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1、凝胶渗透色谱法测定凝胶渗透色谱法测定分子量分布原理分子量分布原理大家好jJ2 Scientific 实验目的实验目的1 掌握掌握GPC测定物质分子量及其分布测定物质分子量及其分布的基本原理和仪器的使用方法。的基本原理和仪器的使用方法。2 测定样品的测定样品的GPC谱图，由软件获得谱图，由软件获得Mn,Mw,PDI。大家好jJ2 Scientific 色谱分类色谱分类大家好jJ2 Scientific 体积排斥色谱体积排斥色谱 SEC(Size Exclusion Chromatography）的发展史的发展史 19531953年年 WheatonWheaton和和BaumanBauman 用多
2、孔离子交换树脂按分用多孔离子交换树脂按分子量大小分离了苷、多元醇和其它非离子物质，观子量大小分离了苷、多元醇和其它非离子物质，观察到分子尺寸排除现象。察到分子尺寸排除现象。19591959年年 PorathPorath和和 FlodinFlodin 用葡聚糖胶联制成凝胶来用葡聚糖胶联制成凝胶来分离水溶液中不同分子量的样品。分离水溶液中不同分子量的样品。19621962年年 J.C.Moore J.C.Moore 将高交联度聚苯乙烯将高交联度聚苯乙烯-二乙烯基二乙烯基苯树脂用作柱填料，以连续式高灵敏度的示差折光苯树脂用作柱填料，以连续式高灵敏度的示差折光仪，并以体积计量方式作图，制成了快速且自动
3、化仪，并以体积计量方式作图，制成了快速且自动化的高聚物分子量及分子量分布的测定仪，从而创立的高聚物分子量及分子量分布的测定仪，从而创立了液相色谱中的凝胶渗透色谱技术。了液相色谱中的凝胶渗透色谱技术。大家好jJ2 Scientific 大家好jJ2 Scientific 凝胶色谱的任务凝胶色谱的任务凝胶色谱的任务凝胶色谱的任务 分分子子量量的的分分布布与与高高分分子子材材料料的的所所有有关关键键加加工工特特性性以以及及材材料料性性能能紧紧密相关密相关Plastics Technology,May 1986大家好jJ2 Scientific 聚合物的各种平均分子量聚合物的各种平均分子量 l用用SE
4、C测得的不同种平均分子量可对应于其他仪器所测得的不同种平均分子量可对应于其他仪器所测的值：测的值：Mn：用渗析计测出用渗析计测出(Osmometry)Mw：用光散射计测出用光散射计测出(Light Scattering)Mv：用粘度计测出用粘度计测出(Viscometry)Mz及及Mz+1：用超速离心法测出用超速离心法测出(Ultracentrifuge)Mw/Mn：为多分散性为多分散性(Polydispersity)MnMvMwMzMz+1大家好jJ2 Scientific 分子量分布分子量分布增加分子量增加分子量PD=Mw/Mn 增加浓度增加浓度聚合物的分子结构聚合物的分子结构大家好jJ2
5、 Scientific 单分散性聚合物单分散性聚合物窄分布聚合物窄分布聚合物中等分布聚合物中等分布聚合物宽分布聚合物宽分布聚合物Mw/Mn=1.00 Mw/Mn 1.20 Mw/Mn 2.00 分子量分布分子量分布大家好jJ2 Scientific 体积排斥色谱（体积排斥色谱（SEC)SEC)工作原理工作原理以多孔树脂为固定相，用溶剂推动分子量大小以多孔树脂为固定相，用溶剂推动分子量大小不同的样品流过固定相产生大小分子顺序流出不同的样品流过固定相产生大小分子顺序流出的分离的分离流出级份的保留时间流出级份的保留时间（洗脱体积）（洗脱体积）提供其分子提供其分子量量（尺寸）（尺寸）的信息的信息用检测
6、器得到各流出组分的强度和流出时间用检测器得到各流出组分的强度和流出时间用已知分子量的标样标定出流出时间和分子量用已知分子量的标样标定出流出时间和分子量的关系的关系用标定好的时间和分子量的关系对未知样各流用标定好的时间和分子量的关系对未知样各流出级份的时间（分子量）和强度进行统计计算出级份的时间（分子量）和强度进行统计计算得到分子量分布得到分子量分布大家好jJ2 Scientific 色谱仪组成示意图色谱仪组成示意图InOutSR缓冲柱缓冲柱色谱柱色谱柱溶剂输溶剂输送系统送系统在线脱气在线脱气放空阀放空阀废液管废液管示差折光检测器恒温区示差折光检测器恒温区废废液液溶溶剂剂进样阀进样阀柱温箱柱温箱
7、预热板预热板自动进样器自动进样器大家好jJ2 Scientific 凝胶渗透色谱凝胶渗透色谱 HLC-8320 GPC生产厂商：日本东曹株式会社生产厂商：日本东曹株式会社大家好jJ2 Scientific 大家好jJ2 Scientific 大家好jJ2 Scientific 大家好jJ2 Scientific 大家好jJ2 Scientific 大家好jJ2 Scientific 大家好jJ2 Scientific 大家好jJ2 Scientific 大家好jJ2 Scientific 大家好jJ2 Scientific HLC-8320 GPCHLC-8320 GPC操作规程操作规程1 1
8、 打开电脑，点击打开电脑，点击EcoSEC-WSEcoSEC-WS工作站，输入密码，进入工作站，输入密码，进入采集控制应用程序。采集控制应用程序。2 2 开启仪器电源，点击工作站控制系统开启仪器电源，点击工作站控制系统PowerPower按钮，待按钮，待联机显示成功后，设定流速、温箱温度和检测条件。联机显示成功后，设定流速、温箱温度和检测条件。3 3 设定设定Warm UpWarm Up时的流速和待机时间，并执行该程序。时的流速和待机时间，并执行该程序。4 4 将待测样品放入样品托盘，设定运行时间、数据采将待测样品放入样品托盘，设定运行时间、数据采集时间、样品测定序列，执行集时间、样品测定序列
9、，执行Analysis Analysis 程序，进行标程序，进行标准物质和样品的测定及数据处理。准物质和样品的测定及数据处理。5 5 测试完毕后，执行测试完毕后，执行Shut DownShut Down程序，待控制面板显示程序，待控制面板显示Power Off Power Off 后关闭仪器电源和电脑。后关闭仪器电源和电脑。大家好jJ2 Scientific l凝胶渗透色谱凝胶渗透色谱(GPC:Gel permeation chromatography)主要用于聚合物领域主要用于聚合物领域以有机溶剂为流动相以有机溶剂为流动相(氯仿，氯仿，THF，DMF)常用固定相填料：苯乙烯二乙烯基苯共聚物常
10、用固定相填料：苯乙烯二乙烯基苯共聚物l凝胶过滤色谱凝胶过滤色谱(GFC:Gel filtration chromatography)主要用于生命科学领域主要用于生命科学领域以水溶液为流动相以水溶液为流动相常用固定相填料：亲水性有机凝胶常用固定相填料：亲水性有机凝胶(葡聚糖，葡聚糖，琼脂糖，聚丙烯酰胺等琼脂糖，聚丙烯酰胺等)SEC SEC 分类分类大家好jJ2 Scientific 大家好jJ2 Scientific GPCGPC载体的种类：载体的种类：1.1.交联聚苯乙烯凝胶交联聚苯乙烯凝胶2.2.多孔性玻璃多孔性玻璃3.3.半硬质及软质填料包括聚乙酸乙烯半硬质及软质填料包括聚乙酸乙烯酯凝胶及
11、聚丙烯酰胺凝胶酯凝胶及聚丙烯酰胺凝胶4.4.木质素凝胶等木质素凝胶等大家好jJ2 Scientific DVB/PS Packing Particle 20,000 x大家好jJ2 Scientific 有机有机 GPC 介质介质 悬浮聚合产生苯乙烯基二乙基苯聚合物的单体颗粒悬浮聚合产生苯乙烯基二乙基苯聚合物的单体颗粒 开始的小颗粒融合集合成最终的颗粒开始的小颗粒融合集合成最终的颗粒 仔细控制反应环境产生出合适的单体孔和颗粒的尺寸仔细控制反应环境产生出合适的单体孔和颗粒的尺寸大家好jJ2 Scientific Pore Structure Defines Resolving Range大家好j
12、J2 Scientific 大家好jJ2 Scientific 体积排除分离机理大家好jJ2 Scientific GPC是如何工作的是如何工作的大家好jJ2 Scientific 大家好jJ2 Scientific SEC 体积排体积排除色谱除色谱（GPC）不）不同于同于 HPLC,没有化学作没有化学作用。用。SEC 体积排体积排除色谱除色谱（GPC）依）依靠单纯的物靠单纯的物理分离原理。理分离原理。时间时间 顺序顺序(A)样品进入样品进入(B)尺寸分离尺寸分离(C)大尺寸大尺寸溶质溶质洗提洗提(D)小尺寸溶质小尺寸溶质洗提洗提溶剂流动溶剂流动混合样品混合样品多孔性填料多孔性填料色谱图（浓度
13、淋洗曲线）色谱图（浓度淋洗曲线）(A)(B)(C)(D)进进样样保留时间保留时间示差检测器示差检测器凝胶色谱柱的分离凝胶色谱柱的分离大家好jJ2 Scientific 参数参数色谱柱体积色谱柱体积+填料颗粒尺寸填料颗粒尺寸0+填料颗粒的孔隙率填料颗粒的孔隙率+0+填料颗粒的形状填料颗粒的形状000孔的尺寸分布孔的尺寸分布+0+孔的形状孔的形状0000=可以忽略的因素可以忽略的因素+=影响适中的因素影响适中的因素+=影响很大的因素影响很大的因素 凝胶柱的分离按照尺寸进行凝胶柱的分离按照尺寸进行峰的分离峰的分离峰加宽峰加宽分辨率和准确率分辨率和准确率色谱柱填料色谱柱填料:色谱柱对色谱柱对GPC/S
14、EC色谱分离的影响色谱分离的影响 大家好jJ2 Scientific 分子量分子量MW vs.淋洗体积淋洗体积淋洗体积淋洗体积(mL)Log(分子量分子量MW)10.0 15.0 20.0 25.0 0.00 2.00 4.00 6.00 8.00全部全部渗入渗入排斥排斥极限极限GPC/SEC体积排斥色谱体积排斥色谱大家好jJ2 Scientific l排阻极限排阻极限-不能进入凝胶颗粒孔穴内部的最小分子的分不能进入凝胶颗粒孔穴内部的最小分子的分子量。所有大于排阻极限的分子都不能进入凝胶子量。所有大于排阻极限的分子都不能进入凝胶颗粒内部，直接从凝胶颗粒外流出，所以它们同颗粒内部，直接从凝胶颗粒
15、外流出，所以它们同时被最先洗脱出来。排阻极限代表一种凝胶能有时被最先洗脱出来。排阻极限代表一种凝胶能有效分离的最大分子量，大于这种凝胶的排阻极限效分离的最大分子量，大于这种凝胶的排阻极限的分子用这种凝胶不能得到分离。随固定相不同，的分子用这种凝胶不能得到分离。随固定相不同，排阻极限范围约在排阻极限范围约在 400400至至6060106106之间。之间。l渗透极限渗透极限-能够完全进入凝胶颗粒孔穴内部的最大分子能够完全进入凝胶颗粒孔穴内部的最大分子的分子量。在选择固定相时，应使欲分离样品粒的分子量。在选择固定相时，应使欲分离样品粒子的相对分子质量落在固定相的渗透极限和排阻子的相对分子质量落在固
16、定相的渗透极限和排阻极限之间。极限之间。大家好jJ2 Scientific 为为为为GPCGPCGPCGPC加热的理由加热的理由加热的理由加热的理由l使使GPCGPC检测处在一个温度稳定的环境检测处在一个温度稳定的环境l降低流动相黏度，使得谱柱内部溶剂处于接近理想降低流动相黏度，使得谱柱内部溶剂处于接近理想的的GPCGPC状态（如状态（如Polyethylene Polyethylene Terphthalate Terphthalate m-Cresol+0.05 m LiBr/100 m-Cresol+0.05 m LiBr/100 C C）l尽量减轻分子间的弱相互作用（样品分子间、样品尽
17、量减轻分子间的弱相互作用（样品分子间、样品和溶剂分子间、填料和样品分子间等）和溶剂分子间、填料和样品分子间等）l使难于溶解的样品得以溶解（如聚烯烃使难于溶解的样品得以溶解（如聚烯烃PEPPPEPP、工程、工程塑料塑料PPSPPS等）等）大家好jJ2 Scientific 溶剂特性溶剂特性溶剂（中文）溶剂（中文）溶剂（英文）溶剂（英文）极性极性黏度黏度 （cPcP）沸点沸点 （）己烷己烷HexaneHexane7.37.30.330.338686环己胺环己胺CyclohexaneCyclohexane8.28.21 18181甲苯甲苯TolueneToluene8.98.90.590.59110
18、110乙酸乙酯乙酸乙酯Ethyl acetateEthyl acetate9.19.10.450.457777四氢呋喃四氢呋喃EetrahydrofuranEetrahydrofuran9.19.10.550.556666氯仿氯仿ChloroformChloroform9.39.30.570.576161甲乙酮甲乙酮Methyl ethyl ketoneMethyl ethyl ketone9.39.30.40.48080二氯甲烷二氯甲烷DichloromethaneDichloromethane9.79.70.390.394040二氯乙烷二氯乙烷DichloroethaneDichloroe
19、thane9.89.80.790.798383丙酮丙酮AcetoneAcetone9.99.90.320.325656二氯苯二氯苯DichlorobenzeneDichlorobenzene10101.261.26180180三氯苯三氯苯TrichlorobenzeneTrichlorobenzene10101.891.89213213间甲苯酚间甲苯酚m-Cresolm-Cresol10.210.216.916.9202202临氯酚临氯酚o-Chlorophenolo-Chlorophenol10.210.24.114.11175175二甲基乙酰胺二甲基乙酰胺Dimethyl acetamid
20、eDimethyl acetamide10.810.80.770.77166166氮甲基吡咯烷酮氮甲基吡咯烷酮n-Methyl pyrrolidonen-Methyl pyrrolidone11.311.31.651.65202202二甲基亚砜二甲基亚砜Dimethyl sulphoxideDimethyl sulphoxide12121.11.1189189二甲基甲酰胺二甲基甲酰胺Dimethyl formamideDimethyl formamide12.112.10.90.9153153六氟乙丙醇六氟乙丙醇HexafluroisopropanolHexafluroisopropanol1
21、2.212.21.021.025858大家好jJ2 Scientific lPolyisobutylenelPolybutylenelChlorinated RubberlPolybutadienelPolyisoprenelPolydimethylsiloxanelChlorinated PolyethylenelPolyethylene EthylacrylatelPolyethylene VinylacetonelPolyethylene Methacrylic acidlPolyphenyleneoxidelPoly-4-methylpentene(1)lPolyethylenelUl
22、tra-high Molecular Weight PolyethylenelPolypropylenelPolyetheretherketonelPolyetherketoneTolueneToluene/75%TCB/135-160 CTCB/135-160 CPhenol/TCB 1:1/145 C各种样品所对应的溶剂条件各种样品所对应的溶剂条件各种样品所对应的溶剂条件各种样品所对应的溶剂条件大家好jJ2 Scientific 各种样品所对应的溶剂条件各种样品所对应的溶剂条件各种样品所对应的溶剂条件各种样品所对应的溶剂条件lMelamine FormaldehydelNylon(All
23、types)lPolybutylene Terphthalate(PBT)lPolyethylene Terphthalate(PET)lPoly Acrylonitrile(聚丙烯睛聚丙烯睛)lABS(Acrylonitrile Butadiene Styrene)lASA(Acrylic Styrene AcrylonitrilelABA(Acrylonitrile Butdiene Acrylate)lCarboxymethyl CelluloselABS/PolycarbonatelPolybutadiene AcrylonitrilelPolyurethanelPolyacetall
24、PolyoxymethylenelPolyimidelPolyamide imidelPolyetherimidelPolyethersulfonelPolyvinyldienefluoridelPolyfuran FormaldehydeHexafluoroisopropanol+0.075 MSodium Trifluoroacetate/55 Corm-Cresol+0.05 m LiBr/100 CDMF+0.05 m LiBr/85 CDMF+0.05 m LiBr/145 CN-Methyl Pyrrolidone+0.05 m LiBr/100 CDimethylacetamid
25、e/60 C大家好jJ2 Scientific lPolycarbonatelPolyglycolic acidlAcrylonitrile MethylmethacrylatelCellulose AcetatelCellulose Acetate ButyratelCellulose Acetate ProprionatelCellulose NitratelCellulose ProprionatelCellulose TriacetatelDiallyl PhthalatelEthyl CelluloselEpoxylPolyester AlkydlPolybutene(1)lPoly
26、butadiene StyrenelPhenol FormaldehydelPhenol FurfurallPolymethylmethacrylatelPolypropyleneglycollPolystyrenelPolysulfonelPolyvinylacetatelPolyvinylbutyrallPolyvinylchloridelPolyvinylchloride AcetatelPolyvinyldienechloridelPolyvinylformallPolystyrene AcrylonitrilelPolystyrene AlphamethylstyrenelPolye
27、ster ThermosetlPhenolicslRosin AcidslPolyglycolic AcidMethyl Chloridegamma-Butyl LactoneTHF/40 C大家好jJ2 Scientific 参数参数溶质构造溶质构造+溶剂流速溶剂流速0+溶剂粘度溶剂粘度0+温度温度0+0=可以忽略的因素可以忽略的因素+=影响适中的因素影响适中的因素+=影响很大的因素影响很大的因素 峰的分离峰的分离峰加宽峰加宽分辨率和准确率分辨率和准确率影响影响 GPC/SEC色谱分离色谱分离操作参数的因素摘要操作参数的因素摘要大家好jJ2 Scientific 4 4 凝胶渗透色谱的特点凝
28、胶渗透色谱的特点凝胶渗透色谱的特点凝胶渗透色谱的特点实验所需时间可以预知实验所需时间可以预知整个洗脱过程用恒定比例的淋洗液，不能用梯整个洗脱过程用恒定比例的淋洗液，不能用梯度洗脱度洗脱一般情况下一般情况下试样能溶解就能测定，减少了用于试样能溶解就能测定，减少了用于摸索实验条件所需的时间摸索实验条件所需的时间组分的保留时间提供其分子尺寸的信息组分的保留时间提供其分子尺寸的信息以时间顺序流出的级份进行分级收集就得到了以时间顺序流出的级份进行分级收集就得到了目标分子量的样品可以进一步分析（目标分子量的样品可以进一步分析（GPC cleanup）大家好jJ2 Scientific Temp.(Deg
29、C)18.519.019.520.0MV-1.000.001.002.00Minutes51015202530354045505560657075实验室温度波动对实验室温度波动对RI检测器基线的影响检测器基线的影响Mobil Phase Methanol 0.25/mL minuteDetector Temp 35 CNo Column Heater UsedRoom TemperatureRI Baseline大家好jJ2 Scientific 分离式系统温度稳定性的解决方案分离式系统温度稳定性的解决方案分离式系统温度稳定性的解决方案分离式系统温度稳定性的解决方案与色谱追求的分离度相矛盾（柱
30、外扩散）与色谱追求的分离度相矛盾（柱外扩散）与色谱追求的分离度相矛盾（柱外扩散）与色谱追求的分离度相矛盾（柱外扩散）大家好jJ2 Scientific 多检测器集成的多检测器集成的 GPC 系统系统l紫外检测器（浓度型）紫外检测器（浓度型）l粘度检测器（分子量型）粘度检测器（分子量型）l多角激光光散射检测器（分子量型）多角激光光散射检测器（分子量型）l红外接口（特征基团型为测量短链支化）红外接口（特征基团型为测量短链支化）大家好jJ2 Scientific 影响凝胶渗透色谱数据的因素影响凝胶渗透色谱数据的因素l输液系统输液系统l样品制备样品制备l进样系统进样系统l柱温变化柱温变化l色谱柱性能色
31、谱柱性能l检测器检测器l流动相流动相l标样类型的选择和分子量范围的选定标样类型的选择和分子量范围的选定大家好jJ2 Scientific l 溶剂输送系统溶剂输送系统l高高流流速速精精度度是是获获得得重重现现性性GPC结结果果的的基础基础l微微小小的的流流速速误误差差会会导导致致分分子子量量计计算算的的很大误差很大误差l使使用用参参考考峰峰(Flow Markers)的的技技术术可可校正流速误差校正流速误差大家好jJ2 Scientific 固态固态(半结晶半结晶)液态液态(稀溶液稀溶液)l 样品制备的影响样品制备的影响大家好jJ2 Scientific l溶剂必须聚合物链打开成最放松的状态溶
32、剂必须聚合物链打开成最放松的状态l允许充分的时间让链展开允许充分的时间让链展开有些聚合物需要大于有些聚合物需要大于3小时小时l分子量及结晶度愈大，所需真正溶解的时间就分子量及结晶度愈大，所需真正溶解的时间就越多越多l某些结晶的聚合物需要加热某些结晶的聚合物需要加热l除非该样品可能会有剪切效应发生，聚合物溶除非该样品可能会有剪切效应发生，聚合物溶液必须过滤液必须过滤l为了增加样品的溶解，可轻微扰动（不要剧烈为了增加样品的溶解，可轻微扰动（不要剧烈摇动或用超声）摇动或用超声）l窄分布标样不必过滤，高分子量标样也不要剧窄分布标样不必过滤，高分子量标样也不要剧烈摇动烈摇动l可使用在线过滤器，但是不推荐
33、使用保护柱可使用在线过滤器，但是不推荐使用保护柱 大家好jJ2 Scientific l由于凝胶色谱中浓度检测通常使用示差折光检测由于凝胶色谱中浓度检测通常使用示差折光检测器，其灵敏度不太高，所以试样的浓度不能配置器，其灵敏度不太高，所以试样的浓度不能配置得太稀。但另一方面色谱柱的负荷量是有限的，得太稀。但另一方面色谱柱的负荷量是有限的，浓度太大易发生浓度太大易发生“超载超载”现象。现象。l一般情况下，进样浓度按分子质量大小的不同在一般情况下，进样浓度按分子质量大小的不同在0.050.050.5%0.5%（质量分数）（质量分数）范围内配置。分子质量范围内配置。分子质量越大，溶液浓度越低。越大，
34、溶液浓度越低。l标样配制应该严格按照标样说明书进行。通常室标样配制应该严格按照标样说明书进行。通常室温静置温静置1212小时以上，然后轻轻混匀。绝对不能超小时以上，然后轻轻混匀。绝对不能超声或者剧烈振荡来加速溶解。声或者剧烈振荡来加速溶解。l溶液进样前应先经过溶液进样前应先经过过滤过滤，以防止固体颗粒进入，以防止固体颗粒进入色谱柱内，引起柱内堵塞，损坏色谱柱。色谱柱内，引起柱内堵塞，损坏色谱柱。大家好jJ2 Scientific l40 瓶位样品盘瓶位样品盘l2ml 玻璃瓶卷边压紧铝瓶盖玻璃瓶卷边压紧铝瓶盖l优先进样的样品缓慢搅拌优先进样的样品缓慢搅拌l双温区设计是降解风险降至最低双温区设计是
35、降解风险降至最低 进样点进样点热区热区温区温区50 100 200 温度温度(C)-20-10 0 10 20 瓶位瓶位Carousel Motion进样点进样点Agitatedl 自动进样器自动进样器大家好jJ2 Scientific l在柱温箱中平衡的进样在柱温箱中平衡的进样瓶可编程瓶可编程lExcess solution returned to viallInjection precision RSD 1%with no cross contaminationlNew Multiple Injection capability up to 3 injections per vial.柱温
36、箱柱温箱进样阀进样阀大家好jJ2 Scientific MIXED bed columns give extended range over individual pore size Manufactured to give no discontinuities Combine individual pore size columns to extend range Can cause peak shape variation due to mismatch in pore volumel 色谱柱对数据的影响色谱柱对数据的影响 大家好jJ2 Scientific GPC色谱柱选择色谱柱选择l按
37、照样品所溶解的溶剂来选择柱子所属系列按照样品所溶解的溶剂来选择柱子所属系列-溶剂一般为溶剂一般为THF、氯仿、氯仿、DMF等，必须选择等，必须选择合适的溶剂来溶解聚合物。合适的溶剂来溶解聚合物。l按照样品分子量范围来选择柱子型号按照样品分子量范围来选择柱子型号-样品分子量应该处在排阻极限和渗透极限范围样品分子量应该处在排阻极限和渗透极限范围内，并且最好是处在校正曲线线性范围内内，并且最好是处在校正曲线线性范围内l柱效率柱效率N和分离度和分离度R -色谱柱的效率可借用色谱柱的效率可借用“理论塔板数理论塔板数”N进行描进行描述。述。两个样品达到完全分离，两个样品达到完全分离，R应等于或大于应等于或
38、大于1，如果，如果R小小于于1，则分离是不完全的。，则分离是不完全的。大家好jJ2 Scientific l聚苯乙烯聚苯乙烯(PS，溶于各种有机溶剂，溶于各种有机溶剂)l聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)l聚环氧乙烷聚环氧乙烷(PEO，也叫聚氧化乙烯，溶于水，也叫聚氧化乙烯，溶于水)l聚乙二醇聚乙二醇(PEG，溶于水，溶于水)(PEO与与PEG的碳链骨架相同，但是的碳链骨架相同，但是其合成原料其合成原料和封端不同，由于原料的性质，使其产物的分和封端不同，由于原料的性质，使其产物的分子量和结构都有一定的区别。子量和结构都有一定的区别。PEO常是指一端常是指一端为甲基封端，一端为羟基封端
39、的聚环氧乙烷，为甲基封端，一端为羟基封端的聚环氧乙烷，而而PEG一般是两端都是羟基封端的聚乙二醇。一般是两端都是羟基封端的聚乙二醇。)l 标 样样品分子量应该处在标样分子量范围以内。样品分子量应该处在标样分子量范围以内。大家好jJ2 Scientific 分子量校准曲线分子量校准曲线大家好jJ2 Scientific 凝胶渗透色谱的发展凝胶渗透色谱的发展l多检测器的应用多检测器的应用l快速快速GPC技术技术l微流量微流量GPC技术技术l新型色谱柱技术新型色谱柱技术大家好jJ2 Scientific 多检测器的比较多检测器的比较配置方法配置方法分子量分子量支化支化回转半径回转半径传统传统GPCG
40、PC相对于标样的色谱柱校正，得相对于标样的色谱柱校正，得到相对分子量到相对分子量不能不能不能不能使用普适校使用普适校正的传统正的传统GPCGPC需从文献上得到需从文献上得到准确准确的的K/aK/a值，值，对相对分子量进行的色谱柱普对相对分子量进行的色谱柱普适校正得到绝对分子量适校正得到绝对分子量不能不能不能不能配了黏度检配了黏度检测器的测器的GPCGPC测出特性黏数，得到测出特性黏数，得到K/aK/a值的值的普适校正普适校正能，直接从能，直接从特性黏数测特性黏数测出出能，但是间接得能，但是间接得到到配了多角激配了多角激光检测器的光检测器的GPCGPC绝对测出，无需色谱柱校正绝对测出，无需色谱柱
41、校正能，但要符能，但要符合一些假设合一些假设能，当有两个测能，当有两个测量角以上量角以上三检测器联三检测器联用的用的GPCGPC准确结果准确结果能能能能大家好jJ2 Scientific 用多检测器用多检测器GPC技术探究技术探究 poly(n-butyl methacrylate)的支化结构的支化结构The MWDs indicate the samples to be extremely heterogeneous and gave multi-modal distributions.The Mark-Houwink plots show that although two of the
42、samples(grey traces)were similar in structure,the third(black trace)gave lower values of intrinsic viscosity at any given molecular weight,indicative of the more dense polymer structure which accompanies an increase in the level of polymer branching.大家好jJ2 Scientific l 聚合物色谱中的检测器聚合物色谱中的检测器l浓度浓度响应值正比
43、于浓度响应值正比于浓度C实例：示差实例：示差(refractometer)检测器检测器 N=(dn/dc)C紫外检测器紫外检测器蒸发光散射检测器蒸发光散射检测器l使用单一浓度型检测器的体积排除分离模式色使用单一浓度型检测器的体积排除分离模式色谱被称作谱被称作 传统传统GPC大家好jJ2 Scientific l浓度浓度示差，紫外，蒸发光散射示差，紫外，蒸发光散射(ELSD)，l分子量敏感分子量敏感 粘度，光散射粘度，光散射l组成组成 多波长紫外，示差多波长紫外，示差+紫外，紫外，质谱质谱(MS)，付里付里叶变换红外叶变换红外(FTIR)，大家好jJ2 Scientific“绝对绝对”分子量分布
44、的测定分子量分布的测定lRI/V 检测器结合使用检测器结合使用lVI的响应值正比于的响应值正比于 C H/M=C H，大分子的尺寸；流体力学体积大分子的尺寸；流体力学体积 =VI/RI，特征粘度特征粘度(intrinsic viscosity)l普适校正的假设普适校正的假设：具有同样大小具有同样大小(H)的大分子应有同样的洗脱体积，的大分子应有同样的洗脱体积，即依赖性即依赖性在给定的流动相、色谱柱组及温度下，在给定的流动相、色谱柱组及温度下，H=H(V)是通用的是通用的大家好jJ2 Scientific Log H246810Elution volume V,mL16182022242628R
45、I/V 检测器结合使用，第一步：用检测器结合使用，第一步：用任何任何 窄分布标样窄分布标样(化化学结构不重要学结构不重要)建立普适校正曲线建立普适校正曲线 ST=VI/RI for each standard H=MST ST for each standard Polynomial fit to Log H universal calibration curve“绝对绝对”分子量分布的测定分子量分布的测定大家好jJ2 Scientific lRI/V 检测器结合使用检测器结合使用第二步：用聚合物分布每一切片第二步：用聚合物分布每一切片“i”计算计算“绝对绝对”分子量分子量l i=VIi/Ri
46、ilMi=Hi/i 大家好jJ2 Scientific 1683 Run 11683 Run 21683 Run 31683 Run 41683 Run 51683 Run 11683 Run 21683 Run 31683 Run 41683 Run 5 3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80 1.00Log(Molecular Weight)dW/dLogMConventionalUniversall通过重叠通过重叠5次普通及次普通及5次普适校正所得到的图，清楚地看到分子量的准确度及精度次普适校正所得到的图，清楚地看到分子量的准确
47、度及精度宽分布聚苯乙烯标样分子量分布比较宽分布聚苯乙烯标样分子量分布比较普通及普适校正之间的一致性普通及普适校正之间的一致性大家好jJ2 Scientific GPC中的大分子结构形态中的大分子结构形态l大分子的结构形态大分子的结构形态(支化支化)可通过粘度理论曲线可通过粘度理论曲线得到：得到：Log 对对 Log M l粘度理论曲线也被称为粘度理论曲线也被称为Mark-Houwink曲线，曲线，可由下列方程式描述：可由下列方程式描述：Log =Log K+Log MK 及及 可随可随 M 变化变化大家好jJ2 Scientific GPC中的大分子结构形态中的大分子结构形态l支化降低了大分子
48、的尺寸：支化降低了大分子的尺寸：对于同样分子量的大分子来说对于同样分子量的大分子来说 branch lin l支化指数支化指数 表示了支化程度的特性表示了支化程度的特性g=branch/lin 1l支化聚合物的支化指数支化聚合物的支化指数：g=gSCB gLCB 大家好jJ2 Scientific GPC中的大分子结构形态中的大分子结构形态l线性聚合物有线性的线性聚合物有线性的MH曲线：曲线：Log lin=Log Klin+lin Log M l具有短链支化具有短链支化(short-chain branches)的聚合物的聚合物同样具有线性的曲线同样具有线性的曲线但是；但是；KSCBKlin
49、，并且，并且 SCB=lin g SCB 1 常数常数(不依赖于不依赖于M)l线性粘度理论曲线用线性粘度理论曲线用Mark-Houwink方程式方程式描描述述大家好jJ2 Scientific Combination of Individual Pore Size ColumnsTraditional approach to increasing MW operating range of column set大家好jJ2 Scientific Individual Pore Size Combination Versus MIXED Gel Columns-Calibration Data大家好jJ2 Scientific Individual Pore Size Combination Versus MIXED Gel Columns-Polydisperse SampleEluent THFFlow rate 1.0 ml/minDetector UV 254nm大家好jJ2 Scientific 绿绵巨贸绿绵巨贸结束大家好jJ2 Scientific