凝胶渗透色谱教学文案
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5 测试完毕后，执行Shut Down程序，待控制面板显示 Power Off 后关闭仪器电源和电脑。
SEC 分类
凝胶渗透色谱 (GPC: Gel permeation chromatography ) – 主要用于聚合物领域 – 以有机溶剂为流动相(氯仿，THF，DMF) – 常用固定相填料：苯乙烯－二乙烯基苯共聚物
(Ultracentrifuge) – Mw/Mn：为多分散性(Polydispersity) – Mn<Mv<Mw<Mz<Mz+1
增加浓度
聚合物的分子结构
PD = Mw / Mn
分子量分布
增加分子量
分子量分布
单分散性聚合物 窄分布聚合物
中等分布聚合物 宽分布聚合物
Mw/Mn = 1.00 Mw/Mn < 1.20 Mw/Mn < 2.00 Mw/Mn > 2.00
GPC/SEC体积排斥色谱
Log (分子量MW)
分子量MW vs. 淋洗体积
8.00
排斥
6.00
极限
4.00
2.00
0.00 10.0
15.0
20.0
淋洗体积 (mL)
全部 渗入
25.0
排阻极限 ----不能进入凝胶颗粒孔穴内部的最小分子的分 子量。所有大于排阻极限的分子都不能进入凝胶 颗粒内部，直接从凝胶颗粒外流出，所以它们同 时被最先洗脱出来。排阻极限代表一种凝胶能有 效分离的最大分子量，大于这种凝胶的排阻极限 的分子用这种凝胶不能得到分离。随固定相不同， 排阻极限范围约在 400至60×106之间。
GPC是如何工作的
凝胶色谱柱的分离
SEC 体积排 除色谱（ GPC）不同 于 HPLC, 没有化学作 用。
时间 顺序 (A) 样品进入(B) 尺寸分离 (C) 大尺寸 (D) 小尺寸溶质
溶剂流动
溶质 洗提
洗提
混合样品
多孔性填料
SEC 体积排
除色谱（
示差检测器
GPC）依靠
单纯的物理 色谱图（浓度淋洗曲线）
凝胶过滤色谱 (GFC:Gel filtration chromatography) – 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)
GPC载体的种类： 1. 交联聚苯乙烯凝胶 2. 多孔性玻璃 3. 半硬质及软质填料包括聚乙酸乙烯 酯凝胶及聚丙烯酰胺凝胶 4. 木质素凝胶等
1 打开电脑，点击EcoSEC-WS工作站，输入密码，进入 采集控制应用程序。
2 开启仪器电源，点击工作站控制系统Power按钮，待 联机显示成功后，设定流速、温箱温度和检测条件。
3 设定Warm Up时的流速和待机时间，并执行该程序。
4 将待测样品放入样品托盘，设定运行时间、数据采 集时间、样品测定序列，执行Analysis 程序，进行标 准物质和样品的测定及数据处理。
谱
固体表面
表面间的分配
液液色谱
液体吸附于固体 不 相溶 液体 间
的分配
液
液 固 ( 吸 附 ) 色 固体吸附剂 谱
吸附
相 液相键合色谱 有 机 组 份 键 合 于 液 体和 键合 体
色
固体表面
表面间的分配
谱 离子交换色谱 离子交换树脂
离子交换
凝胶渗透(尺寸 液 体 附 于 多 孔 聚 分配/筛析
排阻)色谱
DVB/PS Packing Particle 20,000x
有机 GPC 介质
▪ 悬浮聚合产生苯乙烯基二乙基苯聚合物的单体颗粒 ▪ 开始的小颗粒融合集合成最终的颗粒 ▪仔细控制反应环境产生出合适的单体孔和颗粒的尺寸
Pore Structure Defines Resolving Range
体积排除分离机理
分离原理。
(A)
(B)
(C)
(D)
保留时间
进 样
色谱柱对GPC/SEC 色谱分离的影响
参数
峰的分离
峰加宽
分辨率和准确率
色谱柱体积
++
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
色谱柱填料:
填料颗粒尺寸
0
填料颗粒的孔隙率 +
填料颗粒的形状 0
孔的尺寸分布
+
孔的形状
0
++
++
凝胶柱的分离按照尺寸进行
++
++
0
+
0
0
0
+
0
0
0 = 可以忽略的因素 + = 影响适中的因素 ++ = 影响很大的因素
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
色谱仪组成示意图
示差折光检测器恒温区
S R
缓冲柱 柱温箱
进样阀
预热板
色谱柱
自动进样器
废液管
放空阀
废 液
溶 剂
溶剂输 送系统
I Out n
在线脱气
凝胶渗透色谱 HLC-8320 GPC 生产厂商：日本东曹株式会社
HLC-8320 GPC操作规程
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
Plastics Technology, May 1986
聚合物的各种平均分子量
用SEC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
体积排斥色谱（SEC)工作原理
➢ 以多孔树脂为固定相，用溶剂推动分子量大小 不同的样品流过固定相产生大小分子顺序流出 的分离
➢ 流出级份的保留时间（洗脱体积）提供其分子 量（尺寸）的信息
➢ 用检测器得到各流出组分的强度和流出时间 ➢ 用已知分子量的标样标定出流出时间和分子量
的关系 ➢ 用标定好的时间和分子量的关系对未知样各流
合物
超临界
有机组份键合于 超临界流体和
流体
固体表面
键合相间分配
体积排斥色谱 SEC( Size Exclusion Chromatography）的发展史
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 用葡聚糖胶联制成凝胶 来分离水溶液中不同分子量的样品。 ➢ 1962年 J.C.Moore 将高交联度聚苯乙烯-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技术。
凝胶渗透色谱法测定 分子量分布原理
实验目的
1 掌握GPC测定物质分子量及其分布 的基本原理和仪器的使用方法。 2 测定样品的GPC谱图，由软件获得 Mn,Mw,PDI。
色谱分类
分类
方法
固定相
平衡类型
气 气液色谱
液体吸附于固体 气液间分配
相 气固色谱
固体吸附剂
吸附
色 气相键合色谱 有 机 组 份 键 合 于 液 体和 键合 体
SEC 分类
凝胶渗透色谱 (GPC: Gel permeation chromatography ) – 主要用于聚合物领域 – 以有机溶剂为流动相(氯仿，THF，DMF) – 常用固定相填料：苯乙烯－二乙烯基苯共聚物
(Ultracentrifuge) – Mw/Mn：为多分散性(Polydispersity) – Mn<Mv<Mw<Mz<Mz+1
增加浓度
聚合物的分子结构
PD = Mw / Mn
分子量分布
增加分子量
分子量分布
单分散性聚合物 窄分布聚合物
中等分布聚合物 宽分布聚合物
Mw/Mn = 1.00 Mw/Mn < 1.20 Mw/Mn < 2.00 Mw/Mn > 2.00
GPC/SEC体积排斥色谱
Log (分子量MW)
分子量MW vs. 淋洗体积
8.00
排斥
6.00
极限
4.00
2.00
0.00 10.0
15.0
20.0
淋洗体积 (mL)
全部 渗入
25.0
排阻极限 ----不能进入凝胶颗粒孔穴内部的最小分子的分 子量。所有大于排阻极限的分子都不能进入凝胶 颗粒内部，直接从凝胶颗粒外流出，所以它们同 时被最先洗脱出来。排阻极限代表一种凝胶能有 效分离的最大分子量，大于这种凝胶的排阻极限 的分子用这种凝胶不能得到分离。随固定相不同， 排阻极限范围约在 400至60×106之间。
GPC是如何工作的
凝胶色谱柱的分离
SEC 体积排 除色谱（ GPC）不同 于 HPLC, 没有化学作 用。
时间 顺序 (A) 样品进入(B) 尺寸分离 (C) 大尺寸 (D) 小尺寸溶质
溶剂流动
溶质 洗提
洗提
混合样品
多孔性填料
SEC 体积排
除色谱（
示差检测器
GPC）依靠
单纯的物理 色谱图（浓度淋洗曲线）
凝胶过滤色谱 (GFC:Gel filtration chromatography) – 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)
GPC载体的种类： 1. 交联聚苯乙烯凝胶 2. 多孔性玻璃 3. 半硬质及软质填料包括聚乙酸乙烯 酯凝胶及聚丙烯酰胺凝胶 4. 木质素凝胶等
1 打开电脑，点击EcoSEC-WS工作站，输入密码，进入 采集控制应用程序。
2 开启仪器电源，点击工作站控制系统Power按钮，待 联机显示成功后，设定流速、温箱温度和检测条件。
3 设定Warm Up时的流速和待机时间，并执行该程序。
4 将待测样品放入样品托盘，设定运行时间、数据采 集时间、样品测定序列，执行Analysis 程序，进行标 准物质和样品的测定及数据处理。
谱
固体表面
表面间的分配
液液色谱
液体吸附于固体 不 相溶 液体 间
的分配
液
液 固 ( 吸 附 ) 色 固体吸附剂 谱
吸附
相 液相键合色谱 有 机 组 份 键 合 于 液 体和 键合 体
色
固体表面
表面间的分配
谱 离子交换色谱 离子交换树脂
离子交换
凝胶渗透(尺寸 液 体 附 于 多 孔 聚 分配/筛析
排阻)色谱
DVB/PS Packing Particle 20,000x
有机 GPC 介质
▪ 悬浮聚合产生苯乙烯基二乙基苯聚合物的单体颗粒 ▪ 开始的小颗粒融合集合成最终的颗粒 ▪仔细控制反应环境产生出合适的单体孔和颗粒的尺寸
Pore Structure Defines Resolving Range
体积排除分离机理
分离原理。
(A)
(B)
(C)
(D)
保留时间
进 样
色谱柱对GPC/SEC 色谱分离的影响
参数
峰的分离
峰加宽
分辨率和准确率
色谱柱体积
++
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
色谱柱填料:
填料颗粒尺寸
0
填料颗粒的孔隙率 +
填料颗粒的形状 0
孔的尺寸分布
+
孔的形状
0
++
++
凝胶柱的分离按照尺寸进行
++
++
0
+
0
0
0
+
0
0
0 = 可以忽略的因素 + = 影响适中的因素 ++ = 影响很大的因素
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
色谱仪组成示意图
示差折光检测器恒温区
S R
缓冲柱 柱温箱
进样阀
预热板
色谱柱
自动进样器
废液管
放空阀
废 液
溶 剂
溶剂输 送系统
I Out n
在线脱气
凝胶渗透色谱 HLC-8320 GPC 生产厂商：日本东曹株式会社
HLC-8320 GPC操作规程
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
Plastics Technology, May 1986
聚合物的各种平均分子量
用SEC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
体积排斥色谱（SEC)工作原理
➢ 以多孔树脂为固定相，用溶剂推动分子量大小 不同的样品流过固定相产生大小分子顺序流出 的分离
➢ 流出级份的保留时间（洗脱体积）提供其分子 量（尺寸）的信息
➢ 用检测器得到各流出组分的强度和流出时间 ➢ 用已知分子量的标样标定出流出时间和分子量
的关系 ➢ 用标定好的时间和分子量的关系对未知样各流
合物
超临界
有机组份键合于 超临界流体和
流体
固体表面
键合相间分配
体积排斥色谱 SEC( Size Exclusion Chromatography）的发展史
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 用葡聚糖胶联制成凝胶 来分离水溶液中不同分子量的样品。 ➢ 1962年 J.C.Moore 将高交联度聚苯乙烯-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技术。
凝胶渗透色谱法测定 分子量分布原理
实验目的
1 掌握GPC测定物质分子量及其分布 的基本原理和仪器的使用方法。 2 测定样品的GPC谱图，由软件获得 Mn,Mw,PDI。
色谱分类
分类
方法
固定相
平衡类型
气 气液色谱
液体吸附于固体 气液间分配
相 气固色谱
固体吸附剂
吸附
色 气相键合色谱 有 机 组 份 键 合 于 液 体和 键合 体