凝胶渗透色谱法-GPC-和高效液相谱-HPLC资料讲解
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凝胶渗透色谱法 GPC 高效液相色谱 HPLC
测定高聚物分子量的方法 :
端基分析、沸点升高、冰点降低、气相渗透压。膜平衡渗透压、光散 射、 X 光小角散射、超速离心沉降、稀溶液粘度和凝胶渗透色谱等。
表 1-4 分子量的测定方法及其大致适用范围
测定方法
使用分子量范围
平均分子量
端基分析
＜ 3×10 4
(2) 溶剂 四氢呋喃在室温下能溶解许多高分子，是最常用的 GPC 溶剂。 三氯苯多用于高温下测定，操作温度 135 ℃，适用于聚乙烯、聚丙烯、
乙 丙 橡 胶 、 丁 苯 橡 胶 、 丁 腈 橡胶 等 。
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
8
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
（二）仪器和实验技术
2. 浓度检测器
示 差 折 光 和 紫 外 吸 收 检 测 器 是 最 常 用。 还 有 红 外 、 电 导 和 介 电 常 数 等 示差折光检测器（ RI ） ：利用溶液与溶剂之间折射率之差来测定浓度的。 优 点 是 ： 通 用 性 强 ， 只 要 溶 质 与 溶 剂 有 折 射 率 差 别 就 可 以 应 用。
2. 高效液相色谱（ HPLC ）：另一种柱液相色谱。是非极性固定相，以 极性溶液为流动相。
HPLC 在高分子领域中的应用：主要是测定高分子材料中的小分子物。
由于 GPC 和 HPLC 都是液固色谱，除了柱子不同外仪器的其他部分可 以 通 用 ； 两 者 机 理 不 同 ， 因 而结 果 有很 好 的互 补 性 。
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
一、基本原理
GPC 以 体积排除 为主要原理。 GPC 的核心部件：色谱柱内装有多孔性填料（称为凝胶），凝胶的表面和 内 部 有 各 种 大 小 不 同 的 孔 洞 和通 道 。当 被 分析 的 样 品随 着 淋 洗 溶 剂 子 后 ， 溶 质 分 子 即 向 填 料 内 部孔 洞 扩散 。 较小 的 分 子除 了 能 进 入 大 还 能 进 人 较 小 的 孔 ； 较 大 的 分子 则 只能 进 人较 大 的 孔； 而 比 最 大 的 大的分子就只能留在填料颗 粒之间的空隙中。从渗透的 深度来说，较小的分子能渗 人孔洞更深的内部。
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
（三）数据处理
如果 GPC 仪没有连接分子量检测器，则 GPC 谱图的横坐标不是 分子量，而是保留体积 Ve （或时间），纵坐标是浓度检测器讯号 H 。
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
（三）数据处理
1. 校准曲线 Ve 与分子量 M 之间有如下线性关系：
各 种 平均
稀溶液粘度
> 10 2
数均
> 10 2
2
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
1. 凝胶渗透色谱（ GPC ）：测定高分子材料的分子量及其分布的最常用、 快速和有效的方法。
GPC 是柱液相色谱。
测定：（ 1 ）高聚物的分子量及分布； （ 2 ）高分子材料内小分子物质的测定、支化度等某些结构分析； （ 3 ）作为分离手段，进行级分的定性和定量检测。
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
（二）仪器和实验技术
3. 分子量检测器
分子量检测器主要有激光小角光散射检测器和自动粘度检测器两种。 （ 1 ） 激 光 小 角 光 散 射 (LALLS ） 检 测 器 ， 通 过 测 定 散 射 光 强 来 计 是测定分子量的绝对方法。
特点：快速精确。激光准直性好而不必进行角度外推（可在 2 o 测定），光强 度大而不必进行浓度外推（可稀释至 10 -4 ～ 10 -6 g/ml ），样品池体积小（ 10 µl ）而简化了除尘操作，有可能与 GPC 联用。 （ 2 ）自动粘度检测器： 是利用毛细管两端压力降的测定来求得分子量，它 仍是测定分子量的相对方法。
数均
沸点升高
ห้องสมุดไป่ตู้
＜ 3×10 4
数均
冰点降低
＜ 3×10 4
数均
气象渗透压
＜ 3×10 4
数均
膜平衡渗透压
5×10 5 -10 6
数均
电子显微镜
> 5×10 5
数均
光散射
> 10 2
重均
X 光小角散射 超离心沉降平衡
> 10 2 1×10 4 -1×10 5
重均 重均，平均
超离心沉降速度
1×10 4 -1×10 7
紫外吸收检测器（ UV ）： 有较强的选择性，它要求溶剂不能有紫外吸收，比如四氢 呋喃必须完全除掉阻聚剂 2,6— 二叔丁基对甲酚后才能使用。测定时，波长常固定在 一个单一值（如 254 nm 或 280 nm ）。
有时利用双检测器，通过比较 RI 和 UV 的检测结果，可对组成鉴定提供帮助。
丁苯橡胶型粘合剂的紫外检测的 GPC 图上， 可明显观察到两个 RI 检测不明显的峰， 说明其中含有具有强紫外吸收基团的添加剂。
浓度检测器
分子量检测器
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
（二）仪器
1 ．色谱柱（ Water Styragel 为例，不锈钢，内径 8 mm ，长度 400 mm ） (1) 凝胶 GPC 凝胶可分为有机凝胶与无机凝胶两大类 。
有 机 凝 胶 ： 苯 乙 烯 — 二 乙 烯 苯 共 聚 得到 的 交 联聚 苯 乙烯 凝 胶 。 特点是孔径分 布宽，分离范 围大，适用于 非极性有机溶 剂。三个系列 柱的凝 胶 颗 粒分别 为 5 、 10 和 20um ，分 别 用 于测 定低、 中 和 超高 分 子 量 的
有些有机凝胶也适用于水体系，如聚葡萄糖苷，琼脂糖，聚丙烯酰胺。
无机凝胶： 最常用改性多孔硅胶。 主要特点是适 用范围广（包 括极性和非极 性溶剂）、尺 寸稳定性好、 耐压、 易更换溶剂、流动阻力小，缺点是吸附现象比聚苯乙烯凝胶严重。
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
（二）仪器
1．色谱柱
因此，随着溶剂的淋洗， 大小不同的分子就得到分离， 较大的分子先被淋洗出来， 较小的分子较后被淋洗出来。
分 离 的 基 础 主 要 根 据 溶 液 中 分子 体 积 （即流体力学体积）的大小。
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
（二）仪器
仪器组成：
输液系统 （柱塞泵）
进样器 色谱柱
凝胶、溶剂
测定高聚物分子量的方法 :
端基分析、沸点升高、冰点降低、气相渗透压。膜平衡渗透压、光散 射、 X 光小角散射、超速离心沉降、稀溶液粘度和凝胶渗透色谱等。
表 1-4 分子量的测定方法及其大致适用范围
测定方法
使用分子量范围
平均分子量
端基分析
＜ 3×10 4
(2) 溶剂 四氢呋喃在室温下能溶解许多高分子，是最常用的 GPC 溶剂。 三氯苯多用于高温下测定，操作温度 135 ℃，适用于聚乙烯、聚丙烯、
乙 丙 橡 胶 、 丁 苯 橡 胶 、 丁 腈 橡胶 等 。
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
8
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
（二）仪器和实验技术
2. 浓度检测器
示 差 折 光 和 紫 外 吸 收 检 测 器 是 最 常 用。 还 有 红 外 、 电 导 和 介 电 常 数 等 示差折光检测器（ RI ） ：利用溶液与溶剂之间折射率之差来测定浓度的。 优 点 是 ： 通 用 性 强 ， 只 要 溶 质 与 溶 剂 有 折 射 率 差 别 就 可 以 应 用。
2. 高效液相色谱（ HPLC ）：另一种柱液相色谱。是非极性固定相，以 极性溶液为流动相。
HPLC 在高分子领域中的应用：主要是测定高分子材料中的小分子物。
由于 GPC 和 HPLC 都是液固色谱，除了柱子不同外仪器的其他部分可 以 通 用 ； 两 者 机 理 不 同 ， 因 而结 果 有很 好 的互 补 性 。
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
一、基本原理
GPC 以 体积排除 为主要原理。 GPC 的核心部件：色谱柱内装有多孔性填料（称为凝胶），凝胶的表面和 内 部 有 各 种 大 小 不 同 的 孔 洞 和通 道 。当 被 分析 的 样 品随 着 淋 洗 溶 剂 子 后 ， 溶 质 分 子 即 向 填 料 内 部孔 洞 扩散 。 较小 的 分 子除 了 能 进 入 大 还 能 进 人 较 小 的 孔 ； 较 大 的 分子 则 只能 进 人较 大 的 孔； 而 比 最 大 的 大的分子就只能留在填料颗 粒之间的空隙中。从渗透的 深度来说，较小的分子能渗 人孔洞更深的内部。
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
（三）数据处理
如果 GPC 仪没有连接分子量检测器，则 GPC 谱图的横坐标不是 分子量，而是保留体积 Ve （或时间），纵坐标是浓度检测器讯号 H 。
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
（三）数据处理
1. 校准曲线 Ve 与分子量 M 之间有如下线性关系：
各 种 平均
稀溶液粘度
> 10 2
数均
> 10 2
2
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
1. 凝胶渗透色谱（ GPC ）：测定高分子材料的分子量及其分布的最常用、 快速和有效的方法。
GPC 是柱液相色谱。
测定：（ 1 ）高聚物的分子量及分布； （ 2 ）高分子材料内小分子物质的测定、支化度等某些结构分析； （ 3 ）作为分离手段，进行级分的定性和定量检测。
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
（二）仪器和实验技术
3. 分子量检测器
分子量检测器主要有激光小角光散射检测器和自动粘度检测器两种。 （ 1 ） 激 光 小 角 光 散 射 (LALLS ） 检 测 器 ， 通 过 测 定 散 射 光 强 来 计 是测定分子量的绝对方法。
特点：快速精确。激光准直性好而不必进行角度外推（可在 2 o 测定），光强 度大而不必进行浓度外推（可稀释至 10 -4 ～ 10 -6 g/ml ），样品池体积小（ 10 µl ）而简化了除尘操作，有可能与 GPC 联用。 （ 2 ）自动粘度检测器： 是利用毛细管两端压力降的测定来求得分子量，它 仍是测定分子量的相对方法。
数均
沸点升高
ห้องสมุดไป่ตู้
＜ 3×10 4
数均
冰点降低
＜ 3×10 4
数均
气象渗透压
＜ 3×10 4
数均
膜平衡渗透压
5×10 5 -10 6
数均
电子显微镜
> 5×10 5
数均
光散射
> 10 2
重均
X 光小角散射 超离心沉降平衡
> 10 2 1×10 4 -1×10 5
重均 重均，平均
超离心沉降速度
1×10 4 -1×10 7
紫外吸收检测器（ UV ）： 有较强的选择性，它要求溶剂不能有紫外吸收，比如四氢 呋喃必须完全除掉阻聚剂 2,6— 二叔丁基对甲酚后才能使用。测定时，波长常固定在 一个单一值（如 254 nm 或 280 nm ）。
有时利用双检测器，通过比较 RI 和 UV 的检测结果，可对组成鉴定提供帮助。
丁苯橡胶型粘合剂的紫外检测的 GPC 图上， 可明显观察到两个 RI 检测不明显的峰， 说明其中含有具有强紫外吸收基团的添加剂。
浓度检测器
分子量检测器
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
（二）仪器
1 ．色谱柱（ Water Styragel 为例，不锈钢，内径 8 mm ，长度 400 mm ） (1) 凝胶 GPC 凝胶可分为有机凝胶与无机凝胶两大类 。
有 机 凝 胶 ： 苯 乙 烯 — 二 乙 烯 苯 共 聚 得到 的 交 联聚 苯 乙烯 凝 胶 。 特点是孔径分 布宽，分离范 围大，适用于 非极性有机溶 剂。三个系列 柱的凝 胶 颗 粒分别 为 5 、 10 和 20um ，分 别 用 于测 定低、 中 和 超高 分 子 量 的
有些有机凝胶也适用于水体系，如聚葡萄糖苷，琼脂糖，聚丙烯酰胺。
无机凝胶： 最常用改性多孔硅胶。 主要特点是适 用范围广（包 括极性和非极 性溶剂）、尺 寸稳定性好、 耐压、 易更换溶剂、流动阻力小，缺点是吸附现象比聚苯乙烯凝胶严重。
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
（二）仪器
1．色谱柱
因此，随着溶剂的淋洗， 大小不同的分子就得到分离， 较大的分子先被淋洗出来， 较小的分子较后被淋洗出来。
分 离 的 基 础 主 要 根 据 溶 液 中 分子 体 积 （即流体力学体积）的大小。
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
（二）仪器
仪器组成：
输液系统 （柱塞泵）
进样器 色谱柱
凝胶、溶剂