凝胶色谱在高分子材料的生产及研究工作中的应用大致可分为以下三个方面:
(1)在高分子材料生产过程中的应用。包括聚合工艺的选择;聚合反应机理的研究,以及聚合条件对产物性质的影响和控制。
(2)在高分子材料的加工及使用过程中的应用。研究分子量及分子量分布与加工、使用性能的关系,助剂在加工和使用过程中的作用,以及老化机理的研究。
(3)作为分离和分析的工具。包括高分子材料的组成、结构分析及高分子单分散试样的制备。
测试原理:
GPC凝胶渗透色谱是测试高分子物质分子量以及分子量分布的一种有效手段,GPC使用的凝胶柱是一种有着密密麻麻多种孔径的凝胶柱子。高分子物质在溶液中完全溶解之后会根据分子量的大小形成大小不一的分子,由于分子大小的不同能通过的孔径也不同,因此所经过的路径也不一样。小的分子能经过的孔径数量多,所经历的路径长,反之,大的分子能经过的孔径数量少,所经历的路径短,在一样流速的情况下,大分子物质先通过所有凝胶柱,而小分子的后面通过所有凝胶柱,从而达到大小分子分离的目的。
以美国Aglient 1260为例,一般测试步骤如下(仅供参考):
1、制备流动相。
2、样品制备。称取溶解适量浓度的样品,一般需溶解2-4小时,观察到样品全部溶解。进样前需用合适的针筒滤膜(0.45um)过滤。
3、平衡检测器。仪器流速升至1mL/min,观察压力是否正常,观察基线。
4、编辑序列。点击序列模块按钮添加样品;同时选择已建立好的仪器方法;
5、运行序列。基线平衡后,废液管放入废液瓶。点击运行序列,开始采集数据,并分析。
1. 样品状态:可为液体、粉末、块状样品;
2. 样品要求在指定流动相中有较好的溶解性,样品量要求20mg左右;
3. 如果样品溶解性较差,要求提前溶解好(浓度要求在2-5mg /ml左右),或者提供合理溶解方法(如果方法太复杂,费用问题需要提前咨询艾思实验室的工作人员)。
上述参数依次是数均、重均、Z均和Z+1均分子量。
由于GPC本质上是通过色谱柱分离不同分子量的成分,因此需要样品能完全溶解于所选流动相,溶解性不好的样品需要先过滤掉不溶成分,再上机测试。对于样品可溶解于多种流动相的情况,不同流动相的测试结果会有一定差异,可以参考相关文献或与之前测试条件保持一致。
相对分子量是先用一组分子量不等、单分散的试样为标样,测定标准曲线,再将试样结果与标曲结果相互比较求得的;绝对分子量是在测定淋出液浓度的同时测定其粘度或光散射,从而求出其分子量。
首先,GPC的每种流动相都有对应的标准物质和标准曲线,样品测试结果需要与标曲比较,然后得出测试结果,如样品跟标准物质差别较大,可能导致对应测试结果与真实值相差较多;其次,GPC测试样品一般为聚合物,预期分子量仅是基于实验设计的一个预期值,与实际结果有一定偏差属于正常现象。
目前高温GPC主要是做三氯苯相(150°C),针对的是高温溶解后降温会析出的样品。如果溶解后降温不析出的样品可以采用常温GPC测试。
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