CN114350045B

CN114350045B - 用于荧光定量pcr仪的耐高温热盖及其成型方法

Info

Publication number: CN114350045B
Application number: CN202110393930.8A
Authority: CN
Inventors: 章贤骏; 凌建鸿; 朱杰; 孙琦
Original assignee: Hangzhou Anyu Technologies Co ltd
Current assignee: Hangzhou Anyu Technologies Co ltd
Priority date: 2021-04-13
Filing date: 2021-04-13
Publication date: 2022-08-30
Anticipated expiration: 2041-04-13
Also published as: CN114350045A

Abstract

本发明公开了一种用于荧光定量PCR仪的耐高温热盖及其成型方法；其成型方法为：将各成分按重量份比例在室温下搅拌混合均匀，得到混合料；将混合料置于预处理后的成型模具中进行微波振动15～25min，停机9～12h后，将装有混合料的成型模具逐渐加热至170～180℃固化，然后在常温下固化3～6天，离型，根据所需厚度调整各成分的重量份，切割成所需规格，使用硬度平板砂光及抛光设备，进行砂光抛光加工，得到耐高温热盖。上述成分中包括改性环氧树脂，其为23‑O‑乙酰基‑升麻新醇木糖苷改性环氧树脂。制得耐高温热盖具有优良的耐热性与耐热稳定性，同时具有较好的耐冲蚀磨损性能。

Description

用于荧光定量PCR仪的耐高温热盖及其成型方法

技术领域

本发明属于生物学检测技术领域，特别涉及一种用于荧光定量PCR仪的耐高温热盖及其成型方法。

背景技术

实时荧光定量PCR技术能实现对DNA模板的定量分析，对分子生物学研究和医学研究等具有重要意义。PCR是利用DNA在体外95℃高温时变性会变成单链，低温(通常是60℃左右)时引物与单链按碱基互补配对的原则结合，再调温度至DNA聚合酶最适反应温度(72℃左右)，DNA聚合酶沿着磷酸到五碳糖的方向合成互补链；PCR的实施一般需要依赖PCR仪对各反应阶段的温度和加热时长进行控制。

早期PCR仪没有热盖，为了避免PCR反应液蒸发，会将石蜡油或矿物油加入至反应液中；然而当反应完成后，不容易将石蜡油清楚干净；为了防止PCR高温反应中试液向上挥发，PCR仪一般通过在PCR孔板上方覆盖上加热单元，以上方高温减少试液的挥发，避免蒸发的水汽在管盖上凝结；反应液中，有一部分水分不会在管盖上凝结，而是变为蒸汽留在管内；因此用于PCR仪中的热盖材料是研发人员研究的热点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有优良耐热性与耐热稳定性以及具有较好耐冲蚀磨损性等综合性能良好的耐高温热盖。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种耐高温热盖，其原材料包括改性环氧树脂；

上述改性环氧树脂为23-O-乙酰基-升麻新醇木糖苷改性环氧树脂。

本发明采用23-O-乙酰基-升麻新醇木糖苷改性环氧树脂制得改性环氧树脂，其可能将柔性链键合到致密的环氧树脂交联网络中，形成柔性与刚性相间的分子结构，进而改善环氧树脂的物理化学性能；将该环氧树脂作为耐高温热盖的原材料，进而提高了耐高温热盖的玻璃化转变温度，即使其具有优良的耐热性能；同时该高温热盖能够承受较高的耐热极限冲击，具有优良的耐热稳定性，从而提高了热盖的使用寿命；除此之外，该环氧树脂与其他成分相互作用，提高了该耐高温热盖的耐冲蚀磨损性能，使耐高温热盖具有优良的机械性能，在荧光定量PCR仪中具有广泛的应用。

优选地，耐高温热盖的原材料还包括聚乙烯树脂、石英粉、固化剂、硅烷偶联剂、分散剂。

优选地，按重量份计，改性环氧树脂为10～20份、聚乙烯树脂为15～25份、石英粉为3～7份、固化剂为2～5份、硅烷偶联剂为3～6份、分散剂为2～4份。

优选地，固化剂为2-甲基戊二胺、六亚甲基四胺或4,4-二氨基二苯砜中的一种。

优选地，硅烷偶联剂为KH-550、KH-560或KH-570中的一种。

本发明还公开了改性环氧树脂在提高耐高温热盖耐热性能中的用途。

本发明还公开了一种耐高温热盖的成型方法。

本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：

一种耐高温热盖的成型方法，包括以下步骤：

将各成分按重量份比例在室温下搅拌混合均匀，得到混合料；

将上述混合料置于预处理后的成型模具中进行微波振动15～25min，停机9～12h后，将装有混合料的成型模具逐渐加热至170～180℃固化，然后在常温下固化3～6天，离型，根据所需厚度调整各成分的重量份，切割成所需规格，使用硬度平板砂光及抛光设备，进行砂光抛光加工，得到耐高温热盖。

优选地，成型模具预处理为在成型模具型腔内涂一次离型剂，干燥10～20min后使用，以使材料更易离型。

优选地，固化时间为8～12h。

优选地，耐高温热盖上安装有控制热盖温度的加热膜。

本发明还公开了耐高温热盖在制备荧光定量PCR仪中的用途。

本发明由于采用23-O-乙酰基-升麻新醇木糖苷改性环氧树脂制得改性环氧树脂，将其作为热盖的成分而制得耐高温热盖，因而具有如下有益效果：23-O-乙酰基-升麻新醇木糖苷可能将柔性链键合到致密的环氧树脂交联网络中，形成柔性与刚性相间的分子结构，进而改善环氧树脂的物理化学性能，并将该环氧树脂作为耐高温热盖的原材料，进而提高了耐高温热盖的玻璃化转变温度，即使其具有优良的耐热性能，同时该该高温热盖能够承受较高的耐热极限冲击，具有优良的耐热稳定性，从而提高了热盖的使用寿命；除此之外，该环氧树脂与其他成分相互作用，提高了该耐高温热盖的耐冲蚀磨损性能，使耐高温热盖具有优良的机械性能。因此，本发明是一种具有优良耐热性与耐热稳定性以及较好耐冲蚀磨损性能等综合性能良好的耐高温热盖。

附图说明

图1为实施例2中改性前后环氧树脂E51的红外谱图；

图2为耐高温热盖的玻璃化转变温度；

图3为耐高温热盖的耐热极限冲击次数；

图4为耐高温热盖的冲蚀率；

图5为耐高温热盖的吸水率。

具体实施方式

本发明一些具体的实施例中，改性环氧树脂的制备方法如下：

按重量份计，将50～60份环氧树脂置于温度为50～65℃的磁力搅拌器中搅拌20～30min，然后加入15～25份4-4-二氨基二苯砜粉末，搅拌均匀后置于超声仪中，在55～65℃下超声20～30min；然后将23-O-乙酰基-升麻新醇木糖苷置于磁力加热搅拌器中，升温至220～250℃至熔融状态；然后将其加入至上述环氧树脂中，其中23-O-乙酰基-升麻新醇木糖苷的添加量为环氧树脂重量的30～50％，在55～65℃下搅拌5～10min，放入真空干燥箱中抽真空5～10min，温度仍保持在55～65℃下，取出，迅速浇模，干燥，即得改性环氧树脂。

进一步地，环氧树脂为环氧树脂E44、环氧树脂E51或环氧树脂E52中的一种。

为了进一步提高耐高温热盖的耐热性能，同时使热盖具有较好的耐水性，采取的优选措施还包括：

将制得的耐高温热盖表面涂布含有7-羟基香豆素-3-羧酸乙酯的涂层，该涂层进一步提高了耐高温热盖的耐高温性能，同时使热盖具有较好的耐水性；原因可能是涂层中的各成分相互作用，7-羟基香豆素-3-羧酸乙酯可能改善各成分的相容性，然后将其均匀涂覆在热盖表面，该涂层可能与热盖具有较好的亲和性，进而提高了热盖的耐热性以及耐水性能，以延长其使用寿命。

进一步地，涂层的制备方法如下：

将端氨基苯砜酰胺表面活性剂(NH₂-C₆H₄-SO₂-C₆H₄-NH-[CO-C₆H₄-CO-NH-C₆H₄-SO₂-C₆H₄]_n-NH₂，n为10～15)，其中末端氨基基团与砜基基团的摩尔比为1:5～7，7-羟基香豆素-3-羧酸乙酯、大理石粉、聚砜酰胺(购自上海易汇生物科技有限公司)溶于极性溶剂中形成涂层溶液，然后将其采用窄缝模头工艺涂布在热盖表面，形成厚度为0.7～2μm。

更进一步地，端氨基苯砜酰胺表面活性剂的制备方法如下：

按1:1.01～1.2的摩尔比将间苯二甲酰氯与对苯二氨基二苯砜在二甲基亚砜溶剂中混合得到混合液后，在0～8℃的温度条件下缩聚反应30～120min，其中缩聚形成的聚合体还经过纯水洗涤、烘干等处理步骤，以制得端氨基苯砜酰胺表面活性剂，其中，反应开始时，间苯二甲酰氯与对苯二氨基二苯砜重量之和为混合液重量的6～15％。

更进一步地，本发明具体实施例中端氨基苯砜酰胺表面活性剂的制备方法如下：

按1:1.04的摩尔比将间苯二甲酰氯与对苯二氨基二苯砜在二甲基亚砜溶剂中混合得到混合液后，在3℃的温度条件下缩聚反应60min，经过纯水洗涤、烘干，以制得端氨基苯砜酰胺表面活性剂，其中，反应开始时，间苯二甲酰氯与对苯二氨基二苯砜重量之和为混合液重量的7％，其中末端氨基基团与砜基基团的摩尔比为1:7。

更进一步地，按重量份计，端氨基苯砜酰胺表面活性剂为0.5～1.5份，7-羟基香豆素-3-羧酸乙酯为0.1～0.5份，大理石粉为50～70份，聚酰亚胺为4～8份。

更进一步地，极性溶剂为二甲基甲酰胺或二甲基乙酰胺中的一种，其添加量为涂层溶液重量的75～85％。

以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：

实施例1：

一种改性环氧树脂的制备方法如下：

按重量份计，将50重量份环氧树脂E51置于温度为50℃的磁力搅拌器中搅拌20min，然后加入18重量份4-4-二氨基二苯砜粉末，搅拌均匀后置于超声仪中，在55℃下超声20min；然后将23-O-乙酰基-升麻新醇木糖苷置于磁力加热搅拌器中，升温至230℃至熔融状态；然后将其加入至上述环氧树脂中，其中23-O-乙酰基-升麻新醇木糖苷的添加量为环氧树脂重量的35％，在55℃下搅拌5min，放入真空干燥箱中抽真空5min，温度仍保持在55℃下，取出，迅速浇模，干燥，即得改性环氧树脂。

实施例2：

一种改性环氧树脂的制备方法如下：

按重量份计，将55份环氧树脂E51置于温度为60℃的磁力搅拌器中搅拌25min，然后加入23重量份4-4-二氨基二苯砜粉末，搅拌均匀后置于超声仪中，在60℃下超声25min；然后将23-O-乙酰基-升麻新醇木糖苷置于磁力加热搅拌器中，升温至235℃至熔融状态；然后将其加入至上述环氧树脂中，其中23-O-乙酰基-升麻新醇木糖苷的添加量为环氧树脂重量的40％，在60℃下搅拌8min，放入真空干燥箱中抽真空10min，温度仍保持在60℃下，取出，迅速浇模，干燥，即得改性环氧树脂。

实施例3：

一种耐高温热盖的成型方法，包括以下步骤：

按重量份计，将12重量份实施例1中的改性环氧树脂、15重量份聚乙烯树脂、3重量份石英粉、2.5重量份4,4-二氨基二苯砜、3.5重量份KH-570、2重量份HR-4006分散剂在室温下搅拌混合均匀，得到混合料；

在成型模具型腔内涂一次离型剂，并干燥10min后使用；将上述混合料置于预处理后的成型模具中进行微波振动15min，停机10h后，将装有混合料的成型模具逐渐加热至170℃固化8h，然后在常温下固化3天，离型，根据所需厚度调整各成分的重量份，切割成所需规格，使用硬度平板砂光及抛光设备，进行砂光抛光加工，得到耐高温热盖。

实施例4：

一种耐高温热盖的成型方法，包括以下步骤：

按重量份计，将12重量份实施例2中的改性环氧树脂、15重量份聚乙烯树脂、3重量份石英粉、2.5重量份4,4-二氨基二苯砜、3.5重量份KH-570、2重量份HR-4006分散剂在室温下搅拌混合均匀，得到混合料；

实施例5：

一种耐高温热盖的成型方法，其他步骤与实施例4相同，与实施例4不同的是：

按重量份计，将18重量份实施例2中的改性环氧树脂、20重量份聚乙烯树脂、7重量份石英粉、3.5重量份4,4-二氨基二苯砜、5.5重量份KH-570、3重量份HR-4006分散剂在室温下搅拌混合均匀，得到混合料。

实施例6：

一种耐高温热盖的成型方法，包括以下步骤：

按重量份计，将1.2重量份端氨基苯砜酰胺表面活性剂、0.2重量份7-羟基香豆素-3-羧酸乙酯、55重量份大理石粉、5.5重量份聚酰亚胺溶于二甲基甲酰胺溶剂中形成涂层溶液，其添加量为涂层溶液质量的75％，然后该涂层溶液采用窄缝模头工艺涂布在实施例3制得的热盖表面，得到耐高温热盖。

实施例7：

一种耐高温热盖的成型方法，包括以下步骤：

按重量份计，将0.8重量份端氨基苯砜酰胺表面活性剂、0.5重量份7-羟基香豆素-3-羧酸乙酯、60重量份大理石粉、6重量份聚酰亚胺溶于二甲基甲酰胺溶剂中形成涂层溶液，其添加量为涂层溶液质量的80％，然后该涂层溶液采用窄缝模头工艺涂布在实施例3制得的热盖表面，得到耐高温热盖。

实施例8：

一种耐高温热盖的成型方法，包括以下步骤：

按重量份计，将1.2重量份端氨基苯砜酰胺表面活性剂、0.2重量份7-羟基香豆素-3-羧酸乙酯、55重量份大理石粉、5.5重量份聚酰亚胺溶于二甲基甲酰胺溶剂中形成涂层溶液，其添加量为涂层溶液质量的75％，然后该涂层溶液采用窄缝模头工艺涂布在实施例4制得的热盖表面，得到耐高温热盖。

实施例9：

一种耐高温热盖的成型方法，包括以下步骤：

按重量份计，将1.2重量份端氨基苯砜酰胺表面活性剂、0.2重量份7-羟基香豆素-3-羧酸乙酯、55重量份大理石粉、5.5重量份聚酰亚胺溶于二甲基甲酰胺溶剂中形成涂层溶液，其添加量为涂层溶液质量的75％，然后该涂层溶液采用窄缝模头工艺涂布在实施例5制得的热盖表面，得到耐高温热盖。

对比例1：

一种耐高温热盖的成型方法，包括以下步骤：

按重量份计，将12重量份环氧树脂E51、15重量份聚乙烯树脂、3重量份石英粉、2.5重量份4,4-二氨基二苯砜、3.5重量份KH-570、2重量份HR-4006分散剂在室温下搅拌混合均匀，得到混合料；

对比例2：

一种耐高温热盖的成型方法，包括以下步骤：

按重量份计，将1.2重量份端氨基苯砜酰胺表面活性剂、55重量份大理石粉、5.5重量份聚酰亚胺溶于二甲基乙酰胺溶剂中形成涂层溶液，其添加量为涂层溶液质量的75％，然后该涂层溶液采用窄缝模头工艺涂布在实施例3制得的热盖表面，得到耐高温热盖。

对比例3

一种耐高温热盖的成型方法，包括以下步骤：

按重量份计，将1.2重量份端氨基苯砜酰胺表面活性剂、55重量份大理石粉、5.5重量份聚酰亚胺溶于二甲基乙酰胺溶剂中形成涂层溶液，其添加量为涂层溶液质量的75％，然后该涂层溶液采用窄缝模头工艺涂布在实施例4制得的热盖表面，得到耐高温热盖。

对比例4

一种耐高温热盖的成型方法，包括以下步骤：

按重量份计，将1.2重量份端氨基苯砜酰胺表面活性剂、55重量份大理石粉、5.5重量份聚酰亚胺溶于二甲基乙酰胺溶剂中形成涂层溶液，其添加量为涂层溶液质量的75％，然后该涂层溶液采用窄缝模头工艺涂布在实施例5制得的热盖表面，得到耐高温热盖。

试验例1：

1.改性环氧树脂的红外谱图测定

本试验采用红外光谱分析仪，测定固化后的环氧树脂官能团和改性环氧树脂官能团；固体粉末，KBr压片，测试波数范围为4000-500cm^-1。

图1为实施例2中改性前后环氧树脂E51的红外谱图。由图1可以看出，，相对于未改性的环氧树脂E51基体，在1743cm^-1附近出现C＝O的特征吸收峰，这说明得到了23-O-乙酰基-升麻新醇木糖苷改性环氧树脂的物质；而在916cm^-1附近出现的环氧特征吸收峰并没有消失，这说明23-O-乙酰基-升麻新醇木糖苷对环氧树脂的改性没有破坏环氧键，形成物理共混效应，从而改善了环氧树脂的物理化学性能。

2.耐高温热盖的耐热性测定

用动态机械分析仪测试热盖的玻璃化转变温度(Tg)。测试温度范围为30～150℃，升温速率为3℃/min，测试频率为1Hz。

图2为耐高温热盖的玻璃化转变温度。由图2可以看出，实施例3-5的玻璃化转变温度高于145℃，对比实施例4与对比例1，实施例4的玻璃化转变温度高于对比例1，这说明采用23-O-乙酰基-升麻新醇木糖苷对环氧树脂改性，并作为热盖的原材料，其提高了热盖的耐热性；实施例6-9的玻璃化转变温度高于149℃，对比实施例3与实施例6-7、对比例2，实施例4与实施例8、对比例3，实施例5与实施例9、对比例3，实施例6-7的玻璃化转变温度高于实施例3、对比例2，实施例8的玻璃化转变温度高于实施例4、对比例3，实施例9的玻璃化转变温度高于实施例5、对比例4，这说明在热盖表面涂布含有7-羟基香豆素-3-羧酸乙酯的涂层，进一步提高了热盖的耐热性能。

3.耐高温热盖的耐热稳定性测定

按IPC-TM-650-2.4.13.1方法执行，以浸锡10S+1/-0、室温下冷却10S+1/-0为一个测试循环，测定耐热极限冲击次数(TST)。

图3为耐高温热盖的耐热极限冲击次数。由图3可以看出，实施例3-5的耐热极限冲击次数不低于27次，对比实施例4与对比例1，实施例4的耐热极限冲击次数高于对比例1，这说明采用23-O-乙酰基-升麻新醇木糖苷对环氧树脂改性，并作为热盖的原材料，其提高了热盖的耐热极限冲击次数，使其具有优良的耐热稳定性；对比实施例3与实施例6-7、对比例2，实施例4与实施例8、对比例3，实施例5与实施例9、对比例3，实施例6-7的耐热极限冲击次数稍高于实施例3、对比例2，实施例8的耐热极限冲击次数稍高于实施例4、对比例3，实施例9的耐热极限冲击次数也稍高于实施例5、对比例4，但差别不明显，这说明在热盖表面涂布含有7-羟基香豆素-3-羧酸乙酯的涂层，对热盖的耐热极限冲击次数有一定的提升，即进一提高了其耐热稳定性能，进而提高热盖的使用寿命。

4.耐高温热盖的耐冲蚀磨损性能测定

用喷砂试验机对试样进行冲蚀磨损试验，喷嘴直径为8cm，喷嘴与试样冲蚀面中心距离为20cm；测试条件为：冲蚀角度为45°，冲蚀速率恒定在28m/s。

图4为耐高温热盖的冲蚀率。由图4可以看出，实施例3-5的冲蚀率低于0.65mm³/g，对比实施例4与对比例1，实施例4的冲蚀率低于对比例1，这说明采用23-O-乙酰基-升麻新醇木糖苷对环氧树脂改性，并作为热盖的原材料，其提高了热盖的耐冲蚀磨损性能；对比实施例3与实施例6-7、对比例2，实施例4与实施例8、对比例3，实施例5与实施例9、对比例3，实施例6-7的冲蚀率稍低于实施例3、对比例2，实施例8的冲蚀率稍低于实施例4、对比例3，实施例9的冲蚀率稍低于实施例5、对比例4，但差别不明显，这说明在热盖表面涂布含有7-羟基香豆素-3-羧酸乙酯的涂层，对热盖的耐冲蚀磨损性能有一定的提升。

5.耐高温热盖的耐水测定

按IPC-TM6502.6.16方法，将制得试样置于压力锅中蒸煮72h，压力保持105±3KPa。热试样冷却、拭干后分别按IPC-TM6502.6.2.1方法测试样品的吸水率。

图5为耐高温热盖的吸水率。由图5可以看出，实施例3-5的吸水率低于0.15％，实施例6-9的吸水率低于0.08％，对比实施例4与对比例1，实施例4的吸水率与对比例1几乎无区别，这说明采用23-O-乙酰基-升麻新醇木糖苷对环氧树脂改性，并作为热盖的原材料，其对热盖的耐水性能几乎无影响；对比实施例3与实施例6-7、、对比例2，实施例4与实施例8、对比例3，实施例5与实施例9、对比例3，实施例6-7的吸水率低于实施例3、对比例2，实施例8的吸水率低于实施例4、对比例3，实施例9的吸水率低于于实施例5、对比例4，说明在热盖表面涂布含有7-羟基香豆素-3-羧酸乙酯的涂层，降低了热盖的吸水率，即提高了其耐水性能。

本发明的操作步骤中的常规操作为本领域技术人员所熟知，在此不进行赘述。

以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案、也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims

1.一种耐高温热盖，其特征是：所述耐高温热盖的原材料包括改性环氧树脂；

所述改性环氧树脂的制备方法如下：

按重量份计，将50~60份环氧树脂置于温度为50～65℃的磁力搅拌器中搅拌20~30min，然后加入15~25份4-4-二氨基二苯砜粉末，搅拌均匀后置于超声仪中，在55~65℃下超声20~30min；然后将23-O-乙酰基-升麻新醇木糖苷置于磁力加热搅拌器中，升温至220~250℃至熔融状态；然后将其加入至上述环氧树脂中，其中23-O-乙酰基-升麻新醇木糖苷的添加量为环氧树脂重量的30~50％，在55~65℃下搅拌5~10min，放入真空干燥箱中抽真空5~10min，温度仍保持在55~65℃下，取出，迅速浇模，干燥，即得改性环氧树脂；

所述耐高温热盖的原材料还包括聚乙烯树脂、石英粉、固化剂、硅烷偶联剂、分散剂；

按重量份计，所述改性环氧树脂为10~20份、聚乙烯树脂为15~25份、石英粉为3~7份、固化剂为2~5份、硅烷偶联剂为3~6份、分散剂为2~4份；

所述一种耐高温热盖的成型方法，包括以下步骤：

将所述混合料置于预处理后的成型模具中进行微波振动15~25min，停机9~12h后，将装有混合料的成型模具逐渐加热至170~180℃固化，然后在常温下固化3~6天，离型，根据所需厚度调整各成分的重量份，切割成所需规格，使用硬度平板砂光及抛光设备，进行砂光抛光加工，得到耐高温热盖。

2.根据权利要求1所述的一种耐高温热盖，其特征是：所述固化剂为2-甲基戊二胺、六亚甲基四胺或4,4-二氨基二苯砜中的一种。

3.权利要求1中所述的改性环氧树脂在提高耐高温热盖耐热性能中的用途。

4.根据权利要求1所述的一种耐高温热盖，其特征是：加热固化时间为8~12h。

5.根据权利要求1所述的一种耐高温热盖，其特征是：所述耐高温热盖上安装有控制热盖温度的加热膜。

6.权利要求1所述的耐高温热盖在制备荧光定量PCR仪中的用途。