色谱法诞生于20世纪初是一种将混合物分离成各个组分的方法。色谱系统由一根色谱柱组成色谱柱内填充有两相——流动相和固定相固定相可以是固体、液体或气体。固定相在分离过程中保持不动而流动相则穿过该固定相。分离是由于混合物中不同组分与两相相互作用而发生的。对固定相亲和力较大的分子在色谱柱中停留时间更长而对流动相亲和力较大的分子则通过色谱柱更快。GPC/SEC分离原理GPC/SEC技术GPC/SEC 技术是一种液相色谱技术采用多孔固体固定相其分离机制基于溶液中分子的大小而非其他化学相互作用因此得名尺寸排阻色谱法 (SEC)。流动相可以流过这些固体颗粒及其孔隙。传统上多孔介质由凝胶制成因此也被称为凝胶渗透色谱法 (GPC)但这两个术语指的是同一种分析技术。工业和日常消费中使用的聚合物和塑料材料的许多特性例如机械强度和弹性都源于聚合物链的卷曲。通常链越长卷曲程度越高材料就越坚硬、越耐用。因此即使化学成分相同材料性能也会因链长而异。此外所有合成聚合物的聚合物链长都有一定的分布事实上不可能合成出所有链长完全相同的聚合物。GPC/SEC 技术可以分离不同长度的链并测量它们的相对丰度。需要注意的是链长的细微差异会导致材料性能的显著差异。分子量分布和相对丰度GPC/SEC 主要有两个用途表征聚合物并将混合物分离成不同的组分例如聚合物、低聚物、单体和非聚合物添加剂。为了测定聚合物样品的分子量分布需要使用已知分子量的标准聚合物进行校准。根据分析所用的检测器有两种方法常规 GPC/SEC 和多检测器 GPC/SEC。常规 GPC/SEC 技术在传统的 GPC/SEC 中使用单个检测器通常测量紫外可见光吸光度或差示折射率。在分析过程中GPC/SEC 色谱柱根据聚合物分子在溶液中的大小进行分离检测器根据色谱柱中的保留时间确定洗脱物的量。使用同样使用不同已知分子量的聚合物标准品获得的校准曲线将保留时间转换为分子量以获得保留时间和分子量的图表。在计算中将从色谱柱中洗脱物的样品峰分成“片段”并使用每个片段的保留时间确定其分子量。片段的面积或高度用于确定其相对于总样品的百分比即相对丰度。然后使用百分比和分子量数据计算分子量分布。尽管传统的 GPC/SEC 技术应用广泛但它也存在一些局限性。如果用于创建校准曲线的标准品与目标样品的化学结构相似则使用已制备的校准曲线进行的计算会更准确。然而如果两种聚合物的化学性质不同则所得结果可能仅具有可比性。这是因为 GPC 色谱柱的分离依据是溶液中的粒径而非分子量。在进行传统的 GPC/SEC 计算时通常假设溶液中的特定粒径对应于特定的分子量。然而不同类型的聚合物具有不同的化学性质可以形成相同分子量但粒径不同的卷曲球体。相同溶剂中两种相同分子量聚合物的尺寸比较该技术提供的信息也相当有限因为尽管色谱柱根据聚合物分子在溶液中的大小进行分离但检测器仅确定从色谱柱中洗脱出来的分子的浓度。虽然这些分子在溶液中的大小对于分离机制至关重要但在分析中并未测量。因此相对而言传统的GPC/SEC技术信息量并不丰富。多检测器GPC/SEC技术出于这些原因多检测器GPC/SEC技术应运而生。该技术将传统方法中使用的浓度检测器与其他检测器例如粘度计和光散射检测器相结合。这使得计算分子量成为可能并且不受校准标准品化学性质的影响并能确定聚合物的其他性质。最常见的多检测器GPC技术是将浓度检测器与粘度计相结合。粘度计测量材料溶液的粘度该粘度与色谱柱中分离的不同组分的浓度信息一起提供有关溶液中聚合物分子行为的信息。在开始使用该技术进行分析之前需要使用已知浓度、特性粘度和分子量的标准品对浓度检测器和粘度计进行校准。在此过程中还会确定两个检测器之间的任何时间延迟。通过测量特性粘度可以通过通用校准法测定分子量。无论校准所用标准的化学性质如何该方法都可以计算分子量。这种校准方法基于以下事实特性粘度和分子量通过流体动力学体积与溶液中分子的大小相关。因此如果针对一组已知分子量和特性粘度与保留时间的标准品生成校准曲线则该校准曲线等同于溶液中分子大小与保留时间的关系。由于色谱柱根据溶液中的分子大小分离分子因此无论使用何种标准品都会生成相同的校准曲线。静态光散射GPC/SEC 中另一种常用的检测工具是静态光散射检测器。该方法需要用激光照射从色谱柱中洗脱出来的物质并测量散射光的强度。该技术比粘度法更复杂并且存在一些实际限制。然而将其与浓度检测器结合使用可以揭示大量有关溶液中聚合物分子的信息。该检测器测量一种称为瑞利比的性质该性质与溶液中分子的分子量和浓度成正比。因此要校准系统需要一个已知浓度和分子量的标准品。该技术的主要局限性之一是当溶液中的分子尺寸非常小时。在这种情况下分子会像一个点一样向各个方向对称地散射光导致检测器中的信号微弱这使得使用该检测器进行测量变得困难。最后也可以将两个检测器与浓度检测器一起使用。校准方式与仅使用光散射检测器的方法相同但包含校准标准品的粘度信息。这样就可以获得样品中聚合物分子的分子量和特性粘度信息。流动相凝胶渗透色谱在分离高分子物质时有着很好的效果测试时也不需要额外添加有机溶剂操作简便。根据测试温度以及数据内容的不同使用的流动相可包括下面几种a. 常温流动相: 水相、THF、DMF、DMSO、三氯甲烷、六氟异丙醇、a-氯奈。b. 高温流动相DMF80℃三氯苯。c. 可以测相对分子量的流动相水相、THF、DMF、DMSO、三氯甲烷、六氟异丙醇、a-氯奈、三氯苯。d .可以测绝对分子量的流动相水相、THF、DMF、三氯苯。GPC/SEC 应用凝胶渗透色谱(GPC)测试用于检测高分子材料的分子量及分布分析材料的各组分含量。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。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。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。国信中业测试结果示例常见问答1. 为什么样品要求在指定流动相中溶解性要好因为GPC凝胶渗透色谱本质上是一个色谱测试是通过色谱柱分离不同分子量的成分溶解性不好的话是需要过滤后测试的不溶成分的分子量就无法测试而且如果样品溶解度差的话样品有可能会在色谱柱析出毁坏柱子。2. 为什么测试结果跟预期分子量差别较大gpc的测试原理是每种流动相都有对应的一种标准物质作出的标准曲线样品测试结果要跟标曲比较然后得出测试结果所以大多数流动相得到的结果是样品的相对分子量如果样品跟标准品差别太大的话测试结果就有可能跟真实值相差较大GPC一般测试样品都是聚合物预期分子量只是基于实验设计的一个预期值所以有时候跟实际情况有出入也是正常的。3. 相对分子量和绝对分子量的区别相对分子量一种物质的分子量与其他物质的分子量之比。例如氢气的相对分子量是2.016。这是一种基准当比较其他元素的分子量时可以使用该标准。绝对分子量指一种物质的分子量是一种绝对值不与其他物质对比。绝对分子量受摩尔质量的影响比如氢气的摩尔质量为2.016所以它的绝对分子量也是2.016。具体区别如下1. 测试原理不同相对分子量时通过建立标准物质的标准曲线待测样品与之相比得到分子量分布绝对分子量是通过三联检测器主要是激光检测器在样品颗粒表面散射角度不同通过数学模型计算分子量分布2. 检测器不同相对分子量主要是折光示差检测器绝对分子量需要示差浓度激光三联检测器3. 检测分子量范围不同相对分子量可以检测较小分子量而一般分子量在几万以上才适合绝对分子量。