SK288062B6 - Process for separation of multicomponent synthetic polymers - Google Patents

Process for separation of multicomponent synthetic polymers Download PDF

Info

Publication number
SK288062B6
SK288062B6 SK75-2007A SK752007A SK288062B6 SK 288062 B6 SK288062 B6 SK 288062B6 SK 752007 A SK752007 A SK 752007A SK 288062 B6 SK288062 B6 SK 288062B6
Authority
SK
Slovakia
Prior art keywords
separation
barrier
polymers
mixture
toluene
Prior art date
Application number
SK75-2007A
Other languages
Slovak (sk)
Other versions
SK752007A3 (en
Inventor
Dusan Berek
Original Assignee
Ustav Polymerov Sav
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ustav Polymerov Sav filed Critical Ustav Polymerov Sav
Priority to SK75-2007A priority Critical patent/SK288062B6/en
Publication of SK752007A3 publication Critical patent/SK752007A3/en
Publication of SK288062B6 publication Critical patent/SK288062B6/en

Links

Landscapes

  • Treatment Of Liquids With Adsorbents In General (AREA)
  • Solid-Sorbent Or Filter-Aiding Compositions (AREA)

Abstract

It is described a process for separation of multicomponent synthetic polymers with a barrier process. As mobile phase is used a mixture of strong and weak solvent in the composition of 70/30 h./Wt. dimethylformamide / toluene, wherein barriers apply at the sample of mixture of macromolecules, at first with a higher concentration of the weak solvent and later with barrier of the weak solvent alone.

Description

Oblasť technikyTechnical field

Vynález sa týka spôsobu separácie viaczložkových syntetických polymérov podľa ich zloženia, nezávisle od ich mólovej hmotnosti.The invention relates to a process for separating multi-component synthetic polymers according to their composition, independently of their molar mass.

Doterajší stav technikyBACKGROUND OF THE INVENTION

Vlastnosti syntetických kaučukov a plastov závisia od molekulových charakteristík makromolekúl, ktoré ich tvoria, od vzájomného usporiadania makromolekúl a od typu i množstva prímesí, ako sú stabilizátory, antioxidanty, zmäkčovadlá, plnidlá, farbivá atď.The properties of synthetic rubbers and plastics depend on the molecular characteristics of the macromolecules that make up them, on the mutual arrangement of the macromolecules, and on the type and amount of impurities such as stabilizers, antioxidants, plasticizers, fillers, colorants, etc.

Molekulové charakteristiky makromolekúl sú mólová hmotnosť (M), chemická štruktúra (napr. ich zloženie a fúnkcionalita) a fyzikálna architektúra (napr. ich linearita/rozvetvenosť/cyklická štruktúra, ďalej stereoregularita, prípadne cis-trans izoméria). Molekulové charakteristiky polymérov sa určujú rôznymi fyzikálno-chemickými metódami, predovšetkým chromatografiou, spektroskopiou vrátane hmotnostnej spektrometrie a jadrovou magnetickou rezonanciou (NMR).The molecular characteristics of the macromolecules are the molar mass (M), the chemical structure (e.g., their composition and functionality) and the physical architecture (e.g., their linearity / branching / cyclic structure, stereoregularity or cis-trans isomerism). The molecular characteristics of the polymers are determined by various physicochemical methods, in particular chromatography, spectroscopy including mass spectrometry, and nuclear magnetic resonance (NMR).

Bez výnimky všetky syntetické polyméry majú nejednotnosť molekulových charakteristík s definovanou distribúciou okolo priemerných hodnôt. Ak makromolekulová látka má súčasne viac ako jednu distribúciu molekulových charakteristík (distribúcia mólových hmotností je vždy prítomná), hovorí sa o komplexnom polyméri alebo o komplexnom polymérovom systéme (Berek, D.: Progr. Polym. Sci. 25, 2000, s. 873). Sem patria napr. zmesi polymérov, rôzne typy kopolymérov, stereoreguláme polyméry, derivatizované polyméry atď. Väčšina fyzikálno-chemických metód merania vlastností polymérov poskytuje priemerné hodnoty ich molekulových charakteristík.Without exception, all synthetic polymers have a non-uniformity in molecular characteristics with a defined distribution around average values. If a macromolecular substance simultaneously has more than one distribution of molecular characteristics (molar mass distribution is always present), it is referred to as a complex polymer or a complex polymer system (Berek, D .: Progr. Polym. Sci. 25, 2000, p. 873) . These include e.g. blends of polymers, various types of copolymers, stereoregulated polymers, derivatized polymers, etc. Most physicochemical methods of measuring polymer properties provide average values for their molecular characteristics.

Na určenie distribúcie molekulových charakteristík je potrebné polyméry separovať. V súčasnosti sa na separáciu polymérov používajú predovšetkým metódy kvapalinovej chromatografie a v poslednom čase, hlavne pre oblasť nižších mólových hmotností, aj metódy hmotnostnej spektrometrie. Z metód kvapalinovej chromatografie dominuje gélová permeačná chromatografia (GPC) (Berek, D., Rubín, M., Marcinka, K., Dressler, M.: Gélová chromatografia, Veda, Bratislava, 1983), v anglosaskej literatúre známa tiež pod názvom size exclusion chromatography. GPC separuje polyméry podľa veľkosti ich klbiek v roztoku a poskytuje presné hodnoty priemerných mólových hmotností (mean molar mass, MMM) a ich distribúcií (molar mass distribution, MMD) pre makromolekuly, ktorých veľkosť v roztoku je fúnkciou výlučne mólovej hmotnosti a rozvetvenia. Pre veľkú väčšinu komplexných polymérov je veľkosť makromolekúl v roztoku fúnkciou nielen mólovej hmotnosti, ale aj ďalšej molekulovej charakteristiky, napr. chemického zloženia zložiek zmesi polyméru alebo kopolyméru. Z tohto dôvodu nepredstavujú hodnoty MMM a MMD komplexných polymérov získané pomocou GPC absolútne hodnoty. Ide len o orientačné dáta, vhodné na posúdenie tendencií (rast - pokles MMM, rozširovanie - zužovanie MMD). V prípade viaczložkových zmesí polymérov, ktoré obsahujú makromolekuly podobnej veľkosti, obvykle nie je možné z GPC merania urobiť ani takéto orientačné uzávery. Zložky zmesi sa totiž v tomto prípade vymývajú z GPC kolóny spoločne, nie sú oddelené. Preto je potrebné zložky zmesi polymérov najprv vzájomne oddeliť bez ohľadu na ich mólovú hmotnosť a až potom každú zložku separovať podľa veľkosti jej makromolekúl. Na oddelenie zložiek komplexných polymérov sa používajú kombinované metódy vysokoúčinnej kvapalinovej chromatografie polymérov (coupled methods of polymér HPLC) [Berek, D.: Progr. Polym. Sci. 25, 2000, s. 873]. Spojenie týchto posledných metód on-line s GPC sa nazýva dvojdimenzionálna kvapalinová chromatografia polymérov (2-D polymér HPLC) (Berek, D.: Progr. Polym. Sci. 25, 2000, s. 873, Berek, D.: Two-Dimensional Liquid Chromatography of Synthetic Macromolecules, IN: Chi-san Wu, ed., Handbook of Size Exclusion Chromatography and Related Techniques, M. Dekker, New York, 2004).In order to determine the distribution of molecular characteristics, the polymers need to be separated. Presently, liquid chromatography methods are used for the separation of polymers and more recently, especially for the lower molar masses, also mass spectrometry methods. Liquid chromatography methods are dominated by gel permeation chromatography (GPC) (Berek, D., Rubin, M., Marcinka, K., Dressler, M .: Gel Chromatography, Science, Bratislava, 1983), also known in the Anglo-Saxon literature as size exclusion chromatography. GPC separates the polymers according to the size of their joints in solution and provides accurate values of mean molar mass (MMM) and their molar mass distribution (MMD) for macromolecules whose size in solution is a blowing of exclusively molar mass and branching. For the vast majority of complex polymers, the size of the macromolecules in solution is a blowing not only of molecular weight, but also of other molecular characteristics, e.g. the chemical composition of the components of the polymer or copolymer mixture. For this reason, the MMM and MMD values of the complex polymers obtained by GPC are not absolute values. This is only indicative data, suitable for assessing tendencies (growth - decline in MMM, widening - narrowing MMD). In the case of multi-component polymer blends containing macromolecules of similar size, it is usually not possible to make such orientation closures from GPC measurements. The components of the mixture in this case elute together from the GPC column, they are not separated. Therefore, the components of the polymer mixture need to be separated from each other regardless of their molar mass before each component is separated according to the size of its macromolecules. Combined methods of coupled methods of polymer HPLC are used to separate the components of complex polymers [Berek, D .: Progr. Polym. Sci. 25, 2000, p. 873]. Combining these last methods online with GPC is called two-dimensional liquid chromatography of polymers (2-D polymer HPLC) (Berek, D .: Progr. Polym. Sci. 25, 2000, p. 873, Berek, D .: Two-Dimensional Liquid Chromatography of Synthetic Macromolecules, IN: Chi-san Wu, ed., Handbook of Size Exclusion Chromatography and Related Techniques, M. Dekker, New York, 2004).

Bolo navrhnutých niekoľko kombinovaných metód HPLC polymérov (prehľad je v Berek, D.: Progr. Polym. Sci. 25, 2000, s. 873). Tieto spájajú exklúzny (entropický) GPC mechanizmus separácie s interaktívnymi (entalpickými) mechanizmami separácie makromolekúl. Pri vývoji kombinovaných metód HPLC polymérov je dôležité identifikovať také experimentálne podmienky, aby vymývanie makromolekúl z kvapalinovo-chromatografických kolón čo najmenej záviselo od mólovej hmotnosti vzorky. Tak sa zabezpečí separácia (prakticky) výlučne podľa požadovanej molekulovej charakteristiky - napr. v prípade zmesí polymérov je to zloženie komponentov.Several combined methods of HPLC polymers have been proposed (reviewed in Berek, D .: Progr. Polym. Sci. 25, 2000, p. 873). These associate the exclusive (entropy) GPC separation mechanism with the interactive (enthalpy) macromolecular separation mechanisms. In the development of combined HPLC polymer methods, it is important to identify experimental conditions such that the elution of macromolecules from the liquid chromatography columns is as little as possible dependent on the molar mass of the sample. In this way, separation (virtually) is ensured exclusively according to the desired molecular characteristic - e.g. in the case of polymer blends, this is the composition of the components.

Najpoužívanejšou kombinovanou metódou HPLC polymérov je kvapalinová chromatografia pri kritických podmienkach entalpických interakcií (LC CC) (Berek, D.: Progr. Polym. Sci. 25, 2000, s. 873). Pri nej dochádza ku kompenzácii exklúzneho a interaktívneho mechanizmu separácie a makromolekuly s určitým chemickým zložením sa vymývajú z LC CC kolóny nezávisle od ich mólovej hmotnosti. Makromolekuly iného zloženia sa vymývajú z kolóny buď v exklúznom, alebo pokiaľ ich MMM nie je príliš vysoká - v interaktívnom mechanizme a tak sa oddelia od LC CC vymývaných makromolekúl. K nevýhodám LC CC patrí veľká citlivosť na malé zmeny experimentálnych podmienok (Berek, D.: Macromol. Symp. 110, 1996, s. 33), významné rozširovanie chromatografických zón, nemožnosť pracovať pri vysokých M polyméroch, nízka výťažnosť vzoriek (Berek, D., Russ, A.: Chem. Pap. 60, 2006, s. 249) a schopnosť metódy obvykle oddeliť len dva rôzne polyméry.The most commonly used combined method of HPLC polymers is liquid chromatography under critical enthalpy interaction conditions (LC CC) (Berek, D .: Progr. Polym. Sci. 25, 2000, p. 873). It compensates for the exclusive and interactive mechanism of separation, and the macromolecules with a certain chemical composition are eluted from the LC CC column independently of their molar mass. Macromolecules of different composition are eluted from the column either in the exclusion or until their MMM is not too high - in an interactive mechanism and thus separated from the LC CC of the eluted macromolecules. The disadvantages of LC CC include high sensitivity to small changes in experimental conditions (Berek, D .: Macromol. Symp. 110, 1996, p. 33), significant expansion of chromatographic zones, impossibility to work with high M polymers, low sample yield (Berek, D (Russ, A .: Chem. Pap. 60, 2006, p. 249) and the ability of the method to usually separate only two different polymers.

Ďalšia populárna kombinovaná metóda HPLC polymérov využíva vymývanie makromolekúl v gradiente zloženia eluenta (Berek, D., Kubín, M., Marcinka, K., Dressler, M.: Gélová chromatografia, Veda, Bratislava, 1983). V anglosaskej literatúre sa táto metóda často nazýva eluent gradient polymér HPLC (EG HPLC). Zložky vzorky sa na začiatku experimentu zadržia entalpickou interakciou na náplni pri vstupe do kolóny, odkiaľ sa postupne vymývajú v gradiente rastúcej elučnej sily mobilnej fázy. Aj v tomto prípade je možné vytvoriť také podmienky experimentu, aby sa makromolekuly s rôznym zložením vymývali bez ohľadu na svoju mólovú hmotnosť. Pri optimálnych podmienkach poskytuje EG HPLC úzke chromatografické zóny a umožňuje oddeliť i viac ako dva rôzne typy polymérov. Všeobecnou nevýhodou EG HPLC polymérov je obmedzená opakovateľnosť i reprodukovateľnosť gradientu mobilnej fázy a problémy s výťažnosťou vzorky, ktorá môže byť nevratne zadržaná v kolóne (Berek, D., Russ, A.: Chem. Pap. 60, 2006, s. 249).Another popular combined polymer HPLC method utilizes elution of macromolecules in the eluent composition gradient (Berek, D., Kubin, M., Marcinka, K., Dressler, M., Gel Chromatography, Science, Bratislava, 1983). In the Anglo-Saxon literature, this method is often referred to as eluent gradient polymer HPLC (EG HPLC). At the beginning of the experiment, the sample components are retained by the enthalpy interaction on the packing at the entrance to the column, from where they are eluted successively in a gradient of increasing elution force of the mobile phase. In this case too, it is possible to create experimental conditions such that macromolecules of different compositions are eluted irrespective of their molar mass. Under optimal conditions, EG HPLC provides narrow chromatographic zones and allows separation of more than two different types of polymers. A general disadvantage of EG HPLC polymers is the limited repeatability and reproducibility of the mobile phase gradient and problems with sample recovery that can be irreversibly retained in the column (Berek, D., Russ, A .: Chem. Pap. 60, 2006, p. 249).

Tretia skupina kombinovaných metód HPLC polymérov je kvapalinová chromatografia pri limitných podmienkach entalpických interakcií (liquid chromatography under limiting conditions of enthalpic interactions - LC LC). (Berek, D.: Progr. Polym. Sci. 25, 2000, s. 873) LC LC využíva veľký rozdiel v rýchlosti vymývania malých molekúl eluenta a makromolekúl vzorky z kolóny s pórovitou náplňou. Malé molekuly vnikajú do pórov náplne a ich dráha sa predlžuje. Makromolekuly sú čiastočne alebo úplne vylúčené z pórov náplne kolóny a ich transport kolónou je rýchly. Vhodne zvolené malé molekuly dopravené do kolóny pred makromolekulami podporujú entalpické interakcie makromolekúl v kolóne a selektívne brzdia ich rýchle vymývanie, tvoria určitú nepermeabilnú bariéru. Preto sa takéto postupy nazývajú aj bariérové. Pri optimalizovaných podmienkach poskytuje LC LC úzke, fokusované piky, pretože makromolekuly vzorky sa akumulujú na nábežnej hrane bariéry. Ďalej, vymývanie polyméru nezávisí od jeho mólovej hmotnosti a metóda spoľahlivo pracuje aj pri veľmi vysokých mólových hmotnostiach vzorky. Rýchlosť LC LC separácií polymérov je veľmi vysoká, bežne ide o niekoľko minút. LC LC postupy sú vo väčšine prípadov veľmi robustné, t. j. málo citlivé na zmeny experimentálnych podmienok. To zjednodušuje identifikáciu vhodného chromatografického systému pre riešenie danej separačnej úlohy a zvyšuje opakovateľnosť i reprodukovateľnosť meraní (Šnauko, M., Berek, D.: J. Chromatogr. A, 1094, 2005, s. 42). Ďosiaľ sa LC LC postupy využívali na separáciu dvojzložkových zmesí polymérov (Šnauko, M., Berek, D.: J. Separ. Sci. 28, 2005, s. 2094). Použila sa jediná bariéra, ktorá selektívne spomalila vymývanie jedného druhu polyméru, zatiaľ čo druhý sa rýchlo vymyl v exklúznom mechanizme. Podstata vynálezu spočíva vo využití série bariér s rôznym zložením a tým i s rôznou schopnosťou blokovať rýchle vymývanie polymérov rôzneho zloženia. Toto možno využiť na rýchlu a účinnú separáciu viaczložkových zmesí polymérov, osobitne na oddelenie materských homopolymérov od blokových kopolymérov.A third group of combined polymers of HPLC polymers is liquid chromatography under liquid enthalpy interactions (LC LC). (Berek, D .: Progr. Polym. Sci. 25, 2000, p. 873) LC LC utilizes a large difference in the elution rate of small eluent and macromolecule samples from a porous packed column. Small molecules penetrate into the pores of the cartridge and their path is extended. Macromolecules are partially or completely excluded from the pores of the packed bed and are transported through the column rapidly. Suitably selected small molecules delivered to the column in front of the macromolecules promote enthalpy interactions of macromolecules in the column and selectively inhibit their rapid elution, forming a certain non-permeable barrier. Therefore, such procedures are also called barriers. Under optimized conditions, LC LC provides narrow, focused peaks because the macromolecules of the sample accumulate at the leading edge of the barrier. Further, the elution of the polymer does not depend on its molecular weight and the method works reliably even at very high molecular weights of the sample. LC LC polymer separation rates are very high, typically a few minutes. LC LC procedures are very robust in most cases, i. j. little sensitive to changes in experimental conditions. This simplifies the identification of a suitable chromatographic system for solving a given separation task and increases the repeatability and reproducibility of measurements (Šnauko, M., Berek, D .: J. Chromatogr. A, 1094, 2005, p. 42). To date, LC LC procedures have been used to separate binary polymer mixtures (Šnauko, M., Berek, D .: J. Separ. Sci. 28, 2005, p. 2094). A single barrier was used that selectively slowed the elution of one type of polymer while the other eluted rapidly in the exclusion mechanism. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is based on the use of a series of barriers with different compositions and thus with a different ability to block rapid elution of polymers of different compositions. This can be used for the rapid and efficient separation of multi-component polymer blends, particularly for separating the parent homopolymers from the block copolymers.

Blokové kopolyméry typu A - B sú tvorené makromolekulami, kde A označuje polymérový reťazec zložený z jedného typu monomérových jednotiek a B zase reťazec zložený z iného typu. Oba reťazce sú viazané chemickou väzbou (Lazzari, M., Liu, G., Lecommandoux, S.: Block Copolymers in Nanoscience, Wiley, New York, 2007). Blokové kopolyméry predstavujú dôležitú výzvu pre výskum, predovšetkým preto, lebo našli rozsiahle uplatnenie v technologickej praxi ako povrchovo-aktívne látky, kompatibilizátory zmesí polymérov, nosiče funkcií atď. Rozsah ich výroby sa odhaduje celosvetovo na stovky tisíc ton ročne. Vo výskume i výrobe ide o to, ako blokové kopolyméry vyrobiť a ako ich charakterizovať. Všeobecne, blokové kopolyméry vznikajú tak, že sa najprv pripraví blok A a na jeho konci (alebo na koncoch) sa začne polymerizácia bloku alebo blokov B. Pritom sa využívajú hlavne metódy anionóvej polymerizácie alebo kontrolovanej radikálovej polymerizácie. V každom prípade sa pri polymerizáciách objavujú poruchy: Buď sa polymerizácia B na už vzniknutom bloku A nezačne alebo sa polymerizácia B rozbehne nezávisle od bloku A. V oboch prípadoch sa v systéme objavujú vedľa kopolyméru A - B i homopolyméry A, alebo B - prípadne oba. Homopolyméry prítomné v blokových kopolyméroch sa nazývajú materské homopolyméry. Tieto predstavujú v lepšom prípade balast, stratu materiálu. Často však prítomnosť homopolymérov významne znižuje technologickú kvalitu blokových kopolymérov. Preto je pochopiteľná snaha stanoviť koncentráciu a určiť molekulové charakteristiky materských homopolymérov v blokových kopolyméroch na účely optimalizácie ich syntézy i využitia. Na takúto analýzu je potrebné materské homopolyméry A a B oddeliť od blokových kopolymérov A - B. Použitie klasických metód na takúto separáciu (napr. postupné zrážanie alebo postupné rozpúšťanie) je časovo veľmi náročné (desiatky hodín) a pritom často málo účinné (rozdiely v rozpustnosti zložiek A alebo B a A - B sú obvykle malé) a homopolyméry sa okludujú v kopolyméri. Preto sa na tento účel obvykle využíva GPC, hoci selektivita exklúznej separácie vo veľkej väčšine prípadov nedostačuje na úplné oddelenie A alebo B od A - B. Toto je obzvlášť výrazné, keď je jeden z blokov krátky a druhý dlhý. V takom prípade je veľkosť dlhých blokov a zodpovedajúceho materského homopolyméru podobná veľkosti makromolekúl celého kopolyméru. Nedostatočne oddelené chromatografické piky sa matematicky dekonvoluujú, ale takto získané výsledky sú málo presné. Pokiaľ je materských homopolymérov v kopolyméroch menej ako asi 5 %, GPC zlyháva úplne.Block copolymers of type A-B consist of macromolecules, where A denotes a polymer chain composed of one type of monomer units and B denotes a chain composed of another type. Both chains are bound by chemical bonding (Lazzari, M., Liu, G., Lecommandoux, S., Block Copolymers in Nanoscience, Wiley, New York, 2007). Block copolymers present an important challenge for research, especially since they have found widespread application in technological practice as surfactants, polymer blend compatibilizers, function carriers, etc. Their production is estimated to be hundreds of thousands of tonnes per year worldwide. Research and production are about how to produce block copolymers and how to characterize them. Generally, the block copolymers are formed by first preparing block A and, at the end (or ends), polymerization of block or blocks B. In particular, methods of anionic polymerization or controlled free-radical polymerization are used. In either case, the polymerizations exhibit breakdowns: Either polymerization B on the already formed block A does not start or polymerization B starts independently of block A. In both cases, homopolymers A or B - or both - appear in the system in addition to copolymer A - B. . The homopolymers present in the block copolymers are called parent homopolymers. These are, at best, ballast, a loss of material. Often, however, the presence of homopolymers significantly reduces the technological quality of the block copolymers. Therefore, it is understandable to determine the concentration and to determine the molecular characteristics of the parent homopolymers in block copolymers in order to optimize their synthesis and utilization. For such analysis, the parent homopolymers A and B need to be separated from the block copolymers A-B. The use of conventional methods for such separation (eg gradual precipitation or gradual dissolution) is time consuming (tens of hours) and often poorly effective (differences in solubility) components A or B and A - B are usually small) and the homopolymers are occluded in the copolymer. Therefore, GPC is usually used for this purpose, although the selectivity of exclusive separation is in most cases insufficient to completely separate A or B from A - B. This is particularly pronounced when one of the blocks is short and the other long. In such a case, the size of the long blocks and the corresponding parent homopolymer is similar to the size of the macromolecules of the whole copolymer. Insufficiently separated chromatographic peaks are mathematically deconvolved, but the results obtained are poorly accurate. When the parent homopolymers in the copolymers are less than about 5%, GPC fails completely.

Uvedené problémy separácie viaczložkových zmesí polymérov vrátane oddelenia materských homopo· lymérov od blokových kopolymérov rieši predložený vynález.The above problems of separation of multi-component polymer blends, including separation of parent homopolymers from block copolymers, are solved by the present invention.

Podstata vynálezuSUMMARY OF THE INVENTION

Podstatou vynálezu je aplikácia tandemu dvoch prípadne viacerých bariér v LC LC systémoch. Každá z bariér zadrží jednu zložku komplexného polymérového systému. V optimálnom prípade je LC LC systém volený tak, aby jeden polymér nebol vôbec zadržaný, t. j. aby sa voľne vymyl v GPC moduse. Potom sa na rozdelenie n-zložkovej zmesi potrebuje n-l bariér. Typicky, na úplné rozdelenie trojzložkovej zmesi polymérov, ako aj na oddelenie oboch materských homopolymérov od blokového kopolyméru, sa použijú dve bariéry. Realizácia potrebného chromatografického zariadenia je nenáročná, pretože vyžaduje len zaradenie ďalšieho dávkovacieho ventilu do bežného kvapalinového chromatograíú - a to medzi pôvodný dávkovací ventil vzorky a chromatografickú kolónu. Pomocou tohto dávkovacieho ventilu sa do systému dopravujú zóny kvapalín, ktoré plnia úlohu bariér. Navyše, vyhľadanie vhodných experimentálnych podmienok vyžaduje len základné znalosti o podstate a úlohe entalpických interakcií makromolekúl v danom chromatografickom systéme. Príklady uskutočnenia vynálezu sú ukázané na separácii trojzložkovej zmesi rôznych polymérov a na - dosiaľ v jedinom kroku prakticky nevykonateľných separáciách dvoch materských homopolymérov A a B od blokového kopolyméru A - B. Uvedené príklady dokazujú potenciál vynálezu, ale nijako neobmedzujú jeho využitie pre systémy s väčším počtom polymérových zložiek, ktoré majú rozdielne chemické zloženie alebo fyzikálnu architektúru.The subject of the invention is the application of tandem of two or more barriers in LC LC systems. Each of the barriers retains one component of the complex polymer system. Ideally, the LC LC system is selected such that one polymer is not retained at all, i. j. to freely wash out in the GPC mode. Then, n-1 barriers are needed to distribute the n-component mixture. Typically, two barriers are used to completely separate the three-component blend of polymers as well as to separate both parent homopolymers from the block copolymer. The realization of the necessary chromatographic equipment is unpretentious, since it only requires the inclusion of an additional metering valve in conventional liquid chromatography - between the original sample metering valve and the chromatography column. This metering valve is used to convey zones of liquids that act as barriers. Moreover, the search for suitable experimental conditions requires only a basic knowledge of the nature and role of enthalpy interactions of macromolecules in a given chromatographic system. Examples of embodiments of the invention are shown on the separation of a three-component blend of different polymers and, in a single step, practically unenforceable separation of the two parent homopolymers A and B from the block copolymer A-B. These examples demonstrate the potential of the invention. polymer components having a different chemical composition or physical architecture.

Prehľad obrázkov na výkresochBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Na obr. 1 je znázornená separácia polystyrénu, poly(metyl metakrylátju a poly(etylén oxidu) v jednom kroku pomocou LC LCD s dvoma bariérami (podrobnosti v texte).In FIG. 1 shows the separation of polystyrene, poly (methyl methacrylate and poly (ethylene oxide) in one step by means of a two-barrier LC LCD (details in the text).

Na obr. 2 je schematické znázornenie priebehu separácie troch polymérov pomocou LC LC s použitím dvoch bariér.In FIG. 2 is a schematic representation of the course of separation of three polymers by LC LC using two barriers.

a) Situácia v momente nástreku bariéry #2 a vzorky. Bariéra # 1 už postupuje kolónou.a) Situation at the moment of injection of barrier # 2 and sample. Barrier # 1 is already passing through the column.

b) Situácia približne v jednej tretine experimentu. Homopolymér A sa vymýva vo vylúčenom (GPC) moduse, t. j. nie je zadržaný. Bariéra #2 prepustila kopolymér, ale bariéra #1 ho zadržala. Homopolymér B je zadržaný bariérou #2.b) Situation in approximately one third of the experiment. Homopolymer A elutes in the secreted (GPC) mode, i. j. he is not detained. Barrier # 2 released the copolymer, but barrier # 1 detained it. Homopolymer B is retained by barrier # 2.

Na obr. 3 je znázornené oddelenie kopolyméru PS-b-PMMA od jeho materských homopolymérov PS a PMMA v jednom kroku pomocou LC LCD s dvoma bariérami.In FIG. 3 shows the separation of the PS-b-PMMA copolymer from its parent PS and PMMA homopolymers in one step by means of a two-barrier LC LCD.

Na obr. 4 je znázornené oddelenie kopolyméru PPO-b-PEO od jeho materských homopolymérov PPO a PEO v jednom kroku pomocou LC LCD s dvoma bariérami.In FIG. 4 shows the separation of the PPO-b-PEO copolymer from its parent PPO and PEO homopolymers in one step by means of a two-barrier LC LCD.

Príklady uskutočnenia vynálezuDETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

Príklad 1Example 1

Separácia trojzložkovej zmesi homopolymérov s podobnými mólovými hmotnosťami. Príkladom je rýchla (< 3 min.) a účinná (na základnú líniu) separácia polystyrénu (PS) (M ~ 37.000 g.moľ1), poly(metyl metakrylátu (PMMA) (M ~ 36.000 g.moľ1) a poly(etylén oxidu) (PEO) (M ~ 50.000 g.moľ1). Priemerné mólové hmotnosti polymérov sú podobné a distribúcie ich mólových hmotností sú pomerne široké - ide o priemyselné polyméry. Takúto zmes nie je možné ani teoreticky rozdeliť pomocou GPC. Separačný mechanizmus je adsorpcia makromolekúl na povrchu nemodifikovaného silikagélu (Silpearl, Sklámy Votice, ČR) s priemerom pórov 5 nm. Eluentom je zmes silného rozpúšťadla, ktoré zamedzuje adsorpciu makromolekúl PMMA a PEO (desorli) - dimetylformamidu (DMF) a slabého rozpúšťadla, ktoré podporuje adsorpciu PMMA a PEO (adsorli) - toluénu. PS sa neadsorbuje na silikagéli z čistých použitých rozpúšťadiel a ich zmesí. Mobilná fáza mala zloženie 70/30 hmotn./hmotn. DMF/toluén. Toto zloženie bolo volené tak, aby sa všetky tri polyméry vymývali v GPC móde. Teplota experimentu bola 30 °C. Dávkovaná koncentrácia polymérov: 1+1+1 mg.mľ '. Použil sa tandem dvoch bariér (každá s objemom 200 μΐ) so zložením 100 % toluénu a zmesi toluén/DMF (90/10 % hmotn./hmotn.). Bariéra č. 1 (toluén) sa dávkovala 36 sekúnd pred vzorkou, bariéra č. 2 bezprostredne pred roztokom vzorky. Rýchlosť vymývania bola 1 ml.min.'1. Schematicky je postup znázornený na obr. 1. Výsledok separácie, chromatogram, je na obr. 2. V tomto prípade, na rozdiel od obr. 1, retenčný objem vzoriek rastie zľava doprava. Príklad dokumentuje vysokú rýchlosť a účinnosť separácie. Získané chromatografické piky sú úzke. Pre bariérou zadržané polyméry šírka píkov v širokom rozmedzí nezávisí od dávkovaného objemu vzorky. Toto je dôležité pre preparatívne a dvojdimenzionálne separácie.Separation of a three-component mixture of homopolymers with similar molar masses. An example is a fast (<3 min.) And effective (at baseline) separating the polystyrene (PS) (M ~ 37,000 g.mol 1), poly (methyl methacrylate (PMMA) (M ~ 36 000 g.mol 1) and poly ( Ethylene oxide) (PEO) (M ~ 50,000 g / mol 1 ) The average molar masses of the polymers are similar and their molar mass distributions are relatively broad - these are industrial polymers - such a mixture cannot even be theoretically separated by GPC. adsorption of macromolecules on the surface of unmodified silica gel (Silpearl, Sklámy Votice, Czech Republic) with a pore diameter of 5 nm Eluent is a mixture of a strong solvent that prevents adsorption of PMMA and PEO (desorli) dimethylformamide (DMF) and weak PMMA adsorption PEO (adsorli) -toluene PS is not adsorbed onto silica gel from pure solvents and mixtures thereof The mobile phase has a composition of 70/30 w / w DMF / toluene This composition has been chosen so that Three polymers eluted in GPC mode The experiment temperature was 30 [deg.] C. Dose concentration of polymers: 1 + 1 + 1 mg / ml. Two tandem barriers (200 μΐ each) of 100% toluene and toluene / DMF (90/10% w / w) were used. Bariéra č. 1 (toluene) was dosed 36 seconds before the sample, barrier no. 2 immediately before the sample solution. The elution rate was 1 ml / min. 1 . Schematically, the process shown in FIG. 1. The result of the separation, the chromatogram, is shown in FIG. 2. In this case, unlike FIG. 1, the retention volume of the samples increases from left to right. The example illustrates the high rate and efficiency of separation. The chromatographic peaks obtained are narrow. For barrier-retained polymers, the width of the peaks over a wide range does not depend on the sample volume dosed. This is important for preparative and two-dimensional separations.

Príklad 2Example 2

Separácia blokového kopolyméru polystyrénu a poly(metylmetakrylát)u PS-b-PMMA od jeho materských homopolymérov PS a PMMA. Ide o komerčnú vzorku firmy Polymér Laboratories, Varian, Church Stretton, Veľká Británia, batch (várka) No. 29120-31. Jej udávaná MMM je 140.000 g.moľ1 a percentuálne zastúpenie blokov PS je 76,6 % hmotn. To znamená, bloky PMMA by mali mať M ~ 33.000 g.moľ* a bloky PS, M ~ 107. 000 g.moľ*. Použitá kolóna ako v príklade 1. Použitý eluent bola zmes toluénu (adsorli pre PMMA, desorli pre PS) a tetrahydrofurán (THF - desorli pre oba polyméry) 50/50 hmotn./hmotn. Teplota experimentu bola 30 °C. Dávkovaný objem V; bol 20 pL, dávkovaná koncentrácia vzorky bola c, 1 mg.mľ*. Použil sa tandem dvoch bariér, každá s objemom 200 μΐ. Bariéra č. 1 (porovnaj obr. 1) obsahovala čistý toluén. Zadržala blokový kopolymér. Po 36 s. bola spolu so vzorkou dávkovaná bariéra č. 2, ktorá obsahovala 82 hmotn. % toluénu. Získaný chromatogram je na obr. 2. PS sa vymyl bez entalpickej zádrže, v GPC móde. Nasledoval kopolymér, ktorý nebol zadržaný bariérou č. 2, ale zadržal sa na bariére č. 1. Nakoniec sa z kolóny vymyl PMMA, zadržaný bariérou č. 2. Na chromatograme obr. 2 sa objavujú vedľa prevažujúceho kopolyméru aj oba homopolyméry. Ako vidno, separácia je veľmi rýchla a chromatografické zóny sú úzke. To vytvára predpoklady pre dvojdimenzionálnu kvapalinovú chromatografiu, kde druhou dimenziou môže byť on-line GPC kolóna. Tento príklad ukazuje, že komerčná vzorka nie je čistá, ako proklamuje výrobca, ale obsahuje vedľa malého množstva homopolyméru PS i značné množstvo PMMA. Dosiaľ nebolo možné rýchlo a presne tieto prímesi oddeliť.Separation of the block copolymer of polystyrene and poly (methyl methacrylate) in PS-b-PMMA from its parent homopolymers PS and PMMA. It is a commercial sample of Polymer Laboratories, Varian, Church Stretton, United Kingdom, batch no. 29120-31. Its reported MMM is 140,000 g / mol 1 and the percentage of PS blocks is 76.6% by weight. That is, PMMA blocks should have an M ~ 33,000 g / mol * and PS blocks, an M ~ 107,000 g / mol *. The column used was as in Example 1. The eluent used was a mixture of toluene (adsorli for PMMA, desorli for PS) and tetrahydrofuran (THF - desorli for both polymers) 50/50 w / w. The temperature of the experiment was 30 ° C. Dosing volume V; was 20 µL, the sample concentration was c, 1 mg / ml. A tandem of two barriers, each with a volume of 200 μΐ, was used. Bariéra č. 1 (cf. FIG. 1) contained pure toluene. She was holding the block copolymer. After 36 s. the barrier no. 2, which contained 82 wt. % toluene. The chromatogram obtained is shown in FIG. 2. PS eluted without enthalpy trap, in GPC mode. This was followed by a copolymer which was not retained by barrier no. 2, but was detained on barrier no. 1. Finally, PMMA, retained by barrier no. 2. FIG. 2, both homopolymers appear beside the prevailing copolymer. As can be seen, the separation is very fast and the chromatographic zones are narrow. This creates the prerequisites for two-dimensional liquid chromatography, where the second dimension may be an on-line GPC column. This example shows that the commercial sample is not pure, as claimed by the manufacturer, but contains a significant amount of PMMA in addition to a small amount of the homopolymer PS. So far, it has not been possible to separate these ingredients quickly and accurately.

Príklad 3Example 3

Separácia blokového kopolyméru polypropylénoxidu (PPO) a polyetylénoxidu (PEO) PPO-b-PEO je ukázaná na obr. 4. Ide o laboratórnu vzorku (Dr. S. Carlotti, Univerzita Bordeaux, Francúzsko). Chromatografická kolóna - ako v príklade 1. Použitý eluent bola zmes toluénu (adsorli pre PPO i PEO) a dimetylformamid (DMF) (desorli pre PPO i PEO) so zložením 80/20 hmotn./hmotn. Teplota experimentu bola 30 °C. Dávkovaný objem v; bol 20 μΐ a dávkovaná koncentrácia Cj bola 1 mg.mľ*. Použil sa tandem dvoch bariér, každá mala objem 200 μΐ. Bariéra č. 1 obsahovala čistý toluén. Zadržala blokový kopolymér. Po 36 sekundách sa spolu so vzorkou nadávkovala bariéra č. 2, ktorá obsahovala 90 hmotn. % toluénu. Bariéra č. 2 zadržala PEO homopolymér. PPO sa vymyl v GPC móde, nezadržaný ani jednou z bariér. Nasledoval blokový kopolymér, zadržaný bariérou toluénu a nakoniec sa z kolóny vymyl homopolymér PEO, zadržaný bariérouThe separation of the PPO-b-PEO block copolymer of polypropylene (PPO) and polyethylene oxide (PEO) is shown in FIG. 4. This is a laboratory sample (Dr. S. Carlotti, University of Bordeaux, France). Chromatography column - as in Example 1. The eluent used was a mixture of toluene (adsorli for both PPO and PEO) and dimethylformamide (DMF) (desorli for both PPO and PEO) of 80/20 w / w. The temperature of the experiment was 30 ° C. Dosing volume v; was 20 μΐ and the dose concentration Cj was 1 mg.mľ *. A tandem of two barriers was used, each having a volume of 200 μΐ. Bariéra č. 1 contained pure toluene. She was holding the block copolymer. After 36 seconds, the barrier no. 2, which contained 90 wt. % toluene. Bariéra č. 2 retained the PEO homopolymer. PPO eluted in the GPC mode, not restrained by any of the barriers. This was followed by a block copolymer retained by the toluene barrier and finally a PEO homopolymer retained by the barrier was eluted from the column.

Claims (3)

PATENTOVÉ NÁROKYPATENT CLAIMS 1. Spôsob separácie viaczložkových syntetických polymérov pomocou bariérového postupu, vyznačujúci sa tým, že zmes makromolekúl s rôznym chemickým zložením sa dávkuje do kolóny naplnenej pórovitým silikagélom a premývanej mobilnou fázou tvorenou zmesou silného rozpúšťadla a slabého rozpúšťadla so zložením 70/30 hmotn./hmotn. dimetylformamid/toluén, ktorá bez prítomnosti bariér zabezpečí voľné vymytie všetkých zložiek separovanej zmesi, pričom sa na vzorku postupne pôsobí bariérami, ktoré selektívne zadržujú jednotlivé zložky zmesi tak, že sa najskôr pôsobí bariérou, ktorá oproti mobilnej fáze obsahuje zvýšenú koncentráciu slabého rozpúšťadla so zložením 90/10 hmotn./hmotn. toluén/dimetylformamid a následne sa na vzorku pôsobí ešte účinnejšou bariérou samotného slabého rozpúšťadla.A process for separating multicomponent synthetic polymers by means of a barrier process, characterized in that a mixture of macromolecules of different chemical composition is fed into a column packed with porous silica gel and washed with a mobile phase consisting of a mixture of a strong solvent and a weak solvent of 70/30 w / w. dimethylformamide / toluene, which, in the absence of barriers, ensures free elimination of all components of the separated mixture, while the sample is gradually treated with barriers that selectively retain the individual components of the mixture by first acting through a barrier containing an increased concentration of weak solvent of 90 / 10 w / w. toluene / dimethylformamide and subsequently the sample is treated with an even more effective barrier of the weak solvent itself. 2. Spôsob separácie podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že silným rozpúšťadlom je dimetylformamid.The separation process according to claim 1, wherein the strong solvent is dimethylformamide. 3. Spôsob separácie podľa nároku 1, vyznačujúci sa tým, že slabým rozpúšťadlom je toluén.The separation method of claim 1, wherein the weak solvent is toluene.
SK75-2007A 2007-06-04 2007-06-04 Process for separation of multicomponent synthetic polymers SK288062B6 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK75-2007A SK288062B6 (en) 2007-06-04 2007-06-04 Process for separation of multicomponent synthetic polymers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SK75-2007A SK288062B6 (en) 2007-06-04 2007-06-04 Process for separation of multicomponent synthetic polymers

Publications (2)

Publication Number Publication Date
SK752007A3 SK752007A3 (en) 2009-05-07
SK288062B6 true SK288062B6 (en) 2013-04-03

Family

ID=40590162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
SK75-2007A SK288062B6 (en) 2007-06-04 2007-06-04 Process for separation of multicomponent synthetic polymers

Country Status (1)

Country Link
SK (1) SK288062B6 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
SK752007A3 (en) 2009-05-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Berek Coupled liquid chromatographic techniques for the separation of complex polymers
Pasch et al. Multidimensional HPLC of polymers
Mena et al. Molecularly imprinted polymers for on-line preconcentration by solid phase extraction of pirimicarb in water samples
Caro et al. Non-covalent and semi-covalent molecularly imprinted polymers for selective on-line solid-phase extraction of 4-nitrophenol from water samples
Venn et al. Synthesis and properties of molecular imprints of darifenacin: the potential of molecular imprinting for bioanalysis
Su et al. Development of high internal phase emulsion polymeric monoliths for highly efficient enrichment of trace polycyclic aromatic hydrocarbons from large-volume water samples
Lian et al. Determination of ciprofloxacin in Jiaozhou Bay using molecularly imprinted solid-phase extraction followed by high-performance liquid chromatography with fluorescence detection
Pasch Hyphenated separation techniques for complex polymers
Yan et al. Water-compatible molecularly imprinted polymers for selective extraction of ciprofloxacin from human urine
Li et al. Development and validation of a hydrophilic interaction liquid chromatographic method for determination of aromatic amines in environmental water
Qi et al. 2, 4-Dimethylphenol imprinted polymers as a solid-phase extraction sorbent for class-selective extraction of phenolic compounds from environmental water
Ebrahimzadeh et al. Molecularly imprinted nano particles combined with miniaturized homogenous liquid–liquid extraction for the selective extraction of loratadine in plasma and urine samples followed by high performance liquid chromatography-photo diode array detection
Berek Two-dimensional liquid chromatography of synthetic polymers
JP6063529B2 (en) Pretreatment cartridge for substance separation and pretreatment method using the same
Renkecz et al. Selective solid phase extraction of propranolol on multiwell membrane filter plates modified with molecularly imprinted polymer
Olsen et al. Methodology for assessing the properties of molecular imprinted polymers for solid phase extraction
EP3106224A1 (en) Ion exchange chromatography column, method, and system thereof
Song et al. Molecularly imprinted solid-phase extraction of glutathione from urine samples
Yan et al. Screening, recognition and quantitation of salbutamol residues in ham sausages by molecularly imprinted solid phase extraction coupled with high-performance liquid chromatography–ultraviolet detection
Janco et al. Discrimination of poly (ethyl methacrylate) s according to their molar mass and tacticity by coupling size exclusion chromatography and liquid chromatography at the critical adsorption point
Möller et al. Investigation of matrix effects of urine on a molecularly imprinted solid-phase extraction
US20140242237A1 (en) Molecularly Imprinted Polymer For Wine Extraction
Dżygiel et al. Evaluation of water-compatible molecularly imprinted polymers as solid-phase extraction sorbents for the selective extraction of sildenafil and its desmethyl metabolite from plasma samples
US6642374B2 (en) Process for separation of polynucleotide fragments
US20100071444A1 (en) High Throughput Screening, Purification and Recovery System for Large and Small Molecules

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Patent lapsed due to non-payment of maintenance fees

Effective date: 20140604