制儀(上海醫(yī)用儀表廠),增力電動攪拌機(jī)(上海標(biāo)本模型廠),標(biāo)準(zhǔn)磨口玻璃儀器｡試劑:PVA19-99(工業(yè)品,廣西維尼綸集團(tuán)公司),其余甲醛､span-80､碘､硫酸､亞硫酸氫鈉和油酸鈉均為AR級化學(xué)試劑｡

1.2 球狀交聯(lián)聚乙烯醇的制備

將溶解好的聚乙烯醇､一定量的表面活性劑和變壓器油注入500ml的三口燒瓶中,調(diào)節(jié)水浴溫度為88~90℃,在一定的轉(zhuǎn)速下分散15min后,加入一定量的甲醛和濃H2SO4,反應(yīng)1h｡將水浴溫度提高到94℃,繼續(xù)反應(yīng)1h｡傾出變壓器油,先用丙酮抽提球粒中殘留的變壓器油,然后再用水抽提｡將球粒在90℃烘干備用｡

1.3 縮醛化度的測定[3]

將干燥球粒在硫酸溶液中加熱蒸餾,用NaH-SO₃溶液吸收甲醛,以淀粉溶液作指示劑,碘酒溶液進(jìn)行滴定｡

2結(jié)果與討論

2.1 水溶液中聚乙烯醇含量與成球的關(guān)系

水溶液中聚乙烯醇含量對成球有著重要的影響｡當(dāng)PVA含量較低時(shí),水分含量較大,隨著水分的大量蒸發(fā),易形成結(jié)構(gòu)松散､機(jī)械強(qiáng)度低的球粒;PVA含量較高時(shí),粘度大,分散困難,容易結(jié)塊,固定其它優(yōu)惠條件(下同)對水溶液中PVA的含量與成球質(zhì)量的關(guān)系進(jìn)行了觀察,有關(guān)實(shí)驗(yàn)結(jié)果列于表1｡結(jié)果表明水溶液PVA含量以15%為好｡

2.2 表面活性劑與成球的關(guān)系

在反應(yīng)體系中加入適當(dāng)?shù)谋砻婊钚詣?/SPAN>,可以調(diào)節(jié)PVA漿料和油相間界面張力的大小｡將非離子型表面活性劑與離子型表面活性劑聯(lián)合使用時(shí),兩者交替地被吸附在分散液滴表面上,形成了堅(jiān)實(shí)的界面膜,從而提高了乳化液的穩(wěn)定性｡經(jīng)過反復(fù)實(shí)驗(yàn),采用油酸鈉和span-80聯(lián)合使用效果最好(見表2)｡

 2.3 甲醛用量與成球的關(guān)系

甲醛的用量直接影響著縮醛反應(yīng)的進(jìn)行｡當(dāng)縮醛化度為30%時(shí),顆粒有較好的機(jī)械強(qiáng)度和硬度,也有利于后面功能化反應(yīng)的進(jìn)行｡在優(yōu)惠條件下進(jìn)行懸浮聚合,縮醛化度與甲醛用量的關(guān)系如附圖｡附圖 縮醛化度與甲醛用量的關(guān)系

2.4 油水體積比､攪拌速度與成球的關(guān)系

油水體積比和攪拌速度太小,聚乙烯醇漿料難以被完全分散,聚乙烯醇液滴容易重新粘合在一起｡隨著油水比和轉(zhuǎn)速增大,液滴之間碰撞的幾率較少,可以獲得比較均勻的球狀顆粒｡實(shí)驗(yàn)所得顆粒粒徑的分布與油水體系比及攪拌速度的關(guān)系如表3所示｡

2.5 溫度的選擇

縮醛化反應(yīng)溫度升高，有利于加快反應(yīng)速度，但溫度太高，體系粘度下降，聚乙烯醇液滴碰撞幾率增加，有絮凝膠產(chǎn)生。當(dāng)反應(yīng)為85°C以下時(shí)，聚乙烯醇的縮醛化程度不高，耐熱水性能也不夠好，會有大量的聚乙烯醇漿料粘在反應(yīng)器壁及攪拌器上。因此本實(shí)驗(yàn)確定以88°C為縮醛化反應(yīng)溫度｡縮醛化交聯(lián)后的顆粒通過升高溫度到92~96℃再固定化一段時(shí)間,蒸發(fā)顆粒內(nèi)的水分,增加顆粒的機(jī)械強(qiáng)度和產(chǎn)生一定的孔容｡

3 結(jié)論

本實(shí)驗(yàn)對球狀交聯(lián)聚乙烯醇制備的工藝條件進(jìn)行了探索｡將50ml15%的聚乙烯醇水溶液分散在300ml的變壓器油中,加入3.0g油酸鈉和5.0mlspan-80作表面活性劑,以濃硫酸作催化劑,用10ml甲醛溶液作交聯(lián)劑,在88℃的反應(yīng)溫度和400r/min的條件下進(jìn)行懸浮聚合,制備得到了縮醛化度為30%的球狀聚乙烯醇顆粒,其中粒徑為0.24~0.35mm者約占80%｡

參考文獻(xiàn):

[1] W Noppe, I Hansses, M De Cuyper. Simple two –step procedure for preparation of highly active pure equine milk lysozy me[J]. J Chromatogr A,1996,719:327~331.

[2] 白泉,衛(wèi)引茂,耿信篤.胍變及脲變α 淀粉酶的研究[J] 色譜,1997,15(4):284~287.

[3] 鄒洲平.聚乙烯醇縮甲醛膠中游離甲醛測定方法探討[J] 新疆化工,1999,1:49~50.

[4] 朱和輝.苯基聚乙烯醇疏水色譜填料的制備及其在大分子分離中的應(yīng)用[D] 華南理工大學(xué)碩士論文,1999:21.