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CH634661A5 - Powder for chromatographic separations - Google Patents

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Publication number
CH634661A5
CH634661A5 CH1508077A CH1508077A CH634661A5 CH 634661 A5 CH634661 A5 CH 634661A5 CH 1508077 A CH1508077 A CH 1508077A CH 1508077 A CH1508077 A CH 1508077A CH 634661 A5 CH634661 A5 CH 634661A5
Authority
CH
Switzerland
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pore size
bimodal
distribution
particles
component
Prior art date
Application number
CH1508077A
Other languages
German (de)
Inventor
Joseph Jack Kirkland
Wallace Wen-Chuan Yau
Original Assignee
Du Pont
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.)
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Publication date
Priority claimed from US05/826,171 external-priority patent/US4160728A/en
Application filed by Du Pont filed Critical Du Pont
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Description

Diese Erfindung betrifft ein Pulver für chromatographische Trennungen, welches in der Trennungszone von Chromatographen verwendet werden kann. This invention relates to a powder for chromatographic separations which can be used in the separation zone of chromatographs.

Die US-PS-3 505' 785 beschreibt oberflächlich poröse Mi-i5 krosphäroide, die einen mittleren Durchmesser im Bereich von 5 bis 500 [xm haben und aus einem undurchlässigen Kern und einer Vielzahl von den Kern umhüllenden Einfachschichten aus kolloidalen anorganischen Teilchen einer mittleren Grösse im Bereich von 0,005 bis 1,0 [im bestehen. Die US-PS-3 855 172 20 beschreibt Mikrosphäroide, die durchgehend porös sind und einen mittleren Teilchendurchmesser im Bereich von 0,5 bis 20 [im aufweisen. Sie bestehen aus kolloidalen anorganischen feuerfesten Teilchen mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von 0,005 bis 1,0 [xm. US Pat. No. 3,505,785 describes superficially porous Mi-i5 crospheroids which have an average diameter in the range from 5 to 500 μm and consist of an impermeable core and a multiplicity of single layers of colloidal inorganic particles of a medium size which surround the core in the range of 0.005 to 1.0. US Pat. No. 3,855,172 20 describes microspheroids which are porous throughout and have an average particle diameter in the range from 0.5 to 20 μm. They consist of colloidal inorganic refractory particles with an average diameter in the range from 0.005 to 1.0 [xm.

25 Die Verwendung von Mikrosphäroiden dieser Art für die Chromatographie, insbesondere die Grössenausschlusschroma-tographie, ist allgemein bekannt. Bei dieser Anwendung werden poröse Mikrosphäroide als Füllmaterial für die Trennungszone des Chromatographen verwendet. Sie bewirken die Trennung 30 der Komponenten einer Probe auf der Grundlage von Unterschieden in der hydrodynamischen Grösse der Komponenten. Das Molekulargewicht (MG) der Komponenten kann als Funktion der hydrodynamischen Grösse berechnet werden. Eine graphische Darstellung der bei einem gegebenen Retentionsvolu-35 men (VR) für ein bestimmtes Füllmaterial eluierten Molekulargewichtsfraktion ergibt, dass bei einem gegebenen Porenvolumen im Füllmaterial bestimmte Molekulargewichtsfraktionen auf Grund ihrer grossen Abmessung vollständig ausgeschlossen werden und bestimmte Molekulargewichtsfraktionen auf Grund 40 ihrer geringen Grösse vollständig durchlaufen. Zwischen diesen beiden Extremen liegt ein Bereich von Molekulargewichtsfraktionen, die durch Berührung mit den porösen Teilchen bevorzugt zurückgehalten oder verzögert werden ; Materialien, die diese Molekulargewichtsfraktionen enthalten, können durch 45 dieses spezielle Füllmaterial fraktioniert werden. 25 The use of microspheroids of this type for chromatography, in particular size exclusion chromatography, is generally known. In this application, porous microspheroids are used as filling material for the separation zone of the chromatograph. They separate 30 the components of a sample based on differences in the hydrodynamic size of the components. The molecular weight (MW) of the components can be calculated as a function of the hydrodynamic size. A graphical representation of the molecular weight fraction eluted at a given retention volume (VR) for a specific filler material shows that given a pore volume in the filler material, certain molecular weight fractions are completely excluded due to their large size and certain molecular weight fractions due to their small size pass through completely . Between these two extremes is a range of molecular weight fractions which are preferably retained or delayed by contact with the porous particles; Materials containing these molecular weight fractions can be fractionated through this special filler.

Die tatsächliche Arbeitsbeziehung in der Grössenaus-schlusschromatographie ist die Molekulargewichts-Eichkurve, die normalerweise eine logarithmische graphische Darstellung des Molekulargewichts in Abhängigkeit vom Rückhalte- oder 50 Retentionsvolumen ist. Molekulargewichts-Eichkurven weisen charakteristischerweise einen im wesentlichen linearen Teil auf, so dass das Molekulargewicht einer zurückgehaltenen Fraktion einer Probe genau bestimmt werden kann, wenn das Rückhaltevolumen für diese bestimmte Molekulargewichtsfraktion im li-55 nearen Teil der Molekulargewichts-Eichkurve auftritt, und weniger genau ist, wenn es ausserhalb dieses linearen Bereichs auftritt. Molekulargewichts-Eichkurven weisen charakteristischerweise lineare Teile auf, die sich über ungefähr zwei Dekaden in der log. Molekulargewichtsskala für eine einzelne Poren-60 grosse erstrecken. Um eine Eichkurve mit einem linearen Teil zu erhalten, der sich über mehr als zwei Dekaden der Molekulargewichtsskala erstreckt, verwendet man gewöhnlich eine chromatographische Trennungszone, die aus zahlreichen Säulen besteht, von denen jede eine andere Porengrösse hat. Wie in 65 «Know More About Your Polymer», herausgegeben 1976 von Waters Associates, Milford, Mass., beschrieben, kombiniert man zur Ausdehnung des linearen Bereichs der Molekularge-wichts-Eichkurve in einer solchen Weise, dass Materialien, die The actual working relationship in size exclusion chromatography is the molecular weight calibration curve, which is usually a logarithmic graphic representation of the molecular weight as a function of the retention or retention volume. Molecular weight calibration curves characteristically have a substantially linear part so that the molecular weight of a retained fraction of a sample can be accurately determined if the retention volume for that particular molecular weight fraction occurs in the near-left part of the molecular weight calibration curve and is less accurate, if it occurs outside of this linear range. Molecular weight calibration curves characteristically have linear parts that are in the log over approximately two decades. Extend molecular weight scale for a single pore-60 large. In order to obtain a calibration curve with a linear part which extends over more than two decades of the molecular weight scale, a chromatographic separation zone is usually used, which consists of numerous columns, each of which has a different pore size. As described in 65 "Know More About Your Polymer", published in 1976 by Waters Associates, Milford, Mass., One combines to expand the linear range of the molecular weight calibration curve in such a way that materials that

3 3rd

634 661 634 661

einen weiten Bereich von Molekulargewichtsfraktionen enthalten, getrennt und nachgewiesen werden können, vier oder fünf Säulen, die jeweils Molekulargewichts-Eichkurven aufweisen, deren lineare Teile einander überschneiden. contain a wide range of molecular weight fractions, separated and detectable, four or five columns, each having molecular weight calibration curves, the linear parts of which overlap.

Leider tritt die erwartete lineare Molekulargewichtseichung nicht auf. Der geradlinige Teil der Molekulargewichts-Eichkurve für die kombinierten Teilchen kann in dieser Weise vergrös-sert werden, aber das Maximum scheinen nur etwa drei Dekaden zu sein. Dies ist häufig weniger als der Molekulargewichtsbereich, der in normalen Probenzusammensetzungen zu finden ist. Unfortunately, the expected linear molecular weight calibration does not occur. The straight line portion of the molecular weight calibration curve for the combined particles can be increased in this way, but the maximum appears to be only about three decades. This is often less than the molecular weight range found in normal sample compositions.

Das erfindungsgemässe Pulver für chromatographische Trennungen, zur Verwendung in der Trennungszone von Chromatographen, enthaltend im wesentlichen eine Vielzahl von gesonderten, porösen Makroteilchen, von denen jedes einen mittleren Durchmesser von 0,5 bis 500 jxm hat, ist im Patentanspruch 1 charakterisiert. The powder according to the invention for chromatographic separations, for use in the separation zone of chromatographs, essentially comprising a multiplicity of separate, porous macro particles, each of which has an average diameter of 0.5 to 500 μm, is characterized in patent claim 1.

Der hier gebrauchte Ausdruck «mittlere Porengrösse» bezeichnet die volumenmässige mittlere Porengrösse. Um den maximalen Bereich des geradlinigen Teils der Molekulargewichts-Eichkurve zu erreichen, müssen die Porengrössen der Typen von bimodaler Verteilung um etwa eine Grössenordnung auseinander liegen. Der hier gebrauchte Ausdruck «bimodale Porenverteilung» ist nicht so zu verstehen, dass die Verwendung von mehr als zwei Arten von Teilchengrössenverteilungen ausgeschlossen ist, so lange benachbarte Verteilungsweisen im wesentlichen parallele lineare, einander nicht überschneidende Teile ihrer Eichkurven aufweisen, wobei die mittleren Porenvolumina jeder der beiden benachbarten Verteilungsweisen um etwa eine Grössenordnung getrennt sind. The term "average pore size" used here denotes the average pore size by volume. In order to reach the maximum range of the straight part of the molecular weight calibration curve, the pore sizes of the types of bimodal distribution must be about an order of magnitude apart. The term "bimodal pore distribution" used here is not to be understood as precluding the use of more than two types of particle size distributions, as long as adjacent distribution modes have essentially parallel linear, non-overlapping parts of their calibration curves, the mean pore volumes of each of the the two neighboring distribution methods are separated by an order of magnitude.

Die für die Zwecke der Erfindung geeigneten Makroteilchen können feuerfeste Teilchen beispielsweise aus Siliciumdioxyd oder Aluminiumoxyd sein, oder sie können aus vernetzten Polymergelen bestehen. Bei der bevorzugten Ausführungsform sind die Makroteilchen feuerfeste Makroteilchen, die hauptsächlich aus Siliciumdioxyd bestehen, wobei die Komponente der bimodalen Porenverteilung mit dem kleineren mittleren Porendurchmesser 30 bis 60%, vorzugsweise etwa 40 bis 60%, insbesondere 40 bis 55 % des gesamten Porenvolumens der Makroteilchen in der Trennzone ausmacht und ein Anteil von 45 bis 55 % besonders bevorzugt wird, während der Rest des gesamten Porenvolumens durch die Komponente der bimodalen Porenverteilung mit dem grösseren mittleren Porendurchmesser beigetragen wird. Die Trennungszone kann aus einer Vielzahl von Makroteilchen bestehen, von denen jedes eine bimodale Porenverteilung aufweist, oder sie kann auch einer Vielzahl von Makroteilchen mit der gleichen Porenverteilung in jedem Teilchen in Kombination mit einer Vielzahl von Makroteilchen mit einer anderen Porenverteilung bestehen. The macroparticles suitable for the purposes of the invention can be refractory particles, for example made of silicon dioxide or aluminum oxide, or they can consist of crosslinked polymer gels. In the preferred embodiment, the macroparticles are refractory macroparticles which consist mainly of silicon dioxide, the component of the bimodal pore distribution having the smaller mean pore diameter being 30 to 60%, preferably approximately 40 to 60%, in particular 40 to 55% of the total pore volume of the macroparticles in makes up the separation zone and a proportion of 45 to 55% is particularly preferred, while the rest of the total pore volume is contributed by the component of the bimodal pore distribution with the larger mean pore diameter. The separation zone can consist of a plurality of macroparticles, each of which has a bimodal pore distribution, or it can also consist of a plurality of macroparticles with the same pore distribution in each particle in combination with a plurality of macroparticles with a different pore distribution.

Das Patent betrifft auch eine Verwendung des erfindungsge-mässen Pulvers. Diese Verwendung ist im Patentanspruch 7 gekennzeichnet. The patent also relates to the use of the powder according to the invention. This use is characterized in claim 7.

Die Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Abbildungen beschrieben. The invention is described below with reference to the figures.

Fig. 1 zeigt eine repräsentative Eichkuve des Molekulargewichts in Abhängigkeit vom Rückhaltevolumen im log. Massstab. 1 shows a representative calibration curve of the molecular weight as a function of the retention volume in the log. Scale.

Fig. 2 zeigt eine Eichkurve für die aus sechs verschiedenen Teilchen mit unterschiedlichen Porengrössen bestehende Trennungszone. 2 shows a calibration curve for the separation zone consisting of six different particles with different pore sizes.

Fig. 3 ist eine schematische Darstellung eines Flüssigkeitschromatographen mit der Einspritzstelle 12 für die Trägerflüssigkeit, der Trennungszone 13 und dem Detektor 14 und zeigt insbesondere Trennungszonen, die aus 1 und 2 getrennten Säulen bestehen. FIG. 3 is a schematic illustration of a liquid chromatograph with the injection point 12 for the carrier liquid, the separation zone 13 and the detector 14 and shows in particular separation zones which consist of 1 and 2 separate columns.

Fig. 4 zeigt eine repräsentative Eichkurve für eine bimodale und eine polymodale Trennungszone. 4 shows a representative calibration curve for a bimodal and a polymodal separation zone.

Fig. 5 zeigt schematisch teilweise aufgeschnitten eine Ausführungsform eines vollständig porösen Makroteilchens mit bimodaler Porenverteilung. Fig. 5 shows schematically partially cut open an embodiment of a completely porous macro particle with bimodal pore distribution.

Fig. 6 zeigt schematisch und teilweise aufgeschnitten eine 5 zweite Ausführungsform eines vollständig porösen Makroteilchens mit bimodaler Porenverteilung. 6 shows schematically and partially cut open a second embodiment of a completely porous macro particle with a bimodal pore distribution.

Fig. 7 zeigt schematisch und teilweise aufgeschnitten eine Ausführungsform eines oberflächlich porösen Makroteilchens mit bimodaler Porenverteilung. 7 shows schematically and partially cut open an embodiment of a superficially porous macro particle with a bimodal pore distribution.

io Fig. 8 zeigt einen Vergleich der Eichkurve, die unter Verwendung von zwei der in Fig. 2 dargestellten Teilchen mit sich nicht überschneidenden Teilchengrössenverteilungen erhalten worden ist, mit einer Eichkurve, die unter Verwendung von fünf der in Fig. 2 dargestellten Teilchen, deren Teilchengrössenver-teilungen sich sämtlich überschnitten, erhalten wurde. Figure 8 shows a comparison of the calibration curve obtained using two of the particles shown in Figure 2 with non-overlapping particle size distributions with a calibration curve obtained using five of the particles shown in Figure 2, the particle sizes of which -divisions overlapped, was obtained.

Fig. 9 zeigt eine Eichkurve, die unter Verwendung der in Fig. 6 dargestellten bimodalen Teilchen erhalten wurde. FIG. 9 shows a calibration curve obtained using the bimodal particles shown in FIG. 6.

Für die Grössenausschlusschromatographie wird ein Chromatograph, wie er schematisch in Fig. 3 dargestellt ist, verwen-2o det. Das zu trennende Material wird an einer Einspritzstelle 12 in einen Trägerflüssigkeitsstrom gespritzt und unter Druck durch eine chromatographische Trennungszone 13 einem Detektor 14 zugeführt. Beim Durchgang durch die Trennungszone berühren die Materialien im Trägermedium das Füllmaterial in 25 der Trennungszone, wobei sie während einer Zeit, die für ihr Molekulargewicht (MG) charakteristisch ist, zurückgehalten werden. Nach einer gewissen Zeit, nachdem ein grösseres Volumen des Trägermediums durch die Chromatographiesäule gelaufen ist, wird das vorübergehend vom Füllmaterial zurückge-30 haltene Material aus der Säule eluiert. Mit dem Detektor wird bestimmt, wann jede Komponente des Materials die Trennungszone verlässt. A chromatograph as schematically shown in FIG. 3 is used for the size exclusion chromatography. The material to be separated is injected into a carrier liquid stream at an injection point 12 and is fed under pressure through a chromatographic separation zone 13 to a detector 14. As they pass through the separation zone, the materials in the carrier medium contact the fill material in the separation zone, being retained for a period characteristic of their molecular weight (MW). After a certain time, after a larger volume of the carrier medium has passed through the chromatography column, the material temporarily retained by the filling material is eluted from the column. The detector determines when each component of the material leaves the separation zone.

Das Ausgangssignal des Detektors ist ein charakteristischer Peak, wie er in Fig. 4 unten schematisch dargestellt ist. 35 Als Trennungszonen werden für die Grössenausschlusschro-matographie im allgemeinen Säulen verwendet, die mit porösen Teilchen, wie sie in den US-PSen-3 505 785 und 3 855 172 beschrieben werden, oder in neuerer Zeit mit den makroporösen Mikrosphäroiden, die in der US-Patentanmeldung 639 111 40 (15.6.1976) beschrieben werden, gefüllt sind. The output signal of the detector is a characteristic peak, as is shown schematically in FIG. 4 below. 35 As separation zones for size exclusion chromatography, columns are generally used which are described with porous particles as described in US Pat. Nos. 3,505,785 and 3,855,172, or more recently with the macroporous microspheroids described in the US - Patent application 639 111 40 (June 15, 1976) are filled.

Für die Verwendung solcher Füllmaterialien ist eine typische Beziehung von log MG (eine Funktion des hydrodynamischen Radius des gelösten Stoffs (solute hydrodynamic radius) in Abhängigkeit vom Rückhaltevolumen (VR) durch die einzel-45 ne ausgezogene Linie auf der linken Seite von Fig. 1 dargestellt. Das begrenzende Zurückhaltevolumen am Punkt A ist als Gesamtausschlussvolumen bekannt, das durch die maximale Porengrösse, die für die Durchdringung durch die gelösten Stoffe verfügbar ist, die aus dem Eluat des inneren Porenvolumens 50 (internal porosity elute) bei diesem Rückhaltevolumen vollständig abgewiesen werden, bestimmt wird. Die gelösten Stoffe, die diesem Molekulargewicht und einem höheren Molekulargewicht entsprechen, werden durch das System nicht fraktioniert. Der Punkt B stellt das Volumen der Spezies dar, die die inneren 55 Poren des Füllmaterials vollständig durchdringen, und ist als Gesamtpermeationsvolumen bekannt. Materialien, die diesem und einem niedrigeren Molekulargewicht entsprechen, können somit durch dieses Trennsystem praktisch nicht fraktioniert werden. Der Unterschied zwischen den Rückhaltevolumina A 60 und B stellt eine teilweise Permeation der gelösten Stoffe dar, und innerhalb dieses Volumens findet die Trennung statt. Der Unterschied zwischen dem Rückhaltevolumen bei B und dem Rückhaltevolumen bei A ist eine Funktion des gesamten inneren Porenvolumens des Füllmaterials. Zwischen den Rückhalte-65 volumina bei A und B ist ein ungefähr linearer Bereich der Kurve von log MG in Abhängigkeit vom Rückhaltevolumen (Punkte C bis D) vorhanden, der durch die folgenden Gleichungen dargestellt wird: For the use of such filler materials, a typical relationship of log MG (a function of the hydrodynamic radius of the solute (solute hydrodynamic radius) as a function of the retention volume (VR) is shown by the single-solid line on the left side of FIG. 1 The limiting retention volume at point A is known as the total exclusion volume, which is determined by the maximum pore size available for penetration by the solutes, which are completely rejected from the eluate of the internal pore volume 50 (internal porosity elute) with this retention volume The solutes that correspond to this molecular weight and a higher molecular weight are not fractionated by the system, point B represents the volume of the species that completely penetrate the inner 55 pores of the filler material and is known as the total permeation volume. that this and a lower molecular weight weight, can practically not be fractionated by this separation system. The difference between the retention volumes A 60 and B represents a partial permeation of the solutes, and the separation takes place within this volume. The difference between the retention volume at B and the retention volume at A is a function of the total internal pore volume of the filler. Between the retention volumes at A and B there is an approximately linear region of the log MG curve as a function of the retention volume (points C to D), which is represented by the following equations:

634 661 634 661

4 4th

VR = Q-Q, • log MG und VR = Q-Q, • log MG and

MG = Dje-D2VR MG = Dje-D2VR

(1) (1)

(2) (2)

C2 ist die Neigung des geradlinigen Teils der Eichkurve (in ml/Dekade-MG), und Q ist der Abschnitt dieses geradlinigen Teils. Um Auskunft über das Molekulargewicht aus dieser Eichkurve zu erhalten, werden Versuchschromatogramme und die vorstehende Gleichung 2 verwendet. Dj bezeichnet den Abschnitt dieses linearen Teils der Eichkurve und D2 ihre Neigung. Diese Gleichungen sind dem Fachmann allgemein bekannt und werden zur Charakterisierung von Makromolekülen weitgehend verwendet. C2 is the slope of the straight part of the calibration curve (in ml / decade MG) and Q is the section of this straight part. To obtain information about the molecular weight from this calibration curve, test chromatograms and equation 2 above are used. Dj denotes the section of this linear part of the calibration curve and D2 its slope. These equations are generally known to the person skilled in the art and are widely used for the characterization of macromolecules.

Die additiven Charakteristiken von zwei gleichen Säulen, die in der Grössenausschlusschromatographie verwendet werden, sind allgemein bekannt. Wie in Fig. 1 dargestellt, ist das Verbinden von zwei identischen Säulen (gleiche Teilchen, gleiche Länge) mit identischen Eichkurven, die durch die beiden ausgezogenen Linien dargestellt sind, gleichbedeutend mit einer Verdoppelung der Länge einer einzelnen Säule. Wie in der Abbildung dargestellt, wird durch Verbinden dieser.beiden Säulen das insgesamt verfügbare Porenvolumen erhöht und damit der Bereich des Retentionsvolumens zwischen gesamter Permeation und gesamtem Ausschluss erhöht, jedoch der gleiche Molekulargewichtsfraktionsbereich aufrecht erhalten. Wie Fig. 1 zeigt, bleibt, wenn zwei Säulen verbunden werden, der Bereich der Molekulargewichtsfraktion bei etwa 3000 bis 80 000, obwohl das Retentionsvolumen verdoppelt wird. Die Eichkurve für die Kombination der beiden Säulen ist durch die gestrichelte Kurve dargestellt. Die additive Funktion, die diese Beziehung beschreibt, lautet The additive characteristics of two equal columns used in size exclusion chromatography are well known. As shown in Fig. 1, connecting two identical columns (same particles, same length) with identical calibration curves, shown by the two solid lines, is tantamount to doubling the length of a single column. As shown in the figure, connecting these two columns increases the total available pore volume and thus increases the range of retention volume between total permeation and total exclusion, but maintains the same molecular weight fraction range. As shown in Fig. 1, when two columns are connected, the range of the molecular weight fraction remains at about 3,000 to 80,000, although the retention volume is doubled. The calibration curve for the combination of the two columns is shown by the dashed curve. The additive function that describes this relationship is

C2 = S(C^l i C2 = S (C ^ l i

D2 = 1/2 (1/D2); D2 = 1/2 (1 / D2);

oder (3) (4) or (3) (4)

Die Polymerfraktionierung wird üblicherweise mit Füllungen vorgenommen, die die weitestmögliche Porengrössenverteilung aufweisen. Dies wird normalerweise dadurch erreicht, dass man mehrere Säulen von unterschiedlicher Porengrösse verbindet und hierdurch ein Trennsystem ausbildet, das den interessierenden Molekulargewichtsbereich erfasst. Fig. 2 zeigt eine Reihe von Molekulargewichts-Eichkurven für sechs verschiedene chromatographische Trennzonen, von denen jede mit porösen Siliciumdioxydteilchen mit verschiedenen Porengrössen gefüllt ist. Die Bezeichnung und das mittlere Porenvolumen für diese sechs Teilchen sind in der folgenden Tabelle genannt. The polymer fractionation is usually carried out with fillings which have the widest possible pore size distribution. This is normally achieved by connecting several columns of different pore sizes and thereby forming a separation system that covers the molecular weight range of interest. Figure 2 shows a series of molecular weight calibration curves for six different chromatographic separation zones, each of which is filled with porous silica particles with different pore sizes. The designation and the average pore volume for these six particles are given in the following table.

Bezeichnung designation

1 PMS-50 1 PMS-50

2 PMS-300 2 PMS-300

3 PMS-600 3 PMS-600

4 PMS-800 4 PMS-800

5 PMS-1500 5 PMS-1500

6 PMS-4000 6 PMS-4000

Porengrösse (Â) 60 125 195 300 750 3500 Pore size (Â) 60 125 195 300 750 3500

Diese Teilchen wurden nach den in der US-Patentanmeldung 639 111 (15.6.1976) und in der US-PS 3 782 075 beschriebenen Verfahren hergestellt. These particles were made according to the procedures described in U.S. Patent Application 639,111 (June 15, 1976) and U.S. Patent 3,782,075.

Die Stäbchendiagramme rechts in Fig. 2 geben den geradlinigen Bereich jeder Eichkurve an. Um eine geradlinige kombinierte Eichkurve, die einen Molekulargewichtsbereich von 103 bis 106 überspannt, zu erreichen, würde üblicherweise eine Kombination von sechs Säulen verwendet, von denen jede aus den einzelnen Teilchen, die den sechs Diagrammen entsprechen, besteht. The bar diagrams on the right in Fig. 2 indicate the straight line area of each calibration curve. To achieve a straight line combined calibration curve spanning a molecular weight range from 103 to 106, a combination of six columns would typically be used, each consisting of the individual particles corresponding to the six diagrams.

Es wird nun die in Gleichung 3 gegebene Beziehung ausgenutzt, um die Genauigkeit, Vielseitigkeit und Eignung des Grös- The relationship given in equation 3 is now used to determine the accuracy, versatility and suitability of the size.

senausschlussprozesses zu verbessern. Diese Beziehung sagt eine bisher nicht erkannte Erscheinung voraus, dass nämlich zur Erzielung einer weiten linearen Beziehung von log MG zu Retentionsvolumen eine Reihe von Säulen mit sich wesentlich über-5 schneidenden geradlinigen Molekulargewichtsfraktionierungs-bereichen (d.h. geradlinigen Teilen) nicht verwendet werden sollte. Statt dessen sollten Säulen, die nur zwei Porengrössen aufweisen, die so gewählt sind, dass die geradlinigen Teile der Kurve von Molekulargewicht in Abhängigkeit vom Retentions-io volumen sich nicht überschneiden, verwendet werden. Hierdurch wird ein weit grösserer linearer Bereich in der Eichkurve erhalten. Wie in Fig. 4 repräsentativ dargestellt, ergibt eine polymodale porenverteilung in der Trennzone einen engen geradlinigen Teil auf der Molekulargewichts-Eichkurve während eine 15 bimodale Verteilung einen viel grösseren linearen Teil ergibt. Die Eichkurve für die polymodale Verteilung umschliesst nicht die gesamte Molekulargewichtsverteilung der Probe innerhalb ihres geradlinigen Bereichs, während dies bei der Eichkurve für die bimodale Verteilung der Fall ist. to improve the exclusion process. This relationship predicts a hitherto unrecognized phenomenon that a series of columns with substantially overlapping straight molecular weight fractionation areas (i.e. straight parts) should not be used to achieve a wide linear relationship between log MG and retention volume. Instead, columns with only two pore sizes should be used, so that the straight parts of the molecular weight curve do not overlap depending on the retention volume. As a result, a much larger linear range is obtained in the calibration curve. As representatively shown in Fig. 4, a polymodal pore distribution in the separation zone gives a narrow straight part on the molecular weight calibration curve, while a 15 bimodal distribution gives a much larger linear part. The calibration curve for the polymodal distribution does not encompass the entire molecular weight distribution of the sample within its rectilinear range, whereas the calibration curve for the bimodal distribution does.

20 Der Vorteil der Verwendung von Chromatographiesäulen mit bimodaler Porenverteilung, gleichgültig, ob Säulen mit einheitlicher Porengrösse verbunden oder Säulen, die ein physikalisches Gemisch von Teilchen enthalten, die zwei Porengrössen aufweisen, verwendet werden, ist daher aus Fig. 4 ersichtlich. 25 Molekulargewichts-Eichkurven des Typs, den die bimodale Porengrössenverteilung zeigt, werden besonders bevorzugt, wenn versucht wird, ein Polymerisat mit der unten in der Darstellung gezeigten Art der Molekulargewichtsverteilung zu charakterisieren. The advantage of using chromatography columns with a bimodal pore distribution, regardless of whether columns with a uniform pore size are connected or columns that contain a physical mixture of particles that have two pore sizes, can be seen from FIG. 4. Molecular weight calibration curves of the type which the bimodal pore size distribution shows are particularly preferred when attempting to characterize a polymer with the type of molecular weight distribution shown in the illustration below.

30 Einen quantitativen Vergleich einer polymodalen Porengrössenverteilung mit dem System der bimodalen Porengrössenverteilung zeigt Fig. 8. Diese Abbildung zeigt eine Polystyrol-Eichkurve für eine polymodale und eine bimodale Trennzone. Die Gruppe von Säulen, die verwendet werden, um die polymo-35 dale Verteilung hervorzubringen, ist mit einem Füllmaterial gefüllt, das in Fig. 2 mit 1,2,4,5 und 6 bezeichnet ist. Die einzelnen Säulen weisen sich wesentlich überschneidende Eichkurven wie beim üblichen Modus auf. Der ungefähre geradlinige Bereich der Eichkurve (die gestrichelte Linie ist die geradli-40 nige Anpassung) dieser kombinierten Gruppe von weiten Porenverteilungen umfasst nur 2,5 Molekulargewichtsdekaden. Im Gegensatz hierzu ergibt die in Fig. 8 dargestellte bimodale Verteilung, die durch Verbinden von Säulen von nur zwei Porengrössen erhalten wird (die der Teilchen 1 und 5 in Fig. 2) eine 45 geradlinige Molekulargewichts-Eichkurve, die sich über mehr als vier Dekaden des Molekulargewichts erstreckt. Fig. 8 shows a quantitative comparison of a polymodal pore size distribution with the system of the bimodal pore size distribution. This figure shows a polystyrene calibration curve for a polymodal and a bimodal separation zone. The group of columns used to produce the polymodal distribution is filled with a filler, which is indicated in Figs. 2, 4, 4, 5 and 6. The individual columns have significantly overlapping calibration curves as in the usual mode. The approximate rectilinear region of the calibration curve (the dashed line is the rectilinear adjustment) of this combined group of wide pore distributions comprises only 2.5 molecular weight decades. In contrast, the bimodal distribution shown in Fig. 8 obtained by connecting columns of only two pore sizes (that of particles 1 and 5 in Fig. 2) gives a 45 straight molecular weight calibration curve that spans more than four decades of molecular weight.

Um diese überraschenden und verbesserten Ergebnisse zu erzielen, dürfen die einzelnen Eichkurven für die in der bimodalen Verteilung verwendeten beiden Porengrössen sich nicht 50 überschneiden. Dies wird durch Wahl von Teilchen mit der geeigneten Porengrösse erreicht. Die mittleren Porengrössen der bimodalen Verteilung sollten einen Abstand von etwa einer Grössenordnung haben. Mit diesem bimodalen Weg werden lineare Eichkurven erhalten, die bis zu fünf Dekaden des Mole-55 kulargewichtsbereichs umfassen. Mit einer trimodalen Anordnung des gleichen Typs könnten geradlinige Teile der Eichkurve, die bis zu sieben Dekaden des Molekulargewichtsbereichs umfassen, erhalten werden. Abgesehen von Molekulargewichts-Eichkurven, die sich nicht überschneiden, muss das innere Po-60 renvolumen der beiden Verteilungsweisen derart sein, dass die geradlinigen Teile der Eichkurven im wesentlichen parallel verlaufen. Der Ausdruck «im wesentlichen parallel» besagt, dass die Formen der geradlinigen Teile der Eichkurven nicht genau parallel verlaufen müssen, vorausgesetzt, dass eine gewisse Ab-65 weichung von der Geradlinigkeit in Kauf genommen werden kann. Beispielsweise zeigt Fig. 8, dass die überschneidende polymodale Eichkurve, die den Stand der Technik darstellt, über den vorausgesagten Bereich bei weitem nicht geradlinig ist. In order to achieve these surprising and improved results, the individual calibration curves for the two pore sizes used in the bimodal distribution must not overlap. This is achieved by choosing particles with the appropriate pore size. The mean pore sizes of the bimodal distribution should be about an order of magnitude apart. With this bimodal path, linear calibration curves are obtained that span up to five decades of the molecular weight range. With a trimodal arrangement of the same type, straight-line parts of the calibration curve that span up to seven decades of the molecular weight range could be obtained. Apart from molecular weight calibration curves, which do not overlap, the inner pore volume of the two distribution modes must be such that the straight-line parts of the calibration curves run essentially parallel. The expression “essentially parallel” means that the shapes of the straight parts of the calibration curves do not have to run exactly parallel, provided that a certain deviation from the straightness can be accepted. For example, FIG. 8 shows that the overlapping polymodal calibration curve, which represents the state of the art, is far from being rectilinear over the predicted range.

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Wenn 30 bis 60%, vorzugsweise 40 bis etwa 60%, insbesondere etwa 40 bis 55 % und, was besonders bevorzugt wird, etwa 45 bis 55 % des Gesamtporenvolumens der Makroteilchen in jeder Trennzone in der Komponente der bimodalen Porenverteilung mit der kleineren mittleren Porengrösse enthalten sind, während der Rest auf die Komponente mit der grösseren mittleren Porengrösse entfällt, sind die geradlinigen Teile der einzelnen Eichkurven im wesentlichen parallel. Fig. 9 veranschaulicht die Abweichung von der Geradlinigkeit in der Eichkurve, wenn das Verhältnis der Porenvolumina 40:60 beträgt. Bei der besonders bevorzugten Ausführungsform sollten jedoch auf jede Komponente der bimodalen Porenverteilung etwa 50% des gesamten Porenvolumens des Makroteilchens in der Trennzone entfallen, um die Abweichung von der Geradlinigkeit in der Eichkurve zu verringern. When 30 to 60%, preferably 40 to about 60%, especially about 40 to 55% and, which is particularly preferred, contain about 45 to 55% of the total pore volume of the macroparticles in each separation zone in the component of the bimodal pore distribution with the smaller mean pore size are, while the rest is accounted for by the component with the larger mean pore size, the straight-line parts of the individual calibration curves are essentially parallel. 9 illustrates the deviation from the straightness in the calibration curve when the ratio of the pore volumes is 40:60. In the particularly preferred embodiment, however, each component of the bimodal pore distribution should account for approximately 50% of the total pore volume of the macroparticle in the separation zone in order to reduce the deviation from the straightness in the calibration curve.

Die besten Ergebnisse werden erhalten, wenn Füllmaterialien mit sehr enger Porengrössenverteilung verwendet werden. Die Porengrössenverteilungen jedes bimodalen Systems sollten 1,0 oder weniger (2ô) betragen, wie die üblichen log-normalen Diagramme der Quecksilberporosimetrie zeigen. Bereiche von 0,5 (26) werden bevorzugt. Innerhalb dieser Bereiche ist die Porengrössenverteilung ein unbedeutender Faktor bei der Bestimmung des D2-Wertes der Eichkurve und das Innenvolumen der Teilchen ist massgebend bei der Bestimmung des D2-Wertes der Eichkurve. Wenn die Porengrössenverteilung grösser ist als die vorstehend genannten Werte, bestimmt die Wechselbeziehung von Porengrössenverteilung plus Innenvolumen die Neigung der Eichkurve. The best results are obtained if fillers with a very narrow pore size distribution are used. The pore size distributions of each bimodal system should be 1.0 or less (2ô), as the usual log-normal diagrams of mercury porosimetry show. Ranges of 0.5 (26) are preferred. Within these ranges, the pore size distribution is an insignificant factor in determining the D2 value of the calibration curve and the internal volume of the particles is decisive in determining the D2 value of the calibration curve. If the pore size distribution is larger than the values mentioned above, the interrelation of pore size distribution plus internal volume determines the slope of the calibration curve.

Die gemäss der Erfindung angewandte bimodale Porenverteilung kann nach einer von zwei Methoden erreicht werden. Die bimodale Porenverteilung kann durch eine Vielzahl von Mikroteilchen, die sämtlich eine bimodale Porenverteilung aufweisen, eingestellt werden. In diesem Fall kann eine einzige Säule, wie sie im oberen Tejl von Fig. 3 dargestellt ist, verwendet werden. Die bimodale Porenverteilung kann aber auch durch Verwendung einer Vielzahl von Makroteilchen, die eine einheitliche Porenverteilung aufweisen, und eine Vielzahl von Makroteilchen mit einer anderen Porenverteilung eingestellt werden. Zwar können Teilchen mit verschiedenen Porengrössenverteilungen in einer Säule gemischt werden, jedoch ist die Füllung dieser Säulen weniger zweckmässig. Am besten ist die Verwendung von zwei oder mehr Säulen, von denen jede mit Teilchen eines bestimmten Typs gefüllt ist. The bimodal pore distribution used according to the invention can be achieved by one of two methods. The bimodal pore distribution can be adjusted by a large number of microparticles, all of which have a bimodal pore distribution. In this case, a single column, as shown in the upper part of FIG. 3, can be used. However, the bimodal pore distribution can also be set by using a large number of macro particles which have a uniform pore distribution and a large number of macro particles with a different pore distribution. Although particles with different pore size distributions can be mixed in one column, the filling of these columns is less expedient. It is best to use two or more columns, each filled with particles of a certain type.

Einzelteilchen mit der zur Erzielung der bimodalen Porenverteilung gewünschten Porengrösse können nach den Verfahren, die in den oben genannten Patentschriften und Patentanmeldungen beschrieben werden, hergestellt werden. Polymere Gele, Aluminiumoxyd und der weite Bereich von feuerfesten Teilchen, die in diesen Patentschriften und Patentanmeldungen genannt sind, können verwendet werden, jedoch ist Siliciumdioxyd das bevorzugte Material, insbesondere für chromatographische Trennungen. Teilchen mit einer bimodalen Porenverteilung können entweder vollständig poröse oder oberflächlich poröse Makroteilchen sein. Unter dem hier gebrauchten Ausdruck «Makroteilchen» ist das (entweder vollständig oder oberflächlich poröse) Verbundmakroteilchen mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von etwa 0,5 bis 500 um zu verstehen. Das vollständig poröse Teilchen ist in Fig. 5 dargestellt. Dieses Makroteilchen 15 hat einen mittleren Durchmesser von 0,5 bis 500 [im. Bevorzugt werden Makroteilchen mit einem mittleren Durchmesser von etwa 5 bis 50 (im. Das Makroteilchen besteht aus einer Vielzahl von Mikroteilchen 16, die jeweils einen mittleren Durchmesser im Bereich von 0,005 bis 1,0 (im, vorzugsweise von etwa 0,005 bis 0,5 [im haben. Die einzelnen Mikroteilchen bestehen ihrerseits aus einer Vielzahl von Ultramikroteilchen 17 mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von 1,0 bis 30,0 nm, vorzugsweise von 2 bis 20 nm. Zwischen allen Mikroteilchen sind Mikroporen 18 und zwischen allen Ultramikroteilchen Mikroporen 19 vorhanden. Im allgemeinen können diese Teilchen jede beliebige Form haben, jedoch wird die Kugelform bevorzugt, so dass die Makroteilchen in Wirklichkeit Makrokügelchen, die Mikroteilchen Mikrokügelchen und die 5 Ultramikroteilchen Ultramikrokügelchen sind. Durch die Kugelform dieser Materialien wird ihre Leistung in Chromatographiesäulen verbessert. Individual particles with the pore size desired to achieve the bimodal pore distribution can be produced by the processes described in the above-mentioned patents and patent applications. Polymeric gels, alumina and the wide range of refractory particles mentioned in these patents and patent applications can be used, however silica is the preferred material, especially for chromatographic separations. Particles with a bimodal pore distribution can be either completely porous or superficially porous macro particles. The term “macro particle” used here means the composite macro particle (either completely or superficially porous) with an average diameter in the range from about 0.5 to 500 μm. The fully porous particle is shown in FIG. 5. This macro particle 15 has an average diameter of 0.5 to 500 [im. Macroparticles with an average diameter of approximately 5 to 50 μm are preferred. The macroparticle consists of a large number of microparticles 16, each having an average diameter in the range from 0.005 to 1.0 μm, preferably from approximately 0.005 to 0.5 μm. The individual microparticles in turn consist of a multiplicity of ultra-microparticles 17 with an average diameter in the range from 1.0 to 30.0 nm, preferably from 2 to 20 nm. Micropores 18 are present between all microparticles and micropores 19 are present between all ultra-microparticles In general, these particles can be of any shape, but the spherical shape is preferred so that the macroparticles are actually macrospheres, the microparticles are microspheres and the 5 ultra-microparticles are ultra-microspheres.The spherical shape of these materials improves their performance in chromatography columns.

Als Alternative kann, wie in Fig. 6 dargestellt, das vollständig poröse Makroteilchen 15 aus einem Kern 20, der aus einer io Vielzahl von Ultramikroteilchen 21 mit einem mittleren Durchmesser im Bereich von 1 bis 30 nm besteht, und einer Haut, die aus einer Vielzahl von Mikroteilchen 22 mit einem Durchmesser im Bereich von je etwa 0,1 bis 1,0 [im oder vorzugsweise 0,1 bis 0,5 um besteht, bestehen. Die nach den heute bekann-15 ten Verfahren hergestellten, vollständig porösen Makroteilchen haben vorzugsweise einen Durchmesser im Bereich von etwa 0,5 bis 50 [im. As an alternative, as shown in FIG. 6, the fully porous macroparticle 15 can consist of a core 20 which consists of a multiplicity of ultramicroparticles 21 with an average diameter in the range from 1 to 30 nm and a skin which consists of a multiplicity of microparticles 22 each having a diameter in the range of approximately 0.1 to 1.0 µm or, preferably, 0.1 to 0.5 µm. The completely porous macroparticles produced by the processes known today preferably have a diameter in the range from approximately 0.5 to 50 μm.

Eine Ausführungsform eines oberflächlich porösen Makroteilchens ist in Fig. 7 dargestellt. Dieses Makroteilchen 22 hat 20 einen Durchmesser im Bereich von 0,5 bis 500 [im, vorzugsweise von 5 bis 50 ji i i' nd besteht aus einem undurchlässigen Makrokern 24 und einer Hülle aus einer Vielzahl von gleichen Einfachschichten aus gleichen kolloidalen anorganischen Mikroteilchen 25, die miteinander verbunden sind und den Kern 25 umgeben. Jedes Mikroteilchen hat einen mittleren Durchmesser im Bereich von 0,005 bis 1,0 [im oder vorzugsweise von 0,1 bis 0,5 (im und macht etwa 0,2 bis 25 % des Gesamtvolumens des Makroteilchens aus. Das Mikroteilchen kann dem in Fig. 5 dargestellten Mikroteilchen, das vollständig aus Ultramikroteil-30 chen besteht, oder dem in Fig. 7 dargestellten Mikroteilchen gleichen, das aus einem undurchlässigen Mikrokern 27 und einer Hülle aus einer Vielzahl von gleichen Einfachschichten aus gleichen kolloidalen anorganischen Ultramikroteilchen 28 besteht, die mit dem Kern verbunden sind und ihn umgeben. 35 In beiden Fällen, d.h. bei den vollständig porösen und den oberflächlich porösen Teilchen, werden die Poren zwischen den einzelnen Mikroteilchen im Makroteilchen als Makroporen 30 bezeichnet, die eine Art der bimodalen Porenverteilung darstellen, während die Poren zwischen den einzelnen Ultramikroteil-40 chen als Mikroporen 31 bezeichnet werden, die die andere Art der bimodalen Porenverteilung darstellen. Nach der neueren Terminologie werden die Poren der hier als «Mikroporen» bezeichneten Grösse als «Mesoporen» bezeichnet. An embodiment of a superficially porous macro particle is shown in FIG. 7. This macroparticle 22 has a diameter in the range from 0.5 to 500 μm, preferably from 5 to 50 μm, and consists of an impermeable macro core 24 and a shell composed of a plurality of identical single layers made of the same colloidal inorganic microparticles 25 are interconnected and surround the core 25. Each microparticle has an average diameter in the range of 0.005 to 1.0 µm, or preferably 0.1 to 0.5 µm and accounts for about 0.2 to 25% of the total volume of the macroparticle. The microparticle can be shown in FIG. 5 microparticles shown, which consist entirely of ultra-microparticles, or the same as the microparticles shown in FIG. 7, which consist of an impermeable microcore 27 and a shell composed of a multiplicity of identical single layers of the same colloidal inorganic ultra-microparticles 28 which have the core 35 In both cases, ie in the case of the completely porous and the superficially porous particles, the pores between the individual microparticles in the macroparticle are referred to as macropores 30, which represent a type of bimodal pore distribution, while the pores between the individual Ultramicroteil-40 chen are referred to as micropores 31, which is the other type of bimodal pore distribution tell. According to the more recent terminology, the pores of the size referred to here as "micropores" are referred to as "mesopores".

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Beispiel 1 example 1

Nachstehend wird die Herstellung von «pellicular» Teilchen mit bimodaler Porengrössenverteilung beschrieben. Ein solcher Aufbau ist in Fig. 7 dargestellt. The production of "pellicular" particles with a bimodal pore size distribution is described below. Such a structure is shown in Fig. 7.

50 75 g des chromatographischen Trägers «Zupax» (hergestellt von der Anmelderin) (<37 [im) wurde mit 800 ml 0,5 %iger Reinigungslösung für Laboratoriumsgeräte «Lakeseal» 30 Minuten sachte gerührt. Die überschüssige Lösung wurde durch Dekantieren entfernt, worauf mit destilliertem Wasser gewa-55 sehen wurde. Diese Massnahmen wurden siebenmal wiederholt. Das erhaltene Pulver wurde dann auf einem groben Sinterglasfilter filtriert und an der Luft getrocknet. Das trockene Pulver wurde dann in einen groben Sinterglastrichter von 7,6 cm Durchmesser gegeben und mit 100 ml einer 0,5 %igen Lösung 60 des Antistatikmittels und Formentrennmittels «Zelec DX» (hergestellt von der Anmelderin) 5 Minuten gerührt. Die behandelten Perlen wurden abfiltriert und dann zweimal mit 200 ml destilliertem Wasser gewaschen und im Trichter unter vermindertem Druck getrocknet. 50 75 g of the chromatographic support “Zupax” (manufactured by the applicant) (<37 [im) were gently stirred for 30 minutes with 800 ml of 0.5% cleaning solution for laboratory equipment “Lakeseal”. The excess solution was removed by decantation, followed by washing with distilled water. These measures were repeated seven times. The powder obtained was then filtered on a coarse sintered glass filter and air dried. The dry powder was then placed in a coarse sintered glass funnel of 7.6 cm in diameter and stirred for 5 minutes with 100 ml of a 0.5% solution 60 of the antistatic agent and mold release agent “Zelec DX” (manufactured by the applicant). The treated beads were filtered off and then washed twice with 200 ml of distilled water and dried in a funnel under reduced pressure.

65 Die Perlen wurden dann mit 100 ml 10%igem Kieselsol, hergestellt aus dem Produkt «Ludox AS» (Siliciumdioxydteil-chen von etwa 140 Â Teilchengrösse, hergestellt von der Anmelderin) (125 g 30%iges Siliciumdioxyd in «Ludox AS», mit 65 The beads were then coated with 100 ml of 10% silica sol, made from the product "Ludox AS" (silica particles of approximately 140 Â particle size, manufactured by the applicant) (125 g of 30% silica in "Ludox AS")

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destilliertem Wasser auf 400 g verdünnt), behandelt. Das Gemisch aus Perlen und Kieselsol wurde 15 Minuten im Trichter unter häufigem leichtem Rühren stehen gelassen. Das überschüssige Siliciumdioxyd «Ludox» wurde dann abfiltriert und der erhaltene nasse Kuchen viermal durch vorsichtiges Aufschlämmen mit etwa 400 ml Leitungswasser und Filtration gewaschen. Der Kuchen wurde dann der Trocknung im Filter unter Vakuum an der Luft überlassen. Dieses Material wurde dann eine Stunde bei 150 °C im Wärmeschrank mit Luftdurchwirbe-lung getrocknet. Eine kleine Probe wurde zur Messung der Oberfläche entnommen. distilled water diluted to 400 g), treated. The mixture of pearls and silica sol was left in the funnel for 15 minutes with frequent gentle stirring. The excess silicon dioxide "Ludox" was then filtered off and the wet cake obtained was washed four times by gentle slurrying with about 400 ml of tap water and filtration. The cake was then left to air dry in the filter under vacuum. This material was then dried for one hour at 150 ° C. in a hot air cabinet. A small sample was taken to measure the surface.

Die vorstehend beschriebene Behandlung mit dem Antistatikmittel «Zelec DX» und dem Kieselsol wurde noch dreimal wiederholt, wobei sich eine Kruste aus den Kieselsol-Ultrami-kroteilchen von 140 Â Teilchengrösse auf der Oberfläche der 2000 Â grossen Siliciumdioxyd-Mikroteilchen bildete, die ursprünglich die Kruste der Teilchen des chromatographischen Trägers «Zipax» bildeten. Die endgültigen Teilchen wurden getrocknet und 2 Stunden b.ei 650 °C erhitzt, um die organische Zwischenschicht auszubrennen und die Teilchen zu einem mechanisch stabilen Zustand zu sintern. Diese gesinterte Probe wurde dann 2 Stunden in einem grossen Uberschuss von 0,001-molarem Ammoniumhydroxyd unter häufigem Rühren stehen gelassen. Die Teilchen wurden dann zweimal mit einem grossen Überschuss von destilliertem Wasser durch Dekantieren gewaschen, auf einem groben Sinterglastrichter filtriert, an der Luft getrocknet und 2 Stunden in einem umgewälzten Luftbad bei 150 °C erhitzt. Das endgültige Material wurde mit Sieben aus nichtrostendem Stahl trocken gesiebt, wobei 45 g einer Fraktion einer Teilchengrösse von <38 [xm erhalten wurden. The treatment described above with the antistatic agent “Zelec DX” and the silica sol was repeated three more times, a crust of the silica sol ultrami-sized particles having a particle size of 140 Â being formed on the surface of the 2000 Â large silicon dioxide micro-particles which originally formed the crust of the particles of the chromatographic support «Zipax». The final particles were dried and heated at 650 ° C for 2 hours to burn out the organic interlayer and sinter the particles to a mechanically stable state. This sintered sample was then left to stand in a large excess of 0.001 molar ammonium hydroxide for 2 hours with frequent stirring. The particles were then washed twice with a large excess of distilled water by decanting, filtered on a coarse sintered glass funnel, air dried and heated in a circulating air bath at 150 ° C for 2 hours. The final material was sieved dry with stainless steel sieves to give 45 g of a fraction of particle size <38 µm.

Die Oberfläche der während der Synthesestufen erhaltenen Produkte wurde nach der Stickstoffströmungsmethode gemessen. Die folgenden Ergebnisse wurden erhalten: The surface area of the products obtained during the synthesis steps was measured by the nitrogen flow method. The following results were obtained:

Probe Oberfläche, m2/g Sample surface, m2 / g

Ursprünglicher chromatographi- 0,89, 0,99 Original chromatographic 0.89, 0.99

scher Träger «Zipax» «Zipax» carrier

Erste Behandlung mit kolloida- 2,03, 2,09 First treatment with colloidal 2.03, 2.09

lem Siliciumdioxyd «Ludox AS» "Ludox AS" silicon dioxide

Zweite Behandlung mit kolloi- 2,35, 2,46 Second treatment with colloidal 2.35, 2.46

dalem Siliciumdioxyd «Ludox dalem silicon dioxide «Ludox

AS» AS »

Dritte Behandlung mit kolloida- 3,07 3,01 Third treatment with colloidal 3.07 3.01

lem Siliciumdioxyd «Ludox AS» "Ludox AS" silicon dioxide

Vierte Behandlung mit kolloida- 3,38, 3,50 Fourth treatment with colloidal 3.38, 3.50

lem Siliciumdioxyd «Ludox AS» "Ludox AS" silicon dioxide

2 Stunden bei 650 °C gesintert 2,67, 2,67 Sintered at 650 ° C for 2 hours 2.67, 2.67

Endgültiges rehydratisiertes Ma- 2,85, 2,86 Final rehydrated Ma- 2.85, 2.86

terial material

Die Porenmessung bei dieser Probe durch Quecksilberporo-simetrie ergab drei Knickpunkte in der Quecksilberintrusions-kurve, einen bei etwa 10 (im, der das Eindringen von Quecksilber zwischen die Einzelteilchen darstellt, einen Knickpunkt bei etwa 0,07 |xm (700 Â), der die Makroporen zwischen den Sol-mikroteilchen in der Kruste des ursprünglichen chromatographischen Trägers «Zipax» darstellte, und einen Knickpunkt bei etwa 0,006 [xm (60 Â), der die Poren zwischen den 140 Â-Ultramikrosolteilchen darstellte, die nach dem hier beschriebenen Verfahren in vielen Schichten auf den ursprünglichen chromatographischen Träger «Zipax» aufgebracht wurden. Auf die bimodale Porenverteilung entfielen die folgenden Volumina: The pore measurement for this sample by mercury porosimetry showed three breakpoints in the mercury intrusion curve, one at about 10 (im, which represents the penetration of mercury between the individual particles, a breakpoint at about 0.07 | xm (700 Â), the represented the macropores between the sol microparticles in the crust of the original chromatographic support «Zipax», and a kink at around 0.006 [xm (60 Â), which represented the pores between the 140 Â ultramicrosol particles, which were produced according to the method described here in many layers were applied to the original chromatographic carrier “Zipax.” The following volumes were used for the bimodal pore distribution:

Makroporen (700 Â) 0,011 cm3/g Mikroporen (60 Â) 0,014 cm3/g Macropores (700 Â) 0.011 cm3 / g Micropores (60 Â) 0.014 cm3 / g

Diese Werte zeigen, dass die endgültigen Teilchen die gewünschte bimodale Porengestaltung mit einer Grössendifferenz von etwa einer Dekade zwischen den beiden verschiedenen Porengrössen und ungefähr gleichen Porenvolumina für jede Porengrösse aufwiesen. These values show that the final particles had the desired bimodal pore design with a size difference of about a decade between the two different pore sizes and approximately equal pore volumes for each pore size.

5 Beispiel 2 5 Example 2

Teilchen der in Fig. 6 dargestellten Art können wie folgt hergestellt werden: 15 g poröse Siliciumdioxyd-Mikrokügel-chen (PSM-40 ; Poren von 47 Â), hergestellt gemäss den US-PSen-3 782 075 und 3 855 172 der Anmelderin, wurden mit io200 ml 0,001-molarem Ammoniumhydroxyd behandelt, 10 Minuten unter gelegentlichem Rühren stehen gelassen und in einer 250 ml-Polyäthylenflasche 2 Minuten (vom Beginn) bei etwa 2000 UpM zentrifugiert. Der klare Uberstand wurde dekantiert. Zum nassen Kuchen wurden 100 ml einer mit Ammo-15 niumhydroxyd auf pH 7 eingestellten 0,5 %igen Lösung des Antistatikmittels «Zelec DX» gegeben. Das System wurde vorsichtig aufgeschlämmt und dann 10 Minuten unter gelegentlichem leichtem Rühren stehen gelassen. Das erhaltene Gemisch wurde eine Minute in der oben beschriebenen Weise zentrifugiert. Die 20überschüssige Lösung des Antistatikmittels «Zelec DX» wurde dekantiert. Der nasse Kuchen wurde zweimal mit 200 ml destilliertem Wasser (mit Ammoniumhydroxyd auf pH 7 eingestellt) durch vorsichtiges Aufschlämmen, Zentrifugieren für 1 Minute und Dekantieren gewaschen. Particles of the type shown in FIG. 6 can be produced as follows: 15 g of porous silicon dioxide microspheres (PSM-40; pores of 47 Â), produced according to the applicant's US Pat. Nos. 3,782,075 and 3,855,172, were treated with io200 ml of 0.001 molar ammonium hydroxide, left to stand for 10 minutes with occasional stirring and centrifuged in a 250 ml polyethylene bottle for 2 minutes (from the beginning) at about 2000 rpm. The clear supernatant was decanted. 100 ml of a 0.5% solution of the antistatic agent “Zelec DX” adjusted to pH 7 with ammonium hydroxide were added to the wet cake. The system was gently slurried and then left to stand for 10 minutes with occasional gentle stirring. The resulting mixture was centrifuged for one minute in the manner described above. The 20 excess solution of the antistatic agent «Zelec DX» was decanted. The wet cake was washed twice with 200 ml of distilled water (adjusted to pH 7 with ammonium hydroxide) by gently slurrying, centrifuging for 1 minute and decanting.

25 Zu diesen behandelten Teilchen wurden 50 ml eines auf pH 8 eingestellten 5 %igen (Gewicht) Kieselsolgemisches von 2000 Â gegeben. (Das Sol kann nach dem von W.Stober, A.Fink und E.Bohn in J. Colloid, Inter. Sei. 26 (1968) 62 beschriebenen Verfahren hergestellt werden). DasGemisch wurde 30 sorgfältig aufgeschlämmt und gelegentlich 10 Minuten gerührt. Dieses Gemisch wurde in der oben beschriebenen Weise zentrifugiert und dekantiert. Das überschüssige Sol wurde zurückgehalten. Die beschichteten Perlen wurden dann zweimal mit 200 ml destilliertem Wasser (pH 7) durch Aufschlämmen, Zen-35 trifugieren und Dekantieren gewaschen. Die bei der zweiten Wäsche bei dieser Behandlung dekantierte Flüssigkeit war klar. Der nasse Kuchen wurde dann auf einem 3 (xm-Filter («Nucle-pore») filtriert und 2 Stunden im Wärmeschrank mit Luftdurch-wirbelung bei 150 °C getrocknet. Die Probe wurde dann eine 40 Stunde im Muffelofen bei 700 °C gebrannt. Ein geringer Teil dieses Materials wurde unter dem Abtastelektronenmikroskop untersucht. Hierbei wurde ausgezeichnete Bedeckung der Oberfläche der ursprünglichen Perlen mit dem Kieselsol von 2000 Â Teilchengrösse festgestellt. Keine unbedeckten Stellen 45 waren auf den Teilchen erkennbar. 25 To these treated particles were added 50 ml of a 5% (weight) silica sol mixture adjusted to pH 8 of 2000 Â. (The sol can be prepared by the method described by W.Stober, A.Fink and E. Boh in J. Colloid, Inter. Sci. 26 (1968) 62). The mixture was carefully slurried for 30 and occasionally stirred for 10 minutes. This mixture was centrifuged and decanted in the manner described above. The excess sol was held back. The coated beads were then washed twice with 200 ml of distilled water (pH 7) by slurrying, centrifuging and decanting. The liquid decanted on the second wash in this treatment was clear. The wet cake was then filtered on a 3 (xm-filter ("Nucle-pore")) and dried for 2 hours in a warming cabinet with air swirling at 150 ° C. The sample was then baked for 40 hours in a muffle furnace at 700 ° C. A small amount of this material was examined under the scanning electron microscope, and it was found that the surface of the original beads was covered with the silica sol of 2000 Â particle size, and there were no uncovered spots 45 on the particles.

Nachdem die gebrannte Siliciumdioxydteilchen über Nacht in 0,01-molarer Salzsäure hydrolysiert worden waren und die Säure durch Waschen mit destilliertem Wasser entfernt worden war, wurde eine zweite Schicht von 2000 Ä-Kieselsol auf die 50 PSM-Teilchen in der vorstehend beschriebenen Weise aufgebracht. Das Material wurde erneut mit dem Antistatikmittel «Zelec DX» und anschliessend mit dem 2000 Ä-Sol (25 ml «frisches» Sol plus zurückgewonnenem überschüssigem Sol aus der ersten Behandlung) in der oben beschriebenen Weise behan-55 delt. Die Prüfung dieses Materials mit dem Abtastelektronenmikroskop ergab, dass der zweite Überzug in der gewünschten Weise geschichtet war. Nur sehr wenig blosse Stellen waren auf den Perlen sichtbar, und nur eine sehr geringe Überbrückung von Teilchen wurde festgestellt. After the fired silica particles were hydrolyzed overnight in 0.01 molar hydrochloric acid and the acid removed by washing with distilled water, a second layer of 2000 Å silica sol was applied to the 50 PSM particles in the manner described above. The material was treated again with the antistatic agent “Zelec DX” and then with the 2000 Å sol (25 ml “fresh” sol plus excess sol recovered from the first treatment) in the manner described above. Examination of this material with the scanning electron microscope revealed that the second coating was layered in the desired manner. Very few bare spots were visible on the beads and very little bridging of particles was found.

60 Eine dritte, vierte, fünfte und sechste Behandlung der Perlen wurde im wesentlichen in der gleichen Weise, wie vorstehend beschrieben, durchgeführt, um die gewünschte Kruste aus Kieselsolteilchen von 2000 Â Durchmesser auf den Teilchen auszubilden. Diese behandelten Perlen wurden eine Stunde bei 65 750 °C gebrannt und in der vorstehend beschriebenen Weise durch Behandlung mit verdünnter Säure rehydrolysiert. Die Untersuchung der endgültigen Perlen mit dem Abtastelektronenmikroskop ergab gute Bedeckung, jedoch war es nicht mög 60 A third, fourth, fifth and sixth treatment of the beads was carried out in essentially the same manner as described above to form the desired crust of 2000 µm diameter silica sol particles on the particles. These treated beads were baked at 65 750 ° C for one hour and rehydrolyzed in the manner described above by treatment with dilute acid. Examination of the final beads with the scanning electron microscope showed good coverage, but it was not possible

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lieh, die genaue Dicke der gewünschten oberflächlich porösen Kruste zu erkennen. lent to recognize the exact thickness of the desired surface porous crust.

Die Eichkurve von log Molekulargewicht in Abhängigkeit vom Retentionsvolumen für eine Säule dieser Teilchen von The calibration curve of log molecular weight as a function of the retention volume for a column of these particles of

634 661 634 661

25 cm Länge und 0,62 cm Innendurchmesser ist in Fig. 9 dargestellt. Auf Grund des bei diesen Verteilungsweisen auftretenden Unterschiedes in den inneren Volumina ergibt sich eine gewisse Abweichung von der Geradlinigkeit. 25 cm length and 0.62 cm inside diameter is shown in Fig. 9. Due to the difference in the internal volumes with these distribution methods, there is a certain deviation from the straightness.

C C.

5 Blatt Zeichnungen 5 sheets of drawings

Claims (7)

634 661 PATENTANSPRÜCHE634 661 PATENT CLAIMS 1. Pulver für chromatographische Trennungen, zur Verwendung in der Trennungszone von Chromatographen, enthaltend, im wesentlichen, eine Vielzahl von gesonderten porösen Makro-teilchen, von denen jedes einen mittleren Durchmesser von 0,5 bis 500 [im hat, dadurch gekennzeichnet, dass das Pulver eine bimodale Porengrössenverteilung aufweist, wobei die mittlere Porengrösse für jeden Verteilungsmodus derart ist, dass die geradlinigen Teile der Molekulargewichts-Eichkurve für jede Porengrösse in der bimodalen Verteilung sich im wesentlichen nicht überschneiden, und jeder Verteilungsmodus ein solches Porenvolumen hat, dass diese geradlinigen Teile im wesentlichen parallel verlaufen, wobei die mittleren Porengrössen der Komponenten der bimodalen Verteilung um etwa eine Grös-senordnung auseinander liegen und auf die Komponente der bimodalen Verteilung mit der kleineren mittleren Porengrösse 30 bis 60% des gesamten Porenvolumens und auf die Komponente der bimodalen Verteilung mit der grösseren mittleren Porengrösse 70 bis 40% des gesamten Porenvolumens entfallen. 1. Powder for chromatographic separations, for use in the separation zone of chromatographs, containing, essentially, a multiplicity of separate porous macro-particles, each of which has an average diameter of 0.5 to 500 [im, characterized in that the Powder has a bimodal pore size distribution, the mean pore size for each distribution mode being such that the straight parts of the molecular weight calibration curve for each pore size in the bimodal distribution do not essentially overlap, and each distribution mode has such a pore volume that these straight parts in the run essentially parallel, with the average pore sizes of the components of the bimodal distribution being approximately an order of magnitude apart and 30 to 60% of the total pore volume on the component of the bimodal distribution with the smaller average pore size and on the component of the bimodal distribution with the larger size m Average pore size accounts for 70 to 40% of the total pore volume. 2. Pulver gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf die Komponente der bimodalen Porengrössenverteilung mit der kleineren mittleren Porengrösse 40 bis 55 %, z.B. 45 bis 55%, des gesamten Porenvolumens und auf die Komponente der bimodalen Porengrössenverteilung mit der mittleren Porengrösse 45 bis 60%, z.B. 45 bis 55%, des gesamten Porenvolumens entfallen. 2. Powder according to claim 1, characterized in that on the component of the bimodal pore size distribution with the smaller average pore size 40 to 55%, e.g. 45 to 55% of the total pore volume and on the component of the bimodal pore size distribution with the average pore size 45 to 60%, e.g. 45 to 55% of the total pore volume is eliminated. 3. Pulver gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Makroteilchen oberflächlich poröse Makroteilchen mit einem undurchlässigen Kern und einer Hülle aus einer Vielzahl von gleichen Einfachschichten aus sich berührenden und den Kern umgebenden kolloidalen Mikroteilchen sind, die einen Durchmesser von 0,005 bis 1,0 [im, z.B. 0,1 bis 0,5 um haben und 0,2 bis 25% des gesamten Volumens des Makroteil-chens ausmachen, wobei die Makroteilchen einen Durchmesser von 5 bis 50 [xm haben. 3. Powder according to claim 1, characterized in that the macro-particles are superficially porous macro-particles with an impermeable core and a shell made of a plurality of identical single layers of colloidal micro-particles touching and surrounding the core and having a diameter of 0.005 to 1.0 [ im, e.g. 0.1 to 0.5 µm and 0.2 to 25% of the total volume of the macroparticle, the macroparticles being 5 to 50 µm in diameter. 4. Pulver gemäss Patentanspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Makroteilchen in der Hauptsache aus Siliciumdi-oxyd bestehen und auf die Komponente der bimodalen Porengrössenverteilung mit der kleineren mittleren Porengrösse 40 bis 55 %, z.B. 45 bis 55 % des gesamten Porenvolumens und auf die Komponente der bimodalen Porengrössenverteilung mit der grösseren mittleren Porengrösse 60 bis 45 %, z.B. 45 bis 55 % des gesamten Porenvolumens entfallen. 4. Powder according to claim 3, characterized in that the macro particles mainly consist of silicon dioxide and on the component of the bimodal pore size distribution with the smaller average pore size 40 to 55%, e.g. 45 to 55% of the total pore volume and to the component of the bimodal pore size distribution with the larger average pore size 60 to 45%, e.g. 45 to 55% of the total pore volume is eliminated. 5. Pulver gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Makroteilchen vollständig porös sind und jedes Makroteilchen aus einer Vielzahl von Mikroteilchen besteht, die einen Durchmesser von 0,005 bis 1,0 jxm haben, wobei Makroteilchen einen Durchmesser von etwa 5 bis 50 [im haben und wobei die Makroteilchen in der Hauptsache aus Siliciumdioxyd bestehen und auf die Komponente der bimodalen Porengrössenverteilung mit der kleineren mittleren Porengrösse 40 bis 5. Powder according to claim 1, characterized in that the macroparticles are completely porous and each macroparticle consists of a large number of microparticles which have a diameter of 0.005 to 1.0 μm, wherein macroparticles have a diameter of approximately 5 to 50 μm and wherein the macroparticles mainly consist of silicon dioxide and the component of the bimodal pore size distribution with the smaller average pore size 40 to 55 %, z.B. 45 bis 55 % des gesamten Porenvolumens und auf die Komponente der bimodalen Porengrösse 60 bis 45 %, z.B. 45 bis 55 % des gesamten Porenvolumens entfallen. 55%, e.g. 45 to 55% of the total pore volume and to the component of the bimodal pore size 60 to 45%, e.g. 45 to 55% of the total pore volume is eliminated. 6. Pulver gemäss Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Makroteilchen vollständig porös sind und einen Kern aus einer Vielzahl von Ultramikroteilchen mit einem Durchmesser von 1 bis 30 nm und eine Hülle aus einer Vielzahl von Mikroteilchen mit einem Durchmesser von 0,1 bis 1,0 [im aufweisen, wobei die Makroteilchen einen Durchmesser von 5 bis 50 [im haben, wobei die Makroteilchen im wesentlichen aus Siliciumdioxyd bestehen und auf die Komponente der bimodalen Verteilung mit der kleineren mittleren Porengrösse 40 bis 55%, z.B. 45 bis 55% des gesamten Porenvolumens und auf die Komponente der bimodalen Verteilung mit der grösseren Porengrösse 60 bis 45 %, z.B. 45 bis 55 % des gesamten Porenvolumens entfallen. 6. Powder according to claim 1, characterized in that the macroparticles are completely porous and a core made of a large number of ultra-microparticles with a diameter of 1 to 30 nm and a shell made of a large number of microparticles with a diameter of 0.1 to 1. 0 [im, where the macroparticles have a diameter of 5 to 50 [im, wherein the macroparticles consist essentially of silicon dioxide and on the component of the bimodal distribution with the smaller average pore size 40 to 55%, for example 45 to 55% of the total pore volume and to the component of the bimodal distribution with the larger pore size 60 to 45%, e.g. 45 to 55% of the total pore volume is eliminated. 7. Verwendung des Pulvers gemäss Patentanspruch 1 zur chromatographischen Trennung, wobei man a) das zu trennende Material in ein Trägermedium gibt, 7. Use of the powder according to claim 1 for chromatographic separation, wherein a) the material to be separated is placed in a carrier medium, b) das Trägermedium mit einer Trennungszone in Berüh-5 rang bringt, die das genannte Pulver enthält, und c) das Ausmass der Zurückhaltung der Materialien durch die Trennungszone bestimmt. b) brings the carrier medium into contact with a separation zone which contains said powder, and c) determines the extent to which the materials are retained by the separation zone.
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