凝胶渗透色谱
凝胶渗透色谱
GPC分离是基于样品分子的溶剂化体积
GPC 在色谱柱中的分离是基于分子在溶剂表现
出的体积而不是分子量
GPC分离原理
(1) 固定相是多孔填料，小分子样品可以进入孔 径内部
(2) 样品与固定相之间无作用力
(3) 迁样品移时间不同
填充物颗粒
大
中
孔穴
小
GPC分离原理示意图
solution
solvent
浓度检测器
体积大的分子先 被淋洗出来
体积小的分子后 被淋洗出来
GPC是如何工作的
GPC曲线
GPC曲线
浓度响应
W(M)
代代表表了了相分对子分量子的质大量小的--M大；小—M 浓度响应代表了了含含量量—--WW（(MM）)
样品制备的影响
样品浓度与分子量相关（分子量越大，浓度越低） 除非该样品可能会有剪切效应发生，聚合物溶液必须
过滤 为了增加样品的溶解，可轻微扰动（不要剧烈摇动或
1 凝胶色谱的任务
分子量的分布与高分子材料 的所有关键加工特性以及材料 性能紧密相关
聚合物的分子结构
PD = Mw / Mn
分子量分布
增加分子量
聚合物的各种平均分子量
用GPC测得的不同种平均分子量可对应于其他仪器所 测的值：
– Mn：用渗析计测出(Osmometry) – Mw：用光散射计测出(Light Scattering) – Mv：用粘度计测出(Viscometry) – Mz及Mz+1：用超速离心法测出(Ultracentrifuge) – Mw/Mn：为多分散性(Polydispersity) – Mn<Mv<Mw<Mz<Mz+1
高效凝胶渗透色谱法
高效凝胶渗透色谱法
高效凝胶渗透色谱法（Gel Permeation Chromatography，GPC），又称凝胶过滤色谱，是一种分离大分子化合物的色谱技术。
该技术基于样品分子在凝胶纳米孔道中的渗透性差异，通过溶液中大分子与凝胶孔道的相互作用，实现溶液中分子的分离。
高效凝胶渗透色谱法主要包括以下步骤：
1. 样品制备：将待分离的大分子溶于适当的溶剂中，并使用过滤器或超滤器去除杂质。
2. 色谱柱选择：根据溶液中分子的分子量范围选择合适的高分子凝胶柱。
常用的凝胶材料包括聚合物和硅胶。
3. 柱温控制：根据样品性质，可选择恒温柱柱温控制，提高分离效果。
4. 流动相选择：根据样品的性质选择合适的流动相，常用的流动相包括有机溶剂和缓冲溶液。
5. 柱体填充：将凝胶填充到柱体中，保证凝胶均匀分布。
6. 样品进样：将样品溶液注入柱体，通过凝胶孔道渗透分离。
7. 分离分析：样品分子在凝胶孔道中的渗透速度不同，根据渗透速度的大小进行分离分析。
8. 检测器检测：通过检测器检测分离后的样品，常用的检测器包括紫外-可见光谱仪和光散射检测器。
高效凝胶渗透色谱法广泛应用于聚合物、蛋白质、天然高分子等大分子的分离和纯化。
与其他色谱技术相比，高效凝胶渗透色谱法具有分辨率高、选择性好、样品制备简单等优点，是一种重要的分离技术。
凝胶过滤色谱法和凝胶渗透色谱法的区别
凝胶过滤色谱法和凝胶渗透色谱法是生物化学领域常用的两种分离和纯化方法。
它们在分子大小分离和蛋白质结构分析中发挥着重要作用。
今天，我们将深入探讨这两种方法之间的区别，以便更好地理解它们的应用和优势。
一、原理1. 凝胶过滤色谱法：凝胶过滤色谱法是一种按照分子大小分离物质的方法。
它利用具有特定孔径大小的凝胶填料，大分子无法进入凝胶孔隙而直接流出，而小分子则能够进入孔隙而被滞留，从而实现分子的分离和纯化。
3. 凝胶渗透色谱法：凝胶渗透色谱法是一种根据分子在凝胶中的渗透速度来分离物质的方法。
它利用凝胶填料形成的三维网络结构，分子在凝胶中的渗透速度与其分子大小成反比，因此分子越大，其在凝胶中的渗透速度越快，分子越小，渗透速度越慢，从而实现分子的分离和纯化。
二、区别1. 分离原理不同：凝胶过滤色谱法是根据分子大小的不同把大分子和小分子分离开来的，而凝胶渗透色谱法则是根据分子在凝胶中的渗透速度的不同进行分离的。
2. 分子范围不同：在凝胶过滤色谱法中，适用于分离分子量较大的物质，而凝胶渗透色谱法适用于分离各种分子量的物质，并且对于高分子更为有效。
3. 分离效果不同：凝胶过滤色谱法可以获得较好的分离效果，但对于高分子的分离效果不如凝胶渗透色谱法。
而凝胶渗透色谱法可以实现对高分子的高效分离。
三、应用凝胶过滤色谱法常用于分离蛋白质、多肽和核酸等生物大分子，用来检测生物大分子的分子大小和形态。
而凝胶渗透色谱法除了用于生物大分子的分离外，还可以用于溶液中各种溶质的分子量测定。
四、个人观点以上就是凝胶过滤色谱法和凝胶渗透色谱法的区别和应用。
在实际科研工作中，选择合适的色谱方法对于提高分离效率和分析准确性非常重要。
我们需要根据样品的特性和需要进行全面评估，选择合适的色谱方法进行分离和分析。
总结回顾通过本文的讨论，我们对于凝胶过滤色谱法和凝胶渗透色谱法有了更全面的了解。
这两种色谱方法在生物化学和生物医药领域具有重要的应用价值，能够帮助科研人员进行生物大分子的分离、纯化和分析，对于推动生物技术和医药领域的研究具有重要的意义。
第九章凝胶渗透色谱讲解
凝胶色谱分析二〇一一年九月九日第九章凝胶色谱分析凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography, GPC），又称尺寸排阻色谱（Size Exclusion Chromatography, SEC），其以有机溶剂为流动相，流经分离介质多孔填料（如多孔硅胶或多孔树脂）而实现物质的分离。
GPC可用于小分子物质和化学性质相同而分子体积不同的高分子同系物等的分离和鉴定。
凝胶渗透色谱是测定高分子材料分子量及其分布的最常用、快速和有效的方法[1]。
凝胶渗透色谱（GPC）的创立历程如下[2,5]：1953年Wheaton和Bauman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，观察到分子尺寸排除现象；1959年Porath和Flodin用葡聚糖交联制成凝胶来分离水溶液中不同分子量的样品；1964年J. C. Moore将高交联密度聚苯乙烯-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，从而创立了液相色谱中的凝胶渗透色谱。
近年来，光散射技术（如图9-1所示，一束光通过一间充满烟雾的房间，会产生光散射现象。
）广泛应用于高分子特征分析领域[3]。
将光散射技术和凝胶渗透色谱（GPC）分离技术相结合，可以测定大分子绝对分子量、分子旋转半径、第二维里系数，也可测定分子量分布、分子形状、分枝率和聚集态等。
目前，该技术在高分子分析领域已成为一种非常有效的工具，在美国，日本及欧洲广为使用，国内近年来亦引进了此项技术。
入射光散射光图9-1光散射现象9.1 基本原理9.1.1凝胶渗透色谱分离原理让被测量的高聚物溶液通过一根内装不同孔径的色谱柱，柱中可供分子通行的路径包括粒子间的间隙（较大）和粒子内的通孔（较小）。
如图9-2、图9-3所示，当待测聚合物溶液流经色谱柱时，较大的分子只能从粒子间的间隙通过，被排除在粒子的小孔之外，速率较快；较小的分子能够进入粒子中的小孔，通过的速率慢得多。
现代材料分析测试技术 凝胶渗透色谱 GPC
• 含有固化剂的EPOXY
酚醛树脂在室温条件下的自然 固化现象观察
8 6 4
RI/mv
2 0 -2 -4 15
1d 2d 5d 11d 19d
20
25 t/min
30
35
补充内容：水相GPC的应用
• 用于溶解于水的聚合物 • 较有机相GPC要复杂得多
水相GPC中存在的问题
• 非体积排除效应
• 分子尺寸不能直接反映分子质量及其分布 的信息。
聚合物分子量的特点
1.分子量大 2.多分散性
3.分子量统计平均值+分布系数才能确切 描述聚合物分子量
GPC分离机理
二、GPC仪器的基本配置
• • • • • • 溶剂贮存器(Solvent) 泵(Pump) 进样系统(Autosample ) 色谱柱(column) 检测器(detector) 数据采集与处理系统(Data Acquirement and Process System) • 废液池 (Waste)
（1）分子质量变化不大
• 这是由于分子链发生了氧化现象，生成了 其它物质，如羟基被氧化为醛、酮或酯的 结构，这时聚合物整体的分子链长度没有 明显的改变，但聚合物的性质发生了变化， 这时可以通过红外的方法检测其分子链结 构组成的变化。
（2）分子质量降低
• 有些高聚物的老化是因为分子链的断裂， 这时分子量急剧下降，使产品性能发生显 著的变化。如纤维强度下降，变脆，达不 到使用要求。
仪器基本配置流程图
3 2.5 2
RI/mv
1.5 1 0.5 0 -0.5 0 5 10 15 20 25 30 35 t/min
泵(515 HPLC Pump)
• 要求精度很高
凝胶渗透色谱
凝胶渗透色谱目录一、基本原理 (2)1.1 凝胶的特性 (2)1.2 色谱的分离原理 (3)1.3 凝胶渗透色谱在分离技术中的应用 (5)二、仪器设备 (6)2.1 凝胶渗透色谱仪的主要组成部分 (7)2.2 主要性能指标及选择 (9)2.3 仪器设备的清洁与维护 (9)三、样品前处理 (11)3.1 样品的选择与制备 (11)3.2 样品浓缩与净化 (12)3.3 样品检测方法的建立 (13)四、实验操作流程 (14)4.1 样品进样 (16)4.2 柱塞泵的设置与调节 (17)4.3 检测器的选择与校准 (18)4.4 数据处理与结果分析 (19)五、理论基础与数学模型 (20)5.1 凝胶渗透色谱的理论基础 (22)5.2 数学模型在凝胶渗透色谱中的应用 (23)5.3 实验数据的解释与处理 (24)六、应用领域 (26)6.1 在化学领域中的应用 (28)6.2 在生物医学领域中的应用 (29)6.3 在环境科学领域中的应用 (30)七、常见问题与解决方案 (31)7.1 常见问题及原因分析 (32)7.2 预防措施与解决策略 (33)八、实验安全与防护 (34)8.1 实验室安全规程 (36)8.2 个人防护装备的使用 (37)8.3 应急处理措施 (38)九、最新研究进展 (39)9.1 新型凝胶材料的研究与应用 (40)9.2 色谱技术的创新与发展 (41)9.3 聚合物凝胶渗透色谱法的探索 (43)一、基本原理它的基本原理是利用具有不同孔径大小的多孔凝胶颗粒作为固定相，将待分离的混合物通过凝胶柱进行分离。
在色谱过程中，待分离的混合物会与凝胶颗粒发生相互作用，从而导致不同成分在凝胶颗粒之间的分配系数和扩散速率的差异。
根据这些差异，混合物中的各个成分可以通过不同的时间顺序依次通过凝胶柱，从而实现对混合物中各组分的高效分离。
GPC的关键参数包括：凝胶颗粒的大小和形状；溶液流速；压力；洗脱剂的选择和浓度。
凝胶渗透色谱法
凝胶渗透色谱法（GPC）一、凝胶渗透色谱凝胶渗透色谱Gel Permeation Chromatography（GPC)，一种新型的液体色谱，原理是利用高分子溶液通过一个装填凝胶的柱子，在柱子中按分子大小进行分离。
柱子为玻璃柱或金属柱，内填装有交联度很高的球形凝胶。
其中的凝胶类型有很多，都是根据具体的要求而确定（常用的有聚苯乙烯凝胶）。
然而，无论哪一种填料，他们都有一个共同点，就是球形凝胶本身都有很多按一定分布的大小不同的孔洞（见图1）。
图1 GPC分离原理不仅可用于小分子物质的分离与鉴定，而且可作为用来分析化学性质相同但分子体积不同的高分子同系物。
可以快速、自动测定高聚物的平均分子量及分子量分布。
现阶段，已经成为最为重要的测定聚合物的分子量与分子量分布的方法。
二、测定原理凝胶色谱法的固定相采用凝胶状多孔性填充剂，是根据样品中各种分子流体力学提及的不同进行分离的。
比凝胶孔径大的分子完全不能进入孔内，随流动相沿凝胶颗粒间流出柱外，而娇小的分子则可或多或少地进入孔内。
因此大分子流程短，保留值小；小分子流程长，保留值大，所以凝胶色谱是按分子流体力学体积的大小，从大到小顺序进行分离的。
（见图2）图2 GPC淋出曲线溶质分子的体积越小，其淋出体积越大，这种解释不考虑溶质与载体间的吸附效应以及溶质在流动相和固定相中的分配效应，其淋出体积仅仅由溶质分子的尺寸和载体的孔径尺寸决定，分离完全是由于体积排除效应所致。
凝胶色谱的特点是样品的保留体积不会超出色谱柱中溶剂的总量，因为保留值的范围是可以推测的，这样可以每隔一定时间连续进样而不会造成谱峰的重叠，提高了仪器的使用率。
三、分子量校正曲线（LogM-V曲线）凝胶色谱图计算样品的分子量分布的关键是把凝胶色谱曲线中的淋洗体积V转化成分子量M，这种分子量的对数值与淋洗体积之间的曲线(LogM-V)称之为分子量校正曲线（见图3）。
图3 分子量校正(LogM-V)曲线➢排阻极限排阻极限是指不能进入凝胶颗粒空穴内部的最小分子的分子量。
凝胶渗透色谱概述
1. 凝胶渗透色谱的简单回顾凝胶渗透色谱[GPC（Gel Permeation Chromatography）][也称作体积排斥色谱(Size Exclusion Chromatography)]是三十年前才发展起来的一种新型液相色谱，是色谱中较新的分离技术之一。
利用多孔性物质按分子体积大小进行分离，在六十年前就已有报道。
Mc Bain用人造沸石成功地分离了气体和低分子量的有机化合物，1953年Wheaton和Bauman用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。
1959年Porath和Flodin 用交联的缩聚葡糖制成凝胶来分离水溶液中不同分子量的样品。
而对于有机溶剂体系的凝胶渗透色谱来说，首先需要解决的是制备出适用于有机溶剂的凝胶。
二十世纪60年代J.C.Moore在总结了前人经验的基础上，结合大网状结构离子交换树脂制备的经验，将高交联度聚苯乙烯凝胶用作柱填料，同时配以连续式高灵敏度的示差折光仪，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，从而创立了液相色谱中的凝胶渗透色谱技术。
2. 凝胶渗透色谱的应用三十多年来，凝胶渗透色谱的理论、实验技术和仪器的性能等方面有了突飞猛进的发展。
尤其是随着新型柱填料的诞生、高效填充柱的出现(目前其理论塔板数已超过10000/米)以及计算机的普及，凝胶渗透色谱在工业、农业、医药、卫生、国防、宇航以及日常生活的各个领域得到了广泛的应用。
特别是近年来，随着各种高分子材料的问世，人们对高分子科学的不断探索，高聚物的分子量及其分布的测定显得尤为重要，成为科研和生产中不可缺少的测试项目之一。
例如：常见的聚苯乙烯塑料制品，其分子量为十几万，如果聚苯乙烯的分子量低至几千，就不能成型；相反，当分子量大到几百万，甚至几千万，它又难以加工，失去了实用意义。
科研和生产上通过控制高聚物的分子量及其分布宽度指数D(D=Mw/Mn)、分子量微分分布曲线、分子量积分分布曲线来生产出性能最佳的高聚物产品。
第5章 凝胶渗透色谱
•
死Hale Waihona Puke 间•调整保留时间 与固定液用量有
关
• 比保留体积 相对保留值 保留指数
• 色谱过程方程: VR=VM+VR’
•
VR=VM+KVS
•
色谱的保留值与热力学系数联系起来
• 色谱流出曲线方程：——研究色谱峰形
•
塔板理论：高斯分布曲线
•
c 标准偏差：
nc0
2 tR
exp
1 2
n 1
t tR
2
3.2分离机理简介
• 在现在，虽然GPC已经得到了广泛的应用， 但是就连基本的分理机理都处在百花争鸣 的阶段。目前模型机理可分为4大类：
3.2.1平衡排除理论
• 依据色谱方程，认为分离处于平衡时，即溶质在 胶体孔洞内的停滞时间大于它扩散入与扩散出孔 洞所需的时间，分离的过程就既不受扩散控制也 不受扩散影响。
tR / n
c
c0
2
exp
t tR
2 2
2
• 描述色谱峰大小的参数：
•
峰高h h c0
2
• 峰宽Ｗ W 4
• 分离度：描述峰分离情况
R
2
tR2 W1
tR1 W2
•
分离因素：保留值 峰窄
•
• 色谱定性分析－－依据保留值
• 与已知组分的保留值相比
• 与其它分析方法连用 如ＩＲ
• 第5章 凝胶渗透色谱法
•
• 色谱原理 • 流动相:载气 • 固定相:固体吸附剂等
•
图 气相色谱对样品分离过程示意图
• 色谱谱图解析
• 一 谱图表示方法: 横坐标 时间
•
纵坐标 检测器响应信号的大小 色谱图
凝胶渗透色谱型号-概述说明以及解释
凝胶渗透色谱型号-概述说明以及解释1.引言1.1 概述凝胶渗透色谱是一种分离和分析生物大分子的常用技术，在生物医学、制药、食品科学等领域具有广泛的应用。
它通过将样品溶解在适当的溶剂中，将溶液注入填充有透明凝胶柱的色谱柱中，利用凝胶孔隙的大小和分布对溶液中的大分子进行分离。
该技术可以高效地检测和分析多肽、蛋白质、核酸以及糖类等生物大分子。
凝胶渗透色谱的原理基于大分子在凝胶孔隙中渗透的速度和分子大小之间的关系。
较大的分子较难进入凝胶孔隙，因此渗透速度较慢；而较小的分子则能更容易地进入凝胶孔隙，从而渗透速度较快。
因此，凝胶渗透色谱可以将不同大小的分子分离开来，实现对样品的有效提纯和分析。
凝胶渗透色谱的应用十分广泛。
在生物医学研究中，它可以用来研究蛋白质的结构和功能、分析蛋白质混合物的组成、检测蛋白质的纯度等。
在制药行业中，凝胶渗透色谱可以用来监测药物制剂中的蛋白质含量和质量，确保药物的安全性和有效性。
在食品科学领域，它可以用来检测食品中的蛋白质、多糖或多肽的含量，以及分析食品中的添加物和污染物。
总之，凝胶渗透色谱是一种高效、可靠的分离和分析生物大分子的技术。
它的原理简单、操作方便，并且在各个领域中都有着重要的应用。
随着科学技术的不断发展，凝胶渗透色谱在分析生物大分子领域的作用将变得越来越重要。
通过不断改进和优化色谱柱材料和系统参数，凝胶渗透色谱有望为我们提供更精确、高效的生物分析手段。
1.2 文章结构文章结构部分的内容采用简洁明了的方式来介绍整篇长文的框架和组织结构。
文章结构部分的内容可以按照如下方式编写：文章结构：本文主要介绍了凝胶渗透色谱（gel permeation chromatography）的型号选择问题。
文章分为引言、正文和结论三部分。
引言部分通过概述、文章结构和目的三个小节，展示了文章的背景和主要内容。
概述部分简单介绍了凝胶渗透色谱的基本原理和应用领域的重要性。
文章结构部分即本节内容，详细介绍了整篇长文的结构和组织方式。
马尔文帕纳科 凝胶渗透色谱
马尔文帕纳科凝胶渗透色谱
马尔文帕纳科凝胶渗透色谱（GPC）是一种用于分离和纯化聚合物的技术。
它基于不同分子量组分在固定相凝胶孔径中的扩散速率不同而进行分离。
当不同分子量的组分通过凝胶柱时，它们将按照分子量大小依次通过凝胶孔径，分子量较大的组分将较慢地通过凝胶柱，而分子量较小的组分将较快地通过。
马尔文帕纳科凝胶渗透色谱的优点在于其分离效果好、分离范围广、操作简便、样品回收率高。
它适用于分离各种不同分子量的聚合物，如聚合物、蛋白质、多糖等。
在凝胶渗透色谱中，固定相凝胶的孔径大小和分布是影响分离效果的关键因素。
因此，选择合适的凝胶种类和浓度是实现高效分离的关键。
马尔文帕纳科凝胶渗透色谱的分离过程通常包括以下步骤：
1.样品溶液的准备：将待分离的样品溶解在适当的溶剂中，形成均匀的溶液。
2.凝胶柱的装填：将固定相凝胶均匀地装入色谱柱中，确保柱子的填装均匀、紧密。
3.样品溶液的进样：将样品溶液通过泵或其他进样装置注入色谱柱中。
4.洗脱剂的流动：通过泵或其他洗脱装置将洗脱剂注入色谱柱中，推动样品组分依次通过凝胶孔径。
5.收集洗脱液：通过收集洗脱液，将不同分子量的组分分别收集起来。
6.检测与数据分析：通过适当的方法对收集到的洗脱液进行检测，如紫外可见光谱、质谱等，对数据进行处理和分析。
总之，马尔文帕纳科凝胶渗透色谱是一种高效的分离技术，广泛应用于聚合物、蛋白质、多糖等聚合物的分离和纯化。
第5章__凝胶渗透色谱
实验部分
溶剂的选择：
能溶解多种聚合物 不能腐蚀仪器部件 与检测器相匹配
实验部分
• 色谱柱对于多分散聚合物的分离作用是基 于体积排除机理，与分子量没有直接联系。 • 把激光光散射与凝胶色谱仪联用，在得到 浓度谱图的同时，还可得到散射光强对淋 出体积的谱图，从而计算出分子量分布曲 线和整个试样的各种平均分子量。
实验部分
影响因素：
色谱柱、溶剂的选择
色谱柱：
每根色谱柱都有一定的相对分子质量分离范围和 渗透极限，色谱柱有使用的上限和下限。色谱柱的使 用上限是当聚合物最小的分子的尺寸比色谱柱中最大 的凝胶的尺寸还大，这时高聚物进入不了凝胶颗粒孔 径，全部从凝胶颗粒外部流过，这就没有达到分离不 同相对分子质量的高聚物的目的。而且还有堵塞凝胶 孔的可能，影响色谱柱的分离效果，降低其使用寿命。 色谱柱的使用下限就是当聚合物中最大尺寸的分子链 比凝胶孔的最小孔径还要小，这时也没有达到分离不 同相对分子质量的目的。所以在使用凝胶色谱仪测定 相对分子质量时，必须首先选择好与聚合物相对分子 质量范围相配的色谱柱。
• 色谱过程方程: VR=VM+VR’ • VR=VM+KVS • 色谱的保留值与热力学系数联系起来 • 色谱流出曲线方程：——研究色谱峰形 • 塔板理论：高斯分布曲线 2 n c 1 t 0 c e x p n 1 2 tR 2 tR • 标准偏差：
实验部分
GPC仪的组成： 泵系统、（自动）进样系统、凝胶 色谱柱、检测系统和数据采集与处 理系统。
泵系统：
包括一个溶剂储存器、一套脱气装置和 一个高压泵。它的工作是使流动相（溶 剂）以恒定的流速流入色谱柱。泵的工 作状况好坏直接影响着最终数据的准确 性。越是精密的仪器，要求泵的工作状 态越稳定。要求流量的误差应该低于 0.01mL/min。
凝胶渗透色谱gpc
凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography，简称GPC）是一种分离和分析高分子物质的技术。
它通常用于分离、分析聚合物的分子量和分子量分布，也可以用于聚合物的纯度检测。
GPC的工作原理是，将样品溶液通过一种被称为凝胶的填料，分离成不同的组分。
凝胶的粒径大小和结构决定了分离的分离效果。
样品组分通过凝胶的结构进行分离，分子量大的组分会被滤出，分子量小的组分会留在凝胶内。
GPC的应用非常广泛，常用于聚合物的分子量测定、聚合物的分子量分布测定、聚合物的纯度检测、聚合物的溶剂残留测定等。
它的灵敏度高、分离效果好，是高分子物质分析的重要工具。
凝胶渗透色谱
凝胶渗透色谱1. 凝胶渗透色谱的简单回顾凝胶渗透色谱[GPC（Gel Permeation Chromatography）][也称作体积排斥色谱(Size Exclusion Chromatography)]是三十年前才发展起来的一种新型液相色谱，是色谱中较新的分离技术之一。
利用多孔性物质按分子体积大小进行分离，在六十年前就已有报道。
Mc Bain用人造沸石成功地分离了气体和低分子量的有机化合物，1953年Wheaton和Bauman用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。
1959年Porath和Flodin用交联的缩聚葡糖制成凝胶来分离水溶液中不同分子量的样品。
而对于有机溶剂体系的凝胶渗透色谱来说，首先需要解决的是制备出适用于有机溶剂的凝胶。
二十世纪60年代J.C.Moore在总结了前人经验的基础上，结合大网状结构离子交换树脂制备的经验，将高交联度聚苯乙烯凝胶用作柱填料，同时配以连续式高灵敏度的示差折光仪，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，从而创立了液相色谱中的凝胶渗透色谱技术。
2. 凝胶渗透色谱的应用三十多年来，凝胶渗透色谱的理论、实验技术和仪器的性能等方面有了突飞猛进的发展。
尤其是随着新型柱填料的诞生、高效填充柱的出现(目前其理论塔板数已超过10000/米)以及计算机的普及，凝胶渗透色谱在工业、农业、医药、卫生、国防、宇航以及日常生活的各个领域得到了广泛的应用。
特别是近年来，随着各种高分子材料的问世，人们对高分子科学的不断探索，高聚物的分子量及其分布的测定显得尤为重要，成为科研和生产中不可缺少的测试项目之一。
例如：常见的聚苯乙烯塑料制品，其分子量为十几万，如果聚苯乙烯的分子量低至几千，就不能成型；相反，当分子量大到几百万，甚至几千万，它又难以加工，失去了实用意义。
科研和生产上通过控制高聚物的分子量及其分布宽度指数D(D=Mw/Mn)、分子量微分分布曲线、分子量积分分布曲线来生产出性能最佳的高聚物产品。
凝胶渗透色谱(GPC)、凝胶色谱操作保养规程
凝胶渗透色谱(GPC)凝胶渗透色谱(GPC)是一种高效液相色谱法，广泛应用于聚合物、复合材料、生物大分子等高分子化合物的分析和分离。
凝胶渗透色谱法主要利用高分子溶液在凝胶固相中的渗透性差异来实现分离和分析的目的，能够测定分子量、分子量分布、聚集度、分子间交联数等多种参数。
仪器设备凝胶渗透色谱法的通用仪器设备包括高压液相色谱系统、检测器、分离柱等。
常见的高压液相色谱系统包括光学检测系统、荧光检测系统等，用于检测高分子材料在凝胶固相中的渗透性变化并测定相应的分子量和分子量分布等物理性质。
分离柱是凝胶渗透色谱法的核心组成部分，其材料和结构对分离效果和分辨能力具有很大的影响。
聚合物样品通过某种特定的凝胶材料分离柱经过一定的时间，根据分子量的不同，所渗透的凝胶固相大小不等，从而实现分离和分析。
操作方法1.准备溶液：通常情况下，GPC的流动相溶液只需用纯化水或其他合适的溶剂（如THF或DMF等）稀释或调节pH值即可。
但是，对于需要进行聚合反应的样品，则需要加入相应催化剂等反应剂进行调制。
2.校正仪器：先放出空气，制备高质量系统凡是都有很多门道。
最重要的环节是确保准确的样品体积可以被注入到必要的系统中，而不影响正常运行。
人们了解到，凝胶色谱仪在每个运行周期之前都需要进行一次校准，以确保该系统可以精确地量测介质的浓度。
3.样品预处理：准备悬浮在液相中的聚合物溶液，然后将其过滤以去除异物。
对于有机可溶性聚合物，最好使用1.0微米的滤膜。
而对于水溶性聚合物，则采用更小的孔径（如0.2微米）以去除微生物。
4.样品加载：先进行无样品加载的注射活性运行，对系统进行预洗。
在流经分离柱之前，样品应注射到GPC中。
在操作过程中必须遵守系统的卫生要求。
5.数据整理：在获得出口的溶液波峰后，必须对测得的结果进行分析。
在此期间，数据应根据您需要的参数（例如，相对分子质量、纯度、平均浓度等）进行处理。
保养规程1.洗涤清洗：经过了几个运行周期后，凝胶固相就会被损耗、许多样品会残留在分离柱中。
凝胶渗透色谱GPC
渗透压方法 (for Mn) 光散射方法 (for Mw) 粘度方法 (for Mv) 超速离心方法 (for Mz)
间接方法
GPC (for Mn, Mw and Mz) 用标准品进样得到分子量校正曲线，间接算出 聚合物样品的相对分子量。如和标准品结构不 同，还需进行相应的计算才能得到聚合物样品 自身的分子质量。
GPC色谱柱系列
Shim-pack GPC-80X for THF Shim-pack GPC-80XC for 氯仿 Shim-pack GPC-80XD for DMF
排阻极限 (聚苯乙烯)
1.5x103(GPC-801), 5x103(GPC-802), 2x104(GPC-8025), 7x104(GPC-803), 4x105(GPC-804), 4x106(GPC-805), 4x107(GPC-806)，4x107 (mixed gel，GPC80M), 2x108(GPC-807)
凝胶过滤色谱 (GFC)
主要用于生命科学领域 以水溶液为流动相 常用固定相填料：亲水性有机凝胶(葡聚糖，琼
脂糖，聚丙烯酰胺等)
3
GPC用途
高聚物的分子量及其分布是高聚物最基本 的参数之一。高聚物的许多性质是与分子 量有关的。例如冲击强度、模量、拉伸强 度、耐热、耐腐蚀性都与高聚物的分子量 和分子量分布有关。
10 228-20812-91 11 223-05671-92
保护柱 LC工作站
GPC-800P
1
LCsolution Single 1
12 223-05655-92
GPC软件
LCsolution GPC
1
1
GPC系统与常规HPLC系统区别
凝胶渗透色谱
Waters 515泵
流速范围：0.001-10mL/min 流速精度：0.1%
耐压：6000 i
色谱柱应用：分析柱、微柱
目前最耐用，性能最好的分析型高 压液相色谱泵
7725i手动进样器
• 六通阀式进样器 • 进样环精确控制进样量
Waters 2414 示差检测器
流速范围：0. 1-10mL/min 工作温度：30-55 oC
高分子GPC色谱图
600.00
Intensity (mV)
450.00 300.00 150.00 0.00 14.00 16.00
P800 P400 P200 (a) (b)
18.00
P100 P50
20.00
P20 P10
22.00
P5
24.00
Time (min)
14.00
16.00
18.00
20.00
22.00
24.00
26.00
28.00
普适校正原理
GPC对聚合物的分离是基于分子 流体力学体积。
两种柔性链的流体力学体积相同：
[η]1M1=[η]2M2 k1M1α1+1=k1M2α2+1 两边取对数： lgk1+(α1+1)lgM1=lgk2+(α2+1)lgM2
即如果已知标准样和被测高聚物 的k、α值，就可以由已知相对分子质 量的标准样品M1标定待测样品的相对 分子质量M2。
������
������ ������
G=[(Mw,GPC/Mn,GPC)/(Mw/Mn)true]1/2
校正后的Mn=Mn,GPC×G Mw=Mw,GPC/G
G值一般为1.1~1.8，经校正后的d值明显变小。
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Sample PE-150C-2h Sample PE-150C-4h Sample PE-160C-2h Sample PE-160C-4h Sample PE-170C-2h Sample PE-170C-4h
用GPC测得的分子量分布可以计算出各种不同 种平均分子量，可对应于其他仪器所测的值。
4. 存在问题及解决办法
标样与待测样品不同种类
以同类聚合物的标准样品可绘制出标准曲线，给
出淋出体积与分子量的关系。
不同种类的聚合物，在溶剂中受到的作用不同，
所以即使相同的分子量也会有不同的溶剂化体积
采用标样的校正曲线，只能得到与标样分子溶剂
2 凝胶渗透色谱的原理
以多孔树脂为固定相
用溶剂推动聚合物样品流过固定相 产生大小分子顺序流出的分离
Vg载体骨架体积
Vi载体孔洞体积
淋出体积 Ve=V0+KVi
分配系数 0<K<1
V0载体粒间体积
V0和Vg对分离没有贡献，应尽量减小，Vi越大分离效果越好
凝胶渗透色谱柱是如何工作的
流出级份的保留时间（洗脱体积） 提供其分子量（尺寸）的信息。 从检测器信号强度得到各流出级分 的浓度。
尽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） 使难于溶解的样品得以溶解（如聚烯烃PE\PP、 工程塑料PPS等） 使GPC检测处在一个温度稳定的环境
废液管 检测器3 废 液 检测器2 检测器1 连接管
柱温箱 进样阀 GPC色谱柱
一体化温控区的示意图
在同一个温控区集成了进样阀、色谱柱、检测器，保证温度 的一致性和稳定性
样品制备的影响
样品浓度与分子量相关（分子量越大，浓度越低） 除非该样品可能会有剪切效应发生，聚合物溶液必 须过滤
为了增加样品的溶解，可轻微扰动（不要剧烈摇动 或用超声）
窄分布标样不必过滤，高分子量标样也不要剧烈摇 动 可使用在线过滤器，但是不推荐使用保护柱
样品制备的影响
150 C
170 C
研发历程：
1953年--Wheaton和Bauman-用多孔树脂按分子量大小分离了苷、多元醇和其它非离子物 质，观察到分子尺寸排除现象。 1959年--Porath和Flodin— 用葡聚糖凝胶分离了水溶液中不同分子量的样品。 1962年--J.C.Moore— 将连续式高灵敏度的示差折光仪接在分离柱后，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，创立了凝胶渗透色谱技术。 凝胶渗透色谱 GPC---Gel Permeation Chromatography 也称作体积排斥色谱 SEC---Size Exclusion Chromatography 以溶剂作流动相，流经多孔填料作为分离介质的液相色谱 法。
样品制备的影响
固态 (半结晶)
液态 (稀溶液)
样品制备的影响
用淋洗液制样，使聚合物在分析的整个过程 中处于稳定状态，并且使溶剂峰最小 溶解必须使聚合物链打开成最放松的状态
允许充分的时间让链展开
有些聚合物需要大于3小时
分子量及结晶度愈大，所需真正溶解的时间 就俞多
某些结晶的聚合物需要加热
缓冲柱
放空阀
柱温箱
废液
色谱柱 进样阀
预热板
溶剂
I n
Out
溶剂输送系统
在线脱气
典型分离式GPC系统示意图
为GPC加热的理由
降低流动相黏度，使得谱柱内部溶剂处于接近理 想的GPC状态（如Polyethylene – Terphthalate m-Cresol + 0.05 m LiBr/100 °C）
化体积相同的相对分子量
讨论： 请给出你的解决办法
5. 对测试结果产生影响的因素
输液系统 样品制备 进样系统 柱温变化 色谱柱结构与性能 检测器的影响 流动相的种类
溶剂输送系统
高流速精度是获得重现性 GPC结果的基础 微小的流速误差会导致分子 量计算的很大误差 使用参考峰 ( Flow Markers) 的技术可校正流速误差
实验室温度波动对RI检测器基线的影响
20.0 Temp.(Deg C)
19.5 19.0 18.5
Room Temperature
2.00
RI Baseline
1.00 MV
0.00 -1.00 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Minutes 50 55 60 65 70 75
用已知分子量的标样标定出流出 时间和分子量的关系， 再对未知样各流出级份的时间（ 分子量）和强度进行统计计算得 到分子量分布。 聚合物在色谱柱中的分离是基于分子 在溶剂中表现出的体积而不是分子量
由示差检测器连续记录 流出样品的浓度
溶剂化体积
3. 凝胶渗透色谱仪
示差折光检测器恒温区 加热废液管儿
S R
聚合物的分子结构
PD = Mw / Mn
分子量分布
增加分子量
聚合物的各种平均分子量
Mn：用渗析计测出(Osmometry) Mw：用光散射计测出(Light
Scattering) Mv：用粘度计测出(Viscometry) Mz及Mz+1：用超速离心法测出(Ultracentrifuge) Mw/Mn：为多分散性(Polydispersity) Mn<Mv<Mw<Mz<Mz+1
进样系统的影响
40 瓶位样品盘 2ml 玻璃瓶卷边压紧铝瓶盖 优先进样的样品缓慢搅拌 双温区设计是降解风险降至最低
进样点
进样点
热区 温区
200
温度 (C)
100
50 -20
-10
0
10
20
瓶位
Carousel Motion
Agitated
自动进样器
柱温对分辨率影响
Column : Eluent : Flow rate : PLgel 5um MIXED-C 300x7.5mm DMF 1.0ml/min
Mobil Phase – Methanol @ 0.25/mL minute Detector Temp 35 C No Column Heater Used
Waters G2000高温凝胶色谱仪
多检测器集成的 GPC 系统
紫外检测器（浓度型）
粘度检测器（分子量型）
多角激光光散射检测器（分子量型） 红外接口（特征基团型为测量短链支化）