區域熔煉純化有機光電材料和高分子材料分析

羅云，陳龍，王九飆，秦邦保

（珠海格力綠色再生資源有限公司，廣東 珠海 519000）

1 區域熔煉純化相關概念

1.1 運行原理

在區域熔煉試驗開展前期，應將樣品放置于具有高熔點的溶劑中，使其與溶劑獲得充分溶解，將冷凝樣品放置在低溫環境中，開展區域熔煉試驗。溶劑法的工藝實施期間，溶劑被認定為純物質，樣品中的物質認定為雜質。依據雜質在溶劑內發生凝固與熔融過程產生的溶解程度差異，開展分離純化試驗，分析材料純度。

1.2 注意事項

1）溶劑應采取移除措施，防止溶劑與純化樣品發生相關化學反應，保持純化樣品純度。2）純化樣品應在溶劑中獲得充分溶解，防止在區域熔煉期間形成飽和狀態，干擾試驗結果的準確性。3）應選擇熔點在零以上的溶劑，以此降低試驗設備的應用要求，可選擇冰箱內完成區域熔煉試驗［1］。

2 溶劑法區域熔煉純化有機混合物

2.1 試驗準備

試驗準備以藥品試劑為主：芴酮，規格99%；2-溴芴酮，規格99%；色譜甲醇，規格為甲醇（HPLC）；對二甲苯，規格為AR；二氯甲烷，規格為AR；石油醚，規格為AR；無水乙醇，規格為AR；超純水；去離子水。

2.2 有機混合物的純化試驗

有機混合物的原材料為芴酮 （FL）、2-溴芴酮（BF）。試驗流程為：

1）試驗中，兩種原材料配比為m（芴酮）：m（2-溴芴酮） ＝1∶9。表示0.1g樣品在二甲苯溶劑中溶解，溶劑容量為50mL，熔點為13.2℃，且與兩種原材料不存在任何化學關系，保障兩種原材料充分溶解，溶解周期至少為2h。2）在區域熔煉試管體積的1／5處，添加上清溶液，繼而將試管放置于冰箱中，予以冷卻。3）在試管溶液獲得完全凝固時，在試管中添加對二甲苯溶劑，體積為溶劑瓶的4／5，繼而將其放置于冰箱中予以冷卻。基于兩者原材料放置在對二甲苯溶劑中時，并不具有較高的溶解效率，故而借用上清溶液。上清溶液與對二甲苯溶劑體積比為1∶4，以此減少樣品在區熔期間狀態過于飽和，防止晶體析出現象，保障試驗發展良好性。4）在試管中液體處于完全凝固狀態時，將試管放置在純化儀器中，開展區域熔煉相關純化試驗流程，容量次數設定為5，且前兩次調節設備的區熔溫度設定為65℃，區熔速度設定為8mm／h，后三次調節設備的區熔溫度設定為45℃，區熔速度設定為5mm／h。5）獲得5次區熔樣品，將試驗完成時的試管采取平均劃分方式，將其劃分為8段，并給予對應標號，為后續試驗分析奠定基礎條件。6）借助凍干機設備，將8段樣品中含有的對二甲苯溶劑予以剔除。7）8段樣品中，分別提取少量樣品，將其溶于無水乙醇溶液中，繼而開展爬板檢測。8）區域熔煉試驗完成時，針對每段樣品在色譜甲醇中的溶液狀態，將甲醇配制成10μg／mL的溶液，再開展高效液相色譜檢測。

2.3 試驗分析

1）點板檢測。溶劑法工藝實施的區域熔煉，對樣品采取有效劃分，逐一開展點板檢測流程，以試管低端為起點，逐級線上開展分段流程，給予1～8的編號。結果顯示：區域熔煉中兩種原材料芴酮與2-溴芴酮的混合物，發生了分離現象，在第3、第4兩段樣品中只顯示出2-溴芴酮，在其余6段樣品中同時顯示兩種原材料。2）高效液相色譜檢測。高效液相色譜檢測流程，為試驗配置的設備有LC-20AD泵、自動取樣設備、樣品注射回路設備、紫外線自檢儀器，配合試驗設備開展樣品純度的檢測流程。流動相的元素配置有：85%占比的色譜級甲醇、15%占比的純水，流速維持在1.0mL／min。借助恒溫器設備，控制色譜柱整體溫度，保持其溫度為45℃，檢測條件設定為254mm波長，取樣容量設定為20μL。高效液相色譜檢測落實前期，將區域內八段樣品的溶液濃度，逐一稀釋至每毫升10μL。結果顯示：區域熔煉完成時，3～7編號的5段樣品，芴酮元素占比逐級累加，甚至發生了分離現象。由此發現：在芴酮與2-溴芴酮兩種原材料的純化試驗中，區域熔煉試驗具有一定適用性，且溶劑法對區熔工藝實現了優化，為有機光電材料開展純度檢測與純化流程提供了新的方向［2］。

3 高分子材料溶劑法的區域熔煉

3.1 聚乙二醇熔煉純化

3.1.1 試驗準備

試驗準備，藥品與試劑具體表現為：聚乙二醇（PEG）平均相對分子質量2000，規格為98%；聚乙二醇 （PEG）平均相對分子質量10000，規格為98%；四氫呋喃，規格為GPC；無水乙醇，規格為AR；超純水；去離子水。

試驗儀器：純化設備，試驗小組與其他小組共同制作而成的微型區域熔煉儀器，低溫環境設定為冰箱；冷凍干燥設備，型號為FD-1A-50，用于干燥處理樣品含有的水分子；凝膠滲透色譜（GPC），借助規格為LC-20A的色譜設備，用于檢測樣品，測定高分子材料在樣品中的含量。樣品檢測的配置為：每4mg樣品配置5mL四氫呋喃溶劑，保障樣品溶解于溶液中。

3.1.2 試驗流程

1）將聚乙二醇 （PEG）平均相對分子質量2000設定為a，將聚乙二醇 （PEG）平均相對分子質量10000設定為b，則質量比設定為a∶b＝0.85∶0.15，表示將2g樣品放置于離子水中，液體容量為50mL，保障樣品處于完全溶解狀態，溶解期間等待2h。2）在區域熔煉試管中添加上清溶液，基于聚乙二醇化學物質在離子水液體中，擁有良好的溶解性，故而可排除飽和狀態的發生，固體析出現象不會發生。故此，向試管中加入上清溶液時，無須采取措施去除離子水。在上清溶液添加完成時，將區域熔煉試管放置于冰箱中，采取冷凝處理，冷凝時間設定為3h。3）試管中如若液體完成凝固，開展區域熔煉純化流程，將試管放置于純化設備中，設定區熔溫度數值為50℃，區熔速度設定為7mm／h。4）5次區域熔煉工序獲得的樣品，采取均分為8段，予以1～8編號，加以區分。5）借助凍干機設備，處理8段樣品中的去離子水。6）區熔試驗完成時，每段樣品提取4mg，分別融合在5mL的四氫呋喃溶液中，逐一開展凝膠滲透色譜檢測。

3.1.3 分析試驗結果

針對熔煉樣品開展凝膠滲透色譜檢測，檢測結果顯示：熔煉完成時，1～7段樣品中，平均相對分子質量為10000的聚乙二醇的含量發生遞減，故而產生分離現象。由此可知：溶劑法工藝適用于高分子材料開展分離純化流程。

3.2 對比試驗

3.2.1 試驗準備

試驗原材料與儀器，參照聚乙二醇熔煉純化試驗 （常規方法）相關內容。

3.2.2 試驗步驟

1）質量比配置與聚乙二醇熔煉純化試驗一致，即a∶b＝0.85∶0.15，借助磁力攪拌方式，保障0.4g樣品處于均勻狀態。將處于均勻狀態的樣品裝入試管中，給予壓實處理。2）將壓實處理完成的樣品，放置于純化設備中，開展區熔試驗流程，將區熔溫度條件設定為80℃，平均相對分子質量為10000的聚乙二醇，其熔點最小值為61℃，設定區熔速度為7mm／h。3）完成5次區熔試驗后，將區熔獲得的樣品均分為8段，設定1～8編號，加以區分，編號方式為由下至上逐一標記。

3.2.3 分析試驗結果

在聚乙二醇熔煉純化試驗 （常規方法）中，開展凝膠滲透色譜檢測流程，結果顯示：1～7段的樣品中，平均相對分子質量為10000的聚乙二醇含量處于穩定狀態，故而未發生分離現象。由此可見：聚乙二醇熔煉純化試驗難以實現高分子材料的聚乙二醇元素分離。針對在聚乙二醇熔煉純化試驗 （常規方法）獲取的8段樣品，開展凝膠滲透色譜檢測流程，獲得樣品的結構參數，具體表現為：

1）樣品1。Mn＝3183，Mw＝4213，Mw／Mn＝1.323。2）樣品2。Mn＝3210，Mw＝4130，Mw／Mn＝1.287。3）樣品3。Mn＝3223，Mw＝4128，Mw／Mn＝1.281。4）樣品4。Mn＝3218，Mw＝4113，Mw／Mn＝1.278。5） 樣 品5。Mn＝3213，Mw＝4094，Mw／Mn＝1.274。6）樣品6。Mn＝3223，Mw＝4124，Mw／Mn＝1.279。7）樣品7。Mn＝3191，Mw＝4012，Mw／Mn＝1.257。8） 樣 品8。Mn＝3217，Mw＝4104，Mw／Mn＝1.276。

由數據可知，常規法試驗尚未發生分離事件。而對比試驗中采取了溶劑法予以開展區域熔煉，相比常規方法的試驗流程，聚乙二醇在試驗中減少固液傳遞問題。為此，常規試驗流程難以實現高分子材料的有效分離，而溶劑法熔煉試驗中，良好解決了黏度大而引起的相關問題，減少斷層現象發生，具有良好的分離效果。為此，溶劑法的區域熔煉工藝，適用于高分子材料相關應用［3］。

4 結論

綜上所述，溶液法實現了優化區域熔煉相關工藝流程，使其適應于較為復雜的分離純化實現，順應有機光電小分子與高分子兩種材料的純度檢測需求。通過芴酮與2-溴芴酮兩種有機物的純化試驗，聚乙二醇兩種分子量的分離純化試驗分析，驗證了溶劑法在純度檢測與分離工藝中應用的可行性。