一種銅電解液中明膠分子量分布的測定方法
2023-06-22 14:07:11 1
專利名稱：一種銅電解液中明膠分子量分布的測定方法
技術領域：
本發明涉及分子量分布的測試方法，特別是涉及銅電解液中少量存在的明膠分子量分布的測定方法。
背景技術：
膠原是指動物組織器官中存在的一類蛋白質，在提取、分離時，隨著方法和條件不同，可以產生膠原、明膠和膠原蛋白三種產物。一般認為，電解銅箔生產要求對Cu2+在陰極電沉積的形態進行控制，除了對Cu2+，H2SO4濃度、液溫度，液流量，電流密度等控制外，明膠的加入使銅箔的結晶發生顯著變化，如抗張力、延伸率、硬度、粗面峰谷形態等等。為了生產出質量穩定的銅箔產品，監控電解液中的明膠液分子量十分重要。
明膠的分子量可從數百到數十萬。目前提出的用來測定銅電解液中少量膠濃度和的方法主要有電化學測定方法，日本專利特開平8-304338公開了一種測量極化強度的方法。日本專利特開6-337247公開了一種染料吸附方法，該方法在濾紙上收集膠，用一種染料將膠染色，然後測試吸光度。還有一種方法是通過沉澱少量的銅到旋轉電極上，再稱量溶解銅進行測定。這些方法的共同缺點是對分子量20000以下部分不能被定量收集。
由於銅電解液中明膠處於強酸性條件，常規的GPC分析面臨強酸性，色譜柱無法承受；並且，在酸性條件下的明膠降解速度快，工藝控制困難，且強電解質硫酸銅的離子幹擾也會極大的影響分子量測定。日本專利01801130.6公開了測定明膠分子量分布的方法是採用離子交換樹脂接合色譜柱切換技術和高效液相色譜法分析明膠分子量，但柱層析程序複雜，柱切換技術設及到裝置的增加，增加了分析的成本，並需要更長的分析時間。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的缺點，提供一種測定溶解在酸性硫酸銅中的明膠分子量分布的方法，並且可測定分子量20000以下部分明膠分子量的分布。
本發明的目的通過如下技術方案實現一種銅電解液中明膠分子量分布的測定方法，包括如下步驟(1)固相萃取選擇合適填料的固相萃取小柱，柱子填料為大孔二乙烯苯或IV乙烯基吡咯烷酮，然後用甲醇或水作溶劑溼潤固定相，溶劑與填料的比例為1∶1～1∶10；注入含明膠電解液，使明膠與固定相混合，進行第一洗脫，使待測明膠與幹擾成分分離，再次洗脫，將明膠洗脫出小柱，並收集含明膠的洗脫液；(2)凝膠滲透色譜法，分析明膠分子量以0.02M-0.05M的NaH2PO4、0.1-0.2M的Na2SO4和0.1％～2％十二烷基硫酸鈉為流動相，流速為0.4～1.0mL/min，色譜柱採用分析蛋白質大分子分子量的色譜柱，檢測器採用紫外檢測器與示差檢測器，檢測波長為190～230mm；柱溫箱溫度為30℃～50℃。
所述步驟(1)的填料與明膠電解液的用量體積比為1∶10～1∶1000。
所述步驟(1)的第一洗脫是用純水衝洗幹擾銅離子，所述純水的用量與電解銅溶液比例介於1∶50～1∶500。
所述步驟(1)的再次洗脫是用10～50％甲醇水溶液衝洗固相萃取小柱。洗脫的甲醇溶液與填料的用量體積比例為1∶1～1∶10。
本發明原理作為整平劑，明膠在電解銅箔生產過程中是必不可少的添加劑，但在電解制銅箔過程中，明膠處於強酸環境中，如果直接檢測其明膠濃度，一是pH太低，直接進樣會破壞色譜柱，二是高濃度的硫酸銅溶液中銅離子的幹擾作用使濃度處於ppm級的明膠無法檢測。本發明採用固相萃取技術，使銅離子與明膠在SPE柱上分離，實現及時、準確檢測明膠及其降解物產物肽片段。
相對於現有銅電解液分子量測定技術，本發明具有如下優點(1)預處理程序省時、方便、快捷；分析一個樣品從預處理到GPC檢測時間在1～2小時即可完成。提供了一種測試包含電解液中的膠或明膠的分子量分布的良好方法，對找出電解或電鍍的最適宜的條件非常有益，並進而實現對生產的銅箔的諸如伸長性、抗張強度等類似的物理性質實現有效控制。
(2)分析成本降低，延長色譜柱的使用壽命；避免了採用離子交換色譜和柱切換技術的煩瑣的程序，方便相關企業進行現場樣品快速分析。
(3)分析結果準確可靠。經快速預處理後，樣品呈近中性，避免了強酸性條件下降解現象發生，故能準確反映現場明膠分子量和濃度的變化規律。而傳統的方法預處理方法時間長，樣品在此過程中繼續降解，分析結果誤差大。
圖1是實施例1明膠樣品凝膠色譜圖；圖2是實施例2明膠樣品凝膠色譜圖；圖3是實施例3明膠樣品凝膠色譜圖。
具體實施例方式
為更好理解本發明，下面結合實施例對本發明做進一步地詳細說明，但是本發明要求保護的範圍並不局限於實施例表示的範圍。
實施例1用於測定不含電解液的明膠在近中性條件下的分子量分布規律。
1、固相萃取技術。
包括如下步驟和工藝條件
(1)將固相萃取小柱放置在固相萃取儀上，固相萃取小柱上方經轉接頭接50mL注射器針筒。採用的萃取小柱是Waters公司的HLB固相萃取小柱，規格為3cc60mg。
(2)首先採用1mL甲醇，隨後以1mL水對萃取小柱進行活化；(3)從注射器針筒中分多次注入含明膠水溶液模擬樣品150mL。
(4)採用1mL純水衝洗幹擾銅離子；(5)以1mL25％甲醇水溶液通過小柱，並收集洗脫液，主要含明膠溶液；2、採用凝膠滲透色譜法(GPC)，分析明膠分子量。
先配置0.02M的NaH2PO4+0.1MNa2SO4+1％SDS的流動相，選擇能用於分析蛋白質大分子分子量的色譜柱，這裡採用美國Waters公司的Protein-Pak60+Protein-Pak 125，將色譜柱放置於柱溫箱中，柱溫箱溫度設定為35℃。以Waters公司的2487紫外檢測器和2414示差檢測器檢測流出的明膠，紫外檢測器檢測波長設定為210nm；接著將流速設定為0.6mL/min；色譜柱基線平衡後開始進樣，進樣量為20μL。得到明膠分子量分布的色譜圖如圖1所示，其峰位保留時間為19.42min，重均分子量達153467.7D。各部分的明膠含量百分比見表1，其中分子量為153467.71的明膠比例最高，佔23.95％，最大分子量為832558.00，佔3.27％，最小分子量為917.23，佔0.25％。由於未經受酸性環境，明膠分子量較大，分子量在10000以上的佔76.36％。採用該方法對非酸性條件下明膠分子量分析結果與現有GPC分析方法一致，能正確反映分子量的變化規律。
表1
實施例2本實例採用的分析對象為電解銅箔生產車間含明膠的強酸性銅電解液。由於明膠處於強酸性條件，常規的GPC分析面臨強酸性，色譜柱容易損壞，分析困難，經固相萃取預處理後，酸性大幅減弱，條件溫和，適宜隨後的GPC分析。
1.固相萃取工藝流程是(1)將固相萃取小柱放置在固相萃取儀上，固相萃取小柱上方經轉接頭接50mL注射器針筒。採用如Waters公司的HLB固相萃取小柱，規格為3cc60mg。
(2)首先採用1mL甲醇，隨後以1mL水對萃取小柱進行活化；(3)從注射器針筒中分多次注入含明膠銅電解液的現場樣品300mL。
(4)採用1mL純水衝洗幹擾銅離子；(5)以2mL25％甲醇水溶液通過小柱，並收集洗脫液，主要含明膠溶液；2.採用凝膠滲透色譜法，分析明膠分子量。
1具體儀器分析條件先配置0.02M的NaH2PO4+0.1MNa2SO4+1％SDS的流動相，選擇能用於分析蛋白質大分子分子量的色譜柱，這裡採用美國Waters公司的Protein-Pak125+Protein-Pak300，將色譜柱放置於柱溫箱中，柱溫箱溫度設定為35℃。以Waters公司的2487紫外檢測器和2414示差檢測器檢測流出的明膠，紫外檢測器檢測波長設定為210nm；接著將流速設定為0.6mL/min；色譜柱基線平衡後開始進樣，進樣量為20μL。得到明膠分子量分布的色譜圖如圖2所示，其兩個峰值保留時間分別為20.310min和27.478min。對應的分子量分別為32655.02和895.78，所佔的比例分別為11.15％和8.42％，與實例1中未經酸降解的原料明膠相比，分子量明顯下降，低分子量的明膠肽片段含量增加，而分子量在10000以上的只佔21.88％。
表2
實施例3本實例採用的分析對象為電解銅箔生產車間另一採樣點含明膠的強酸性銅電解液。
(1)將固相萃取小柱放置在固相萃取儀上，固相萃取小柱上方經轉接頭接50mL注射器針筒。採用Waters公司的HLB固相萃取小柱，規格為6cc200mg。
(2)首先採用2mL甲醇，隨後以2mL水對萃取小柱進行活化；(3)從注射器針筒中分多次注入含明膠銅電解液的現場樣品500mL。
(4)採用2mL純水衝洗幹擾銅離子；(5)以2mL25％甲醇水溶液通過小柱，並收集洗脫液。
(2)採用凝膠滲透色譜法，所需儀器為高效液相色譜儀。
先配置0.02M的NaH2PO4、0.1MNa2SO4以及1％SDS的流動相，選擇能用於分析蛋白質大分子分子量的色譜柱，這裡採用美國Waters公司的Protein-Pak125+Protein-Pak300，將色譜柱放置於柱溫箱中，柱溫箱溫度設定為35℃。以Waters公司的2487紫外檢測器和2414示差檢測器檢測流出的明膠，紫外檢測器檢測波長設定為210nm；接著將流速設定為0.6mL/min；色譜柱基線平衡後開始進樣，進樣量為20μL。
得到明膠分子量分布的色譜圖如圖3所示。其峰值保留時間分別為20.540min和27.475min，對應的分子量分別為32655.02和895.78，所百分含量分別為7.65％和15.09％，與實例1中未經酸降解的原料明膠相比，分子量明顯下降，低分子量的明膠肽片段含量增加，而分子量在10000以上的只佔14.80％。
表3
權利要求
1.一種銅電解液中明膠分子量分布的測定方法，其特徵在於包括如下步驟(1)固相萃取選擇合適填料的固相萃取小柱，柱子填料為大孔二乙烯苯或IV乙烯基吡咯烷酮，然後用甲醇或水作溶劑溼潤固定相，溶劑與填料的比例為1∶1～1∶10；注入含明膠電解液，使明膠與固定相混合，進行第一洗脫，使待測明膠與幹擾成分分離，再次洗脫，將明膠洗脫出小柱，並收集含明膠的洗脫液；(2)凝膠滲透色譜法，分析明膠分子量以0.02M-0.05M的NaH2PO4、0.1-0.2M的Na2SO4和0.1％～2％十二烷基硫酸鈉為流動相，流速為0.4～1.0mL/min，色譜柱採用分析蛋白質大分子分子量的色譜柱，檢測器採用紫外檢測器與示差檢測器，檢測波長為190～230nm；柱溫箱溫度為30℃～50℃。
2.根據權利要求1所述的一種銅電解液中明膠分子量分布的測定方法，其特徵在於所述步驟(1)的填料與明膠電解液的用量體積比為1∶100～1∶1000。
3.根據權利要求1所述的一種銅電解液中明膠分子量分布的測定方法，其特徵在於所述步驟(1)的第一洗脫是用純水衝洗幹擾銅離子，所述純水的用量與電解銅溶液比例介於1∶50～1∶500。
4.根據權利要求1所述的一種銅電解液中明膠分子量分布的測定方法，其特徵在於所述步驟(1)的再次洗脫是用10～50％甲醇水溶液衝洗固相萃取小柱。洗脫的甲醇溶液與填料的用量體積比例為1∶1～1∶10。
全文摘要
本發明公開了一種銅電解液中明膠分子量分布的測定方法。該方法先進行固相萃取選擇合適填料的固相萃取小柱，注入含明膠電解液，進行第一洗脫，使待測明膠與幹擾成分分離，再次洗脫，將明膠洗脫出小柱，並收集含明膠的洗脫液；然後用凝膠滲透色譜法，分析明膠分子量以NaH
文檔編號G01N30/08GK101042379SQ20071002643
公開日2007年9月26日 申請日期2007年1月19日 優先權日2007年1月19日
發明者陳健, 郭偉, 姜建國, 肖凱軍, 鄭必勝, 王定勇 申請人:華南理工大學