GPC測分子量及分子量分布(課件分享)

1、GPC測分子量及分子量分布(課件分享) 作者：作者：Dr.FengDr.Feng GPC測分子量及分子量分布(課件分享) GPC測分子量及分子量分布(課件分享)2 實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)10 GPC10 GPC測定聚合物分子量及分子量分布測定聚合物分子量及分子量分布 一、一、 基本原理基本原理 CPC是一種特殊的液相色譜，所用儀器實(shí)際上就是一臺(tái)高效液相色譜是一種特殊的液相色譜，所用儀器實(shí)際上就是一臺(tái)高效液相色譜 （HPLC）儀，主要配置有輸液泵、進(jìn)樣器、色譜柱、濃度檢測器和計(jì)算機(jī)）儀，主要配置有輸液泵、進(jìn)樣器、色譜柱、濃度檢測器和計(jì)算機(jī) 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。 與與HPLC最最明顯的差別在于二者所用色

2、譜柱的種類（性質(zhì)）不同：明顯的差別在于二者所用色譜柱的種類（性質(zhì)）不同： HPLC根據(jù)被分離物質(zhì)中各種分子與色譜柱中的填料之間的親和力不同而得根據(jù)被分離物質(zhì)中各種分子與色譜柱中的填料之間的親和力不同而得 到分離，到分離，GPCGPC的分離則是體積排除機(jī)理起主要作用。的分離則是體積排除機(jī)理起主要作用。 GPC測分子量及分子量分布(課件分享)3 GPC色譜柱裝填的是多孔性凝膠（如最常用的高度交聯(lián)聚苯乙烯凝膠）色譜柱裝填的是多孔性凝膠（如最常用的高度交聯(lián)聚苯乙烯凝膠） 或多孔微球（如多孔硅膠和多孔玻璃球），它們的孔徑大小有一定的分布，或多孔微球（如多孔硅膠和多孔玻璃球），它們的孔徑大小有一定的分布，

3、 并與待分離的聚合物分子尺寸可相比擬。并與待分離的聚合物分子尺寸可相比擬。GPC儀工作流程圖如下所示。儀工作流程圖如下所示。 GPC測分子量及分子量分布(課件分享)4 當(dāng)被分析的樣品通過輸液泵隨著流動(dòng)相以恒定的流量進(jìn)入色譜柱后，當(dāng)被分析的樣品通過輸液泵隨著流動(dòng)相以恒定的流量進(jìn)入色譜柱后， 體積比凝膠孔穴尺寸大的高分子不能滲透到凝膠孔穴中而受到排斥，只能從體積比凝膠孔穴尺寸大的高分子不能滲透到凝膠孔穴中而受到排斥，只能從 凝膠粒間流過，最先流出色譜柱，即其淋出體積（或時(shí)間）最??；中等體積凝膠粒間流過，最先流出色譜柱，即其淋出體積（或時(shí)間）最小；中等體積 的高分子可以滲透到凝膠的一些大孔中而不能進(jìn)

4、入小孔，比體積大的高分子的高分子可以滲透到凝膠的一些大孔中而不能進(jìn)入小孔，比體積大的高分子 流出色譜柱的時(shí)間稍后、淋出體積稍大；體積比凝膠孔穴尺寸小得多的高分流出色譜柱的時(shí)間稍后、淋出體積稍大；體積比凝膠孔穴尺寸小得多的高分 子能全部滲透到凝膠孔穴中，最后流出色譜柱、淋出體積最大。子能全部滲透到凝膠孔穴中，最后流出色譜柱、淋出體積最大。 因此，聚因此，聚合物的淋出體積與高分子的體積即分子量的大小有關(guān)，分子量合物的淋出體積與高分子的體積即分子量的大小有關(guān)，分子量 越大，淋出體積越小。分離后的高分子按分子量從大到小被連續(xù)的淋洗出色越大，淋出體積越小。分離后的高分子按分子量從大到小被連續(xù)的淋洗出色

5、譜柱并進(jìn)入濃度檢測器。譜柱并進(jìn)入濃度檢測器。 GPC測分子量及分子量分布(課件分享)5 濃度檢測器不斷檢測淋洗液中高分子級分的濃度。濃度檢測器不斷檢測淋洗液中高分子級分的濃度。常用的濃度檢測器常用的濃度檢測器 為示差折光儀，其濃度響應(yīng)是淋洗液的折光指數(shù)與純?nèi)軇芟慈軇┑恼蹫槭静钫酃鈨x，其濃度響應(yīng)是淋洗液的折光指數(shù)與純?nèi)軇芟慈軇┑恼?光指數(shù)之差，由于在稀溶液范圍內(nèi)，與溶液濃度成正比，所以直接反映了淋光指數(shù)之差，由于在稀溶液范圍內(nèi)，與溶液濃度成正比，所以直接反映了淋 洗液的濃度即各級分的含量，下圖是典型的洗液的濃度即各級分的含量，下圖是典型的GPCGPC譜圖譜圖。 GPC測分子量及分子量

6、分布(課件分享)6 圖中縱坐標(biāo)相當(dāng)于淋洗液的濃度，橫坐標(biāo)淋出體積圖中縱坐標(biāo)相當(dāng)于淋洗液的濃度，橫坐標(biāo)淋出體積V Ve e 表征著高分子尺寸 表征著高分子尺寸 的大小。的大小。 如果把圖中的橫坐標(biāo)如果把圖中的橫坐標(biāo)V Ve e轉(zhuǎn)換成分子量轉(zhuǎn)換成分子量M M 就成了分子量分布曲線。為了將就成了分子量分布曲線。為了將 V Ve e轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成M M，要借助，要借助GPCGPC校正曲線。實(shí)驗(yàn)證明在多孔填料的滲透極限范圍內(nèi)校正曲線。實(shí)驗(yàn)證明在多孔填料的滲透極限范圍內(nèi)V Ve e 和和M M 有如下關(guān)系：有如下關(guān)系： lg M = ABVe 式中式中A、B 為與聚合物、溶劑、溫度、填料及儀器有關(guān)的常數(shù)。為

7、與聚合物、溶劑、溫度、填料及儀器有關(guān)的常數(shù)。 GPC測分子量及分子量分布(課件分享)7 用一組已知分子量的單分散性聚合物標(biāo)準(zhǔn)試樣，在與未知試樣相同的用一組已知分子量的單分散性聚合物標(biāo)準(zhǔn)試樣，在與未知試樣相同的 測試條件下得到一系列測試條件下得到一系列GPC譜圖，以它們的峰值位置的譜圖，以它們的峰值位置的Ve對對lg M作圖，可得作圖，可得 如圖如圖3-6的直線，即的直線，即GPC校正曲線：校正曲線： GPC測分子量及分子量分布(課件分享)8 有了校正曲線，即可根據(jù)有了校正曲線，即可根據(jù)V Ve e讀得相應(yīng)的分子量。一種聚合物的讀得相應(yīng)的分子量。一種聚合物的GPCGPC校正曲校正曲 線不能用于另

8、一種聚合物，因而用線不能用于另一種聚合物，因而用GPCGPC測定某種聚合物的分子量時(shí)，需先用測定某種聚合物的分子量時(shí)，需先用 該種聚合物的標(biāo)樣測定校正曲線。但是除了聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等該種聚合物的標(biāo)樣測定校正曲線。但是除了聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等 少數(shù)聚合物的標(biāo)樣以外，大多數(shù)的聚合物的標(biāo)樣不易獲得，多數(shù)時(shí)候只能借少數(shù)聚合物的標(biāo)樣以外，大多數(shù)的聚合物的標(biāo)樣不易獲得，多數(shù)時(shí)候只能借 用聚苯乙烯的校正曲線，因此測得的分子量用聚苯乙烯的校正曲線，因此測得的分子量M M值有誤差，只具有相對意義。值有誤差，只具有相對意義。 用用GPCGPC方法不但可以得到分子量分布，還可以根據(jù)方法不但可以得到分子量分布，還可以根據(jù)GPCGPC譜圖求算平均分譜圖求算平均分 子量和多分散系數(shù)，特別是當(dāng)今的子量和多分散系數(shù)，特別是當(dāng)今的GPCGPC儀都配有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可與儀都配有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，可與GPCGPC譜圖譜圖 同時(shí)給出各種平均分子量和多分散系數(shù)，無須人工處理。同時(shí)給出各種平均分子量和多分散系數(shù)，無須人工處理。 GPC測分子量及分子量分布(課件分享)9 二 、主要藥品與儀器主要藥品與儀器 THF THF （流動(dòng)相）（流動(dòng)相） 1000 ml 聚合物樣品聚合物樣品 （如（如PSPS） 10mg 樣品瓶樣品瓶 注射器（注射器（1ml） 流動(dòng)相脫氣系統(tǒng)流動(dòng)相脫氣系統(tǒng) 樣品過濾頭樣品過濾頭