气相色谱与反气相色谱

摘要：反气相色谱法（IGC）是一个独特的一个经典的色谱方法细化了潜在的解锁的一些衡量药物的理化性质比较困难如粉末表面能材料，酸/碱/官能团表面极性，扩散动力学，溶解度湿度参数，表面的异质性和相转变温度/。在IGC 的角色固定相（固体）和流动性（气体或蒸汽）阶段是从传统的气相色谱分析倒（GC）。在IGC，单一气体或蒸气（探针）被注入到一个填充柱与固体样品调查而不是一种分析技术，IGC是材料表征技术。

日益复杂的药物和药物生产技术对测量广泛的固体原料药和制剂的物理化学性质的技术提出了新的需求。反气相色谱或IGC是一种高度敏感和多功能的气相技术，能够表征固态材料的特征。1967 发明的IGC和随后的IGC的理论和方法，从1976开始，持续到今天，是材料科学的兴趣日益增加的后果。IGC最初只用于聚合物的合成，而今天，IGC可以用来研究合成聚合物和生物聚合物，共聚物，聚合物混合物，玻璃纤维和碳纤维，煤，和固体食物。

在技术文献IGC的更高调的原因包括操作方便和经济。对IGC的基本工具是廉价的，坚固耐用，广泛使用，也适合路线实验室应用，因为它们是苛刻的基础研究。IGC的数据在扩展温度范围内可以被很快的收集。各种探针可用于在流动相探讨固定相的特性，否则只能有更多的时间和金钱去表征。

原理

1966年Davis提出的，inverse gas chromatography，IGC。

IGC法是把被测样品(如聚合物样品)作为固定相，把某种已知挥发性的低分子化合物(探针分子)注入汽化室汽化后，用载气带入色谱柱中，在气相－聚合物相两相中进行分配。

由于聚合物的组成和结构不同，与探针分子的相互作用也就不同，由此研究聚合物的各种性质、聚合物与探针分子之间的相互作用以及聚合物与聚合物之间的相互作用。

IGC可以利用普通的气相色谱仪器。气相色谱的原理与计算公式等均适用于反气相色谱。

选择合适的检测器，检测探针分子在色谱柱中的聚合物相中的保留时间tR，直接计算或换算成比保留体积Vg。由此推算出聚合物与探针分子以及聚合物之间的相互作用参数等，依据Vg随温度或载气流速的变化还可研究聚合物的性能。

反气相色谱(Inverse Gas Chromatography)是利用气相色谱技术,研究聚合物聚集状态性质的一种方法.它是将聚合物样品涂布在色谱载体表面(或将聚合物粉末与载体混合),装入色谱柱,选择一个与聚合物有适当作用的低分子物质(称为"分子探针")注入色谱柱中,测定其保留体积.聚合物的分子运动形式,分子聚集状态不同,

它和探针分子之间就具有不同的相互作用.相互作用不同,相应的保留体积也不一样.可以通过测量不同温度下探针分子的保留体积来研究聚合物的玻璃化温度,结晶熔融温度,结晶速率和结晶度等性质.可以通过恒温下测定保留体积随载气流速的变化来计算探针分子在聚合物中的活度,探针分子与聚合物,聚合物与聚合物之间的相互作用参数,各种低分子物质在聚合物中的扩散系数,测定齐聚物的分子量等,还可以研究共聚物组成和微相结构.

色谱柱先用相应的固体材料均匀的填充，如粉末，纤维或膜。气体脉冲或浓度以固定的载气流量不断注入色谱柱，并沿着填充柱流动，然后由一个检测器检测。通过一系列不同的气相分子探针，IGC可以测量固体样品的物理化学性质。IGC是通过探针分子的保留体积来测定其基本性能。固体样品与探针分子之间具有不同的相互作用.相互作用不同,相应的保留体积也不一样。根据一系列的保留体积，各种各样的热力学和动力学参数可以很容易地计算测量

在固定相是固体形式的情况下，该技术被称为反气–固色谱（IGSC），而逆气–液相色谱（IGLC）是指液体样品或固定液。根据戴维斯和彼得森，IGLC是一个有价值的“指纹”的沥青的方法

色谱法原理：不同物质在两相——固定相和流动相之间具有不同的分配系数，这些物质同流动相一起运动时，在两相间进行反复多次的分配，使分配系数不同的物质在移动速度上产生显著差别，从而使各组分达到完全分离。

如果再配上适当的检测器对分离物进行定性定量鉴定，就成为色谱分析法，简称色谱法。

气相色谱只能用于分析气体和在一定温度下能汽化的蒸气样品，因此气相色谱在高分子研究中的应用可分成两类：

一类是样品可直接进行气相色谱分析的，例如单体、溶剂和各种添加剂纯度的测定，以及通过测定反应过程中单体组成的变化来研究某些聚合反应动力学过程。另一类是样品不能直接应用气相色谱方法而需要和其它技术相结合。也可以对聚合物样品进行一些处理再行分析。

反气相色谱法可直接又广泛地用于高聚物研究中。例如测定某些低聚物的分子量，研究聚合物的热转变温度与分子量的关系，测量聚合物之间、聚合物与溶剂之间的相互作用参数以及结晶聚合物的结晶度和结晶动力学曲线，此外，还可以测定低分子溶剂在聚合物中的扩散系数、扩散活化能等。

装置：与传统的气相色谱柱，其线圈，IGC柱直玻璃管；在一些研究中，不锈钢，铜，和聚四氟乙烯柱也被使用。这两个机构之间的主要区别是固定和流动

相的性质。在IGC，样品的利益置于柱为固定相。固定相可以是结晶性粉末，无定形化合物，纤维成分，或粘性液体。这种方法的一个最大的优点是不需要特殊的样品制备。事实上，IGC方法需要最小的样品制备与其他表面能分析技术。因此，各种形式的固体和半固体可以快速和有效地表征。

普通的气相色谱是将被研究的物质作为流动相,而固定液涂于载体表面作为固定相.在本实验中的"反相"是将需要研究的对象(聚合物样品)作为固定相,而探针分子随载气作为流动相,而称之为"反相气相色谱"

微晶纤维素

药物粉体的表面能影响其加工性能包括流动性和与其他粉体的相容性。传统上，表面能由液体润湿角技术测量，然而这些在实施可重复上自由流动的粉末很难实现。IGC作为一个衡量粉体表面能技术因为它不涉及液体润湿，因此不需要颗粒压缩。此外，IGC仪器还首次允许的表面能的测量作为湿度功能。用IGC测量固体材料的表面能，一系列脉冲注射是通过填充样品柱采用不同的探针气体分子。这些测量是在无限稀释，只有极少数的探针分子可以与表面的进行相互作用。出于这个原因，只有最高能量的网站表面上覆盖了测量参数的灵敏度最高。

在的表面能的分散分量的情况下（ϓD），这些探针分子将一系列不同碳链长度的数据证明烷。从它们的探测气体的表面张力

在固-液相的保留行为样品，固体材料的表面能然后计算。上面的数字显示保留行为的一系列烷烃的探讨在0% RH 300K微晶纤维素70%相对湿度使用IGC 测定仪。的计算ϓD s的微晶纤维素[ 5 ]的价57 MJ /米2，在相对湿度0%和44.6 MJ /米2，在相对湿度70%。减少表面能量色散湿度可通过物理吸附的解释水moleculeon表面。实际的影响，粉末可能是将具有不同的流动和混合性能

聚合物样品的制备

一般是将聚合物样品作为固定液溶解后涂在合适的载体上，再填充到色谱柱中。

也可以直接把薄膜状、纤维状、粉末状的聚合物填充到色谱柱中，还可以用聚合物作固定液制备毛细管柱。

在用涂渍法制备填充柱时，要注意选择载体。要求载体表面呈惰性，且无吸附作用。但大多数载体都有一定的吸附作用，应进行修正。

设净保留体积VN由两部分组成：一是作为固定液的聚合物的溶解，用KLVL表示；一是载体表面的溶解，用KSVS表示。