凝膠滲透色譜的原理及應(yīng)用

凝膠滲透色譜（GPC）,作為在高效液相色譜的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的新技術(shù)，自19世紀(jì)60年代問(wèn)世以來(lái)，已廣泛應(yīng)用于聚合物的分離與表征，并且成為測(cè)定聚合物分子量及其分布最常用也最有效的方法之一。凝膠滲透色譜的含義

凝膠滲透色譜法它是根據(jù)在凝膠柱上不同分子量的多糖與洗脫體積成一定關(guān)系的特性，先用各種已知分子量的多糖制成標(biāo)準(zhǔn)曲線，然后由樣品的洗脫體積從曲線中求得分子量。下圖是典型分離式GPC系統(tǒng)示意圖。

凝膠滲透色譜技術(shù)大部分使用的是XAD系列的凝膠，凝膠滲透色譜分離的關(guān)鍵因素是柱填料，它分為有機(jī)凝膠和無(wú)機(jī)凝膠，這要求其必須具備強(qiáng)韌的機(jī)械強(qiáng)度和化學(xué)惰性，還要有流動(dòng)性小，分離廣等特點(diǎn)。用凝膠過(guò)濾法測(cè)分子量，每次緩沖液及流速均需一致，否則會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。其儀器結(jié)構(gòu)如下圖。教研促發(fā)展

凝膠滲透色譜是一種依靠體積排阻機(jī)理在色譜柱上按照不同物質(zhì)的流體力學(xué)體積大小對(duì)化合物進(jìn)行分離的色譜。色譜柱由惰性的多孔凝膠裝填而成，因此，一般情況下不會(huì)有強(qiáng)保留的組分殘留在色譜中，樣品組分不會(huì)丟失，也可有效地延長(zhǎng)色譜柱的使用壽命。

凝膠內(nèi)部有大小不等的孔徑，且凝膠顆粒之間也存在大量縫隙。樣品的分離過(guò)程是聚合物溶液在流動(dòng)相的帶動(dòng)下，流經(jīng)色譜柱，由于分子量大的聚合物體積較大，不易流入較小的孔徑之中而被排阻，只能隨著流動(dòng)相的沖刷從固定相填料的縫隙中流出色譜柱，通過(guò)速率較快，保留時(shí)間較短。如下圖。

而分子量較小的聚合物由于自身體積較小，不僅可滲入較大的孔徑中，還可擴(kuò)散進(jìn)入更小的孔徑中，所以較小的分子移動(dòng)速率較慢，需要更長(zhǎng)的流動(dòng)時(shí)間洗脫出色譜柱。

因此，分子量較大的聚合物保留時(shí)間較短，最先流出色譜柱，其次是中等分子量的聚合物，最后流出色譜柱的是小分子，可以此為依據(jù)實(shí)現(xiàn)分子量大小不同的聚合物的分離，再通過(guò)檢測(cè)器和數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)得到不同組分的分子量。應(yīng)用列舉及優(yōu)缺點(diǎn)應(yīng)用前景凝膠色譜不但可以用于分離測(cè)定高聚物的相對(duì)分子質(zhì)量和相對(duì)分子質(zhì)量分布，同時(shí)根據(jù)所用凝膠填料不同，可分離脂溶性和水溶性物質(zhì)，分離相對(duì)分子質(zhì)量的范圍從幾百萬(wàn)到100以下。得到的色譜圖與上圖差不多。測(cè)定聚合物分子量及其分布

根據(jù)凝膠色譜法的測(cè)定分子量的原理，可以用其來(lái)分離蛋白質(zhì)。具體原理如下圖。thefirst如上圖中的a圖，相對(duì)分子質(zhì)量較小的蛋白質(zhì)由于擴(kuò)散作用進(jìn)入凝膠顆粒內(nèi)部而被滯留；相對(duì)分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)被排阻在凝膠顆粒外面，在顆粒之間迅速通過(guò)。thesecond此外，b圖中的(1)蛋白質(zhì)混合物上柱；(2)洗脫開(kāi)始，相對(duì)分子質(zhì)量較小的蛋白質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)入凝膠顆粒內(nèi)，相對(duì)分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)則被排阻于顆粒之外；(3)相對(duì)分子質(zhì)量較小的蛋白質(zhì)被滯留，相對(duì)分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)向下移動(dòng)；(4)相對(duì)分子質(zhì)量不同的分子完全分開(kāi)；(5)相對(duì)分子質(zhì)量較大的蛋白質(zhì)行程較短，已從層析柱中洗脫出來(lái)，相對(duì)分了質(zhì)量較小的蛋白質(zhì)還在行進(jìn)中。在聚合物方面的其他應(yīng)用

利用凝膠滲透色譜法對(duì)SBS橡膠的生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行控制，以確定反應(yīng)溫度和偶聯(lián)劑加入時(shí)間等因素。測(cè)定過(guò)程中還引入內(nèi)標(biāo)物來(lái)鎖定保留時(shí)間，即使樣品的保留時(shí)間受外因影響發(fā)生改變，色譜工作站也可根據(jù)內(nèi)標(biāo)物保留時(shí)間的漂移，自動(dòng)計(jì)算校正系數(shù)，以消除儀器自身狀態(tài)不穩(wěn)定造成結(jié)果的變化，減小了誤差，提高了準(zhǔn)確度。

此外，凝膠滲透色譜還可用于研究共聚物的組成以及高分子材料中的低聚物和微量小分子等的分析。優(yōu)缺點(diǎn)

近年來(lái)，凝膠色譜也廣泛用于小分子化合物。相對(duì)分子質(zhì)量相近而化學(xué)結(jié)構(gòu)不同的物質(zhì)，不可能通過(guò)凝膠滲透色譜法達(dá)到完全分離純化的目的。凝膠色譜不能分辨分子大小相近的化合物，相對(duì)分子質(zhì)量相差需在10%以上才能得到分離。以下是它的優(yōu)缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)

分離不需要梯度沖洗裝置；同樣大小的柱能接受比通常液相色譜大得多的試樣量；試樣在柱中稀釋少，因而容易檢測(cè)；組分的保留時(shí)間可提供分子尺寸信息；色譜柱壽命長(zhǎng)。缺點(diǎn)

它不能分離分子尺寸相同的混合物，色譜柱的分離度低；峰容量?。豢赡苡衅渌Ａ魴C(jī)理起作用時(shí)引起干擾?？偨Y(jié)

目前，凝膠滲透色譜法不僅是測(cè)定聚合物的分子量及分布最常用且準(zhǔn)確的方法之一，也由于其優(yōu)秀的分離能力而廣泛應(yīng)用于復(fù)雜樣品的組分分析和聚合物分子構(gòu)象等領(lǐng)域。

由于目前常用的測(cè)定聚合物分子量的標(biāo)準(zhǔn)樣品分子量分布均較窄，不能得到分布較寬的復(fù)雜混合物的平均分子量，后期還可探索對(duì)分子量分布較寬的復(fù)雜混合物如何通過(guò)凝膠滲透色譜法得到準(zhǔn)確