聚合物的表征-GPC
GPC知识简介
GPC应用
高分子与低分子同时测定
由于小分子和高分子的流体力学体积相差较大，因而GPC可 以同时分析而不必进行预先分离，一般来说从高分子材料的 GPC可以同时看到三个区域： A:高分子 B:添加剂和齐聚物 C：未反应的单体和低分子的 污染物如水。
GPC应用
在高分子材料生产过程中的检测
丁苯橡胶在塑炼时分子量分布的 变化 在塑炼过程中定时取样分析，结 果如图，随时间的增加，高分子 量组分裂解增加，GPC曲线向低 分子量方向移动，经过25min以 后，高分子量组分几乎完全消失。 如果塑炼的目的就是消除该组分， 那么25min足够了。通过GPC数据 可以帮助工作人员确定塑炼时间。
色谱、色谱分析的由来
俄国植物学家
茨维特
(Tsweett)
1906年首先系统地
提出色谱法
主要内容
1
分子量与分子量分布
2
GPC分离机理
GPC分析 GPC应用
3
4
分子量与分子量分布
高聚物的性能特别是机械性能、加工性能及高分 子在溶液中的特性等都与高聚物分子量有关。 聚合物的分子量与使用性能及加工性能密切相关
GPC分离机理
GPC标样配制ห้องสมุดไป่ตู้
分子量范围 样品浓度 低于5,000 <1.0% 5,000～25,000 <0.5% 25,000～200,000 <0.25% 200,000～2,000,000 <0.1%
高于2,000,000 <0.05%
GPC分析
主要药品与仪器
THF （流动相） 聚合物样品 （如PS） 样品瓶 注射器（1ml） 流动相脱气系统 样品过滤头 1000 ml 10 mg
20.0
GPC测试(凝胶渗透色谱)原理流动相选择
GPC测试（凝胶渗透色谱）原理流动相选择GPC（凝胶渗透色谱）是一种分离和测定聚合物分子量分布的技术，通过测量聚合物在流动相中的滞留体积，可以得到聚合物分子量分布曲线。
凝胶渗透色谱的原理是根据聚合物的分子量在凝胶柱中的渗透速率来进行分离，分离和分析的主要原理是聚合物的分子量决定了其在凝胶柱中的滞留时间，从而实现了聚合物的分离和测定。
在凝胶渗透色谱中，聚合物样品首先通过一个高分子量的凝胶柱，凝胶柱通常由交联的聚合物或聚合物微球构成。
聚合物样品在凝胶柱中开始渗透，较大的分子量的聚合物由于其更大的体积，被凝胶柱所限制，以较慢的速度渗透，而较小分子量的聚合物则可以更容易地通过凝胶柱，渗透速度较快。
为了实现凝胶渗透色谱的分离，需要选择适当的流动相。
一般来说，流动相选择要考虑到以下几个方面：1.溶解聚合物：流动相需要能够充分溶解聚合物样品，以保证其能够在凝胶柱中进行渗透。
2.不与凝胶相互溶解：流动相不应与凝胶柱中的凝胶产生相互溶解的现象，以防止凝胶柱的损坏。
3.低粘度：流动相应具有低粘度，以保证样品在凝胶柱中的渗透速度。
4.无吸附性：流动相应具有无吸附性，以防止聚合物在凝胶柱中的吸附过程影响分离效果。
5.运动稳定性：流动相应具有良好的运动稳定性，以保证聚合物在凝胶柱中的渗透速度相对稳定。
根据具体的聚合物样品和分析目的，可以选择不同类型的流动相，常用的包括溶剂、盐溶液、混合溶液等。
此外，还可以添加特定的添加剂来改变流动相的性质，比如增加表面活性剂或有机溶剂来调节流动相的溶解性和吸附性。
总体而言，流动相的选择在凝胶渗透色谱中起着关键的作用，能够影响分离的效果和分析结果的准确性。
因此，在实际应用中需要根据样品的特性和分析要求进行合理的流动相选择，以达到准确、可靠的分析结果。
GPC NMR测定超支化聚合物的理论及应用
GPC、NMR测定超支化聚合物的理论及应用摘要：GPC凝胶渗透色谱，又称为尺寸排阻色谱，它是基于体积排阻的分离机理，通过具有分子筛性质的固定相，用来分离相对分子质量较小的物质，并且还可以分析分子体积不同、具有相同化学性质的高分子同系物。
NMR简称核磁共振。
是磁矩不为零的原子核，在外磁场作用下自旋能级发生蔡曼分裂，共振吸收某一定频率的射频辐射的物理过程。
超支化的概念是只要单体是AB X(X≥2)型的，A、B均为有反应活性的官能团，就能产生超支化结构。
关键词：GPC凝胶渗透色谱(Gel Permeation Chromatography)、NMR核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance）、超支化聚合物前言自从超支化聚合物的概念提出来以后，由于超支化聚合物的独特结构和性能特点以及可实现规模化生产的特点，很快成为高分子材料领域研究的热点。
超支化聚合物是一类很有前途的新材料，正在从合成走向应用。
近十几年来，超支化聚合物的研究已取得重要进展.原理凝胶渗透色谱自20世纪60年代问世以来，在高聚物分子量及分子量分布测试中得到了广泛的应用。
以往有关GPC在聚丙烯腈共聚物分析方面的工作，一般采用普适校正法和渐进法对凝胶色谱柱进行校正。
普适校正法和渐进法需要一系列的标样，而聚丙烯腈的标样系列很难得到。
如果制备聚丙烯腈共聚物标样则需要耗费大量的时间和精力。
宽分布校正法可以采用单一宽分布标样对色谱柱进行标定，这种方法在分析难以制备标样的共聚物时，显示出很大的优越性。
Purdon认为，宽分布校正法只有在标样与待测样品分子量相近时结果较为准确，而标样与待测样品分子量相差较大时结果误差很大。
在本试验中应用宽分布校正法时，比较了扣除色谱峰扩展效应前后的测试结果，数据表明，在应用宽分布校正法校正色谱柱时，必须扣除色谱峰扩展效应的影响才能得到较为准确的结果。
Purdon的测试结果不准确，是因为没有扣除色谱峰扩展效应。
gpc 分支度
gpc 分支度
GPC是一种用于分离和表征高分子量聚合物的技术，而分支度是指高分子链中支链的多少。
高分子链可以通过支链的增加而形成更复杂的结构，这可能会影响聚合物的性能。
因此，GPC和分支度是两个不同的概念，分别用于研究聚合物的不同方面。
GPC主要关注聚合物的分子量、分子量分布等参数，通过分析聚合物在流动相中的流体力学体积来表征聚合物的分子量。
而分支度则关注高分子链的结构，特别是支链的数量和长度。
分支度的研究通常采用化学方法，如质谱、红外光谱和核磁共振等，来分析高分子链的化学结构和支链的数量和分布。
虽然GPC和分支度是两个不同的概念，但它们之间也存在一定的联系。
例如，在研究生物大分子如蛋白质和DNA时，GPC和分支度的分析都是非常重要的手段。
同时，聚合物的分支度也可能影响其GPC 行为，因为支链的存在可能会改变聚合物的流体力学体积。
总之，GPC和分支度是两个不同的概念，分别用于研究聚合物的不同方面。
虽然它们之间存在一定的联系，但需要分别进行研究和表征。
GPC的原理及应用
GPC的原理及应用一、GPC的概述GPC（Gel Permeation Chromatography）是一种分离技术，常用于高分子聚合物的分析和表征。
它基于溶剂通过聚合物凝胶柱时，不同分子量的聚合物会以不同速率通过柱体，从而实现分离的目的。
二、GPC的原理GPC的原理基于溶胶运动与分子量的关系。
在GPC中，样品溶解在流动相中，通过柱体。
柱体是由多孔凝胶构成的，这些凝胶颗粒的大小与孔径在一定范围内。
样品中的聚合物分子根据大小不同，会在凝胶中分散。
较小的分子可以进入较小的凝胶孔径，而较大的分子则流过凝胶颗粒而在柱体表面滞留更长时间。
为了确定聚合物的分子量，需要在GPC柱体上标定一个分子量的标准曲线。
标准品的分子量应该覆盖样品中聚合物的分子量范围。
通过测量每个聚合物分子通过柱体所需的时间，并与标准品进行比较，可以确定聚合物的分子量分布。
三、GPC的应用GPC广泛应用于高分子聚合物的分析和表征。
下面列举了几个应用领域：1.聚合物研究：GPC是研究聚合物的分子量分布、流变性质和结构的重要工具。
通过GPC，可以了解聚合物的分子量分布情况，并进一步研究其材料性质与结构之间的关系。
2.聚合物合成控制：GPC可以用于监测聚合物合成过程中聚合度的变化。
通过检测不同时间点的样品，可以确定聚合反应的速率和程度，从而调整合成条件，控制聚合度的分布。
3.药物输送系统：GPC可以用于研究药物输送系统中的聚合物材料。
通过分析聚合物的分子量分布，可以了解药物的释放速率和稳定性。
4.环境检测：GPC被广泛应用于环境监测领域。
例如，可以使用GPC来分析水中的有机物污染物的分子量分布，从而评估水质的污染程度。
5.食品工业：GPC可以用于分析食品中的聚合物成分，例如食品添加剂和包装材料。
通过分析聚合物的分子量分布，可以评估食品的质量和安全性。
四、GPC的优势和限制优势：•GPC是一种可靠且快速的分析方法，适用于大多数聚合物样品。
•GPC对样品的要求不高，可以分析溶解度差、热稳定性差的聚合物。
超支化—线性聚合物的合成、表征及其应用
超支化—线性聚合物的合成、表征及其应用超支化—线性聚合物的合成、表征及其应用一、引言聚合物材料在现代化学和工程领域得到广泛应用。
线性聚合物是其中一类常见的聚合物，它的链式结构使得聚合物具有各种有用的性质。
然而，随着科学技术的进步，人们对于聚合物材料的要求也越来越高。
在这样的背景下，超支化聚合物应运而生。
超支化聚合物不仅具有线性聚合物的性质，还具有分支结构。
本文将对超支化聚合物的合成、表征及其应用进行详细探讨。
二、超支化聚合物的合成方法1. 核心壳聚合法核心壳聚合法是制备超支化聚合物的一种常用方法。
首先，选择一个合适的核心物质作为起始物，然后在核心物质表面进行聚合反应，使得聚合物链延伸出来，形成分支结构。
最后，通过适当的化学反应将聚合物链与核心物质连接起来，形成超支化聚合物。
2. 多功能单体聚合法多功能单体聚合法是超支化聚合物的另一种制备方法。
在这种方法中，选择含有多个反应基团的单体作为原料，通过聚合反应将其聚合成分支结构，形成超支化聚合物。
该方法的优点在于合成过程相对简单，且可以通过调整单体结构来控制超支化聚合物的分支密度和分子量。
三、超支化聚合物的表征方法1. 分子量测定超支化聚合物的分子量是其性能的重要指标之一。
常用的分子量测定方法包括凝胶渗透色谱法（GPC）和核磁共振波谱法（NMR）。
GPC通过测量聚合物分子在溶液中的流动行为来计算其摩尔质量分布，而NMR则通过测量氢、碳等原子核的共振峰来推断聚合物的结构和分子量。
2. 结构表征超支化聚合物的结构可以通过核磁共振波谱法、傅里叶变换红外光谱法（FTIR）等方法来表征。
核磁共振波谱法可以通过测量氢、碳等原子核的共振峰来推断聚合物的结构；而FTIR则可以通过测量聚合物中的功能基团振动来了解其结构。
四、超支化聚合物的应用1. 高分子材料领域超支化聚合物在高分子材料领域中具有广泛的应用前景。
由于其分支结构的存在，使得超支化聚合物具有更大的分子链交联能力和强度。
丙烯酸聚合物 gpc 流动相
丙烯酸聚合物GPC流动相1.引言丙烯酸聚合物是一类广泛应用的聚合物材料，其在涂料、粘合剂、塑料、纺织品等领域有着重要的用途。
其中，GPC（Gel Permeation Chromatography）是一种常用的分析手段，用于对丙烯酸聚合物的分子量、分子量分布及结构进行表征。
而GPC流动相的选择对分析结果有着重要的影响，本文将从丙烯酸聚合物GPC分析的流动相选择方面展开讨论。
2.GPC原理GPC是一种基于溶液嫁置色谱原理的高效液相色谱技术，用于对聚合物样品的分子量分布进行测定。
其原理是通过样品分子在流动相中的扩散速率的差异，实现对分子量的分离和计算，从而得到聚合物的分子量分布图谱。
而选择合适的流动相是确保GPC分析准确性和稳定性的关键步骤。
3.GPC流动相的选择在进行丙烯酸聚合物的GPC分析时，通常会选择一种合适的流动相来溶解样品，并实现对不同分子量的聚合物进行有效分离和分析。
常用的流动相包括氯仿/甲醇、甲苯、二甲基亚砜等。
3.1 氯仿/甲醇氯仿/甲醇是一种常用的流动相体系，在丙烯酸聚合物的GPC分析中具有较好的分离效果和灵敏度。
其优点是对不同类型的聚合物都能够适用，且分析结果稳定可靠。
然而，氯仿的毒性和环境影响使得其在一些实验室中已经有了取代选择。
3.2 甲苯甲苯作为一种常用的有机溶剂，在GPC分析中也得到了广泛应用。
其溶解能力较强，能够有效溶解大多数的聚合物样品，并且在溶解温度和流速选择合适的情况下，能够实现对样品的分离和分析。
3.3 二甲基亚砜二甲基亚砜是一种无色透明的有机溶剂，具有较高的溶解能力和分辨率，被广泛应用于丙烯酸聚合物的GPC分析中。
其溶解效果稳定，对不同类型的聚合物都有较好的适用性。
然而，由于其易吸湿性和对皮肤的刺激性，使用时需要特别注意安全防护。
4.流动相选择的注意事项在选择GPC流动相时，需要注意以下几个方面：4.1 根据样品特性进行选择，不同类型的聚合物需要选择不同的流动相，以实现最佳的分离和分析效果。
凝胶渗透色谱仪(gpc)试验工作原理
凝胶渗透色谱仪(GPC)试验工作原理凝胶渗透色谱(GelPermeationChromatography)也称为体积排除色谱或尺寸排除色谱，是液相色谱的一个分支，是高聚物表征的重要方法之一，可用于小分子物质的分离和鉴定，测定高聚物分子量及其分子量分布情况等。
和高效液相色谱HPLC一样，主要配置有输液泵、进样器、色谱柱、浓度检测器和计算机数据处理系统。
固定相是表面和内部有着各种各样、大小不同的孔洞和通道的微球，可由交联度很高的聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、葡萄糖和琼脂糖的凝胶以及多孔硅胶、多孔玻璃等来制备。
当被分析的聚合物试样随着溶剂引入柱子后，由于浓度的差别，所用溶质分子都力图向填料内部孔洞渗透。
较小的分子除了能进入较大的孔外，还能进入较小的孔；较大的分子就只能进入较大的孔；而比最大的孔还要大的分子就只能停留在填料颗粒之间的空隙中。
随着溶剂洗提过程的进行，经过多次渗透扩散平衡，最大的聚合物分子从载体的粒间首先流出，依次流出的是尺寸较小的分子，最小的分子最后被洗提出来，从而达到依高分子体积进行分离的目的。
最终得出高分子尺寸大小随保留时间(或保留体积V、淋出体积V)变化的曲线，即分子量分布的色谱图。
从聚合物的GPC曲线的形状（对称、不对称、单峰、双峰等）可以粗略地得知该聚合物样品的分子量分布情况，GPC峰的峰宽则可大致反映聚合物的多分散度。
通过计算处理，可以得到聚合物的数均分子量Mn、粘均分子量Mv、重均分子量Mw和z-均分子量Mz，进而得到聚合物的多分散系数d，由此可以获得关于聚合物的多种定性信息。
GPC凝胶渗透色谱常温流动相:水相、THF、DMF、DMSO、三氯甲烷、六氟异丙醇、a-氯奈；高温流动相：DMF（（80℃），三氯苯；可以测相对分子量的流动相：水相、THF、DMF、DMSO、三氯甲烷、六氟异丙醇、a-氯奈、三氯苯；可以测绝对分子量的流动相：水相、THF、DMF、三氯苯。
GPC凝胶渗透色谱测定是高分子相对分子质量及其分布最常用、快速和有效的技术。
gpc分子量mn mw
gpc分子量mn mwGPC分子量（Mn,Mw）是测量聚合物分子尺寸的重要参数之一。
GPC（凝胶渗透色谱）是一种常用的分析技术，用于测定聚合物的分子量分布。
本文将介绍GPC分子量（Mn,Mw）的概念、测量方法以及其在聚合物科学中的应用。
一、GPC分子量（Mn,Mw）的概念聚合物的分子量分布是指聚合物样品中不同分子大小的分子数量的分布情况。
在聚合物研究中，通常使用GPC技术来确定聚合物的分子量分布。
GPC分子量（Mn,Mw）是GPC测量结果的两个重要参数，分别代表聚合物样品的数均分子量和重均分子量。
Mn表示数均分子量，是聚合物样品中所有分子量的平均值。
数均分子量越大，说明聚合物样品中含有更多的高分子量聚合物。
Mw表示重均分子量，是聚合物样品中分子量的加权平均值。
重均分子量较大，说明聚合物样品中含有较多的大分子量聚合物。
二、GPC分子量（Mn,Mw）的测量方法GPC技术是通过测量聚合物溶液在凝胶柱中的滞留时间来确定分子量分布的。
具体操作时，将聚合物样品溶解在适当的溶剂中，并通过一系列凝胶柱进行分离。
然后，使用色谱仪测量样品在凝胶柱中的滞留时间，并根据标准曲线计算出聚合物的分子量。
在GPC测量中，常用的几种凝胶柱有聚丙烯酰胺凝胶柱、聚碳酸酯凝胶柱和聚甲基丙烯酸甲酯凝胶柱等。
选择适当的凝胶柱可以有效地分离出不同分子量的聚合物，并得到准确的分子量分布结果。
三、GPC分子量（Mn,Mw）在聚合物科学中的应用1. 聚合物合成：在合成聚合物过程中，通过测量GPC分子量（Mn,Mw）可以控制聚合物的分子量分布，从而调节聚合物的性质和性能。
2. 聚合物表征：通过测量GPC分子量（Mn,Mw），可以了解聚合物样品中不同分子量的分子数量分布情况，从而对聚合物进行全面的表征。
3. 聚合物加工：在聚合物加工过程中，通过测量GPC分子量（Mn,Mw）可以检测聚合物的分子量分布是否发生变化，从而控制产品的质量和性能。
4. 聚合物研究：在聚合物研究中，通过测量GPC分子量（Mn,Mw），可以了解不同反应条件下聚合物的分子量变化规律，从而优化聚合反应的条件。
GPC
GPC数据处理
典型的GPC谱图
横坐标代表色谱保留值（与相 对分子质量对数值lgM成比 例），即样品的淋洗体积或级 分；也可以表示为保留时间 纵坐标代表流出液的浓度，表 示在某一级分下样品的重量分 数
单 分 散
多 分 散
如何根据GPC谱图计算 样品的相对分子质量 及其分布？
单分散性标准曲线
普适标准曲线
柔顺性不同 分子量不同 分子结构不同
流体力学体积与保留体积的关系曲线 具有普适性，称为普适标准曲线 []=2.5NAVh/M []M= 2.5NAVh
[] ： 特性黏数 NA ：阿伏伽德罗常数 Vh ：聚合物链等效球 的流体力学体积
进样浓度范围及体积
分子量范围 样品浓度
低于5,000 <1.0% 5,000～25,000 <0.5% 25,000～200,000 <0.25% 200,000～2,000,000 <0.1% 高于2,000,000 <0.05%
进样体积
Mobile phase pump
auto-injector
column(s)
detector(s)
data acquisition
Temperature control
柱温控制
• 使用环境温度小于50 ˚C • 最高控制温度小于150 ˚C
• 不同溶剂温度不同（THF:35 ˚C , DMF:85 ˚C ）
GPC分离原理（体积排除）
GPC是靠分子大小 分离的技术
分离基于溶液中分 子的尺寸（取决于 溶剂的种类及温度） 淋洗体积或淋洗时 间不同而分离
固定相（凝胶）不与溶剂发生化学反应；与样品间无作用力
GPC测定聚合物分子量及分子量分布
用GPC方法不但可以得到分子量分布，还可以根据GPC谱图求 算平均分子量和多分散系数，特别是当今的GPC仪都配有数据处理 系统，可与GPC谱图同时给出各种平均分子量和多分散系数，无须 人工处理。
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Waters-Breeze GPC 仪ห้องสมุดไป่ตู้
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9
有了校正曲线，即可根据Ve读得相应的分子量。一种聚合物的
GPC校正曲线不能用于另一种聚合物，因而用GPC测定某种聚合物 的分子量时，需先用该种聚合物的标样测定校正曲线。但是除了聚 苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等少数聚合物的标样以外，大多数的聚 合物的标样不易获得，多数时候只能借用聚苯乙烯的校正曲线，因
当被分析的样品随着淋洗溶剂流动相进入色谱柱后体积很大的分子不能渗透到凝胶固定相空穴中而受到排阻最先流出色谱柱中等体积的分子可以渗透凝胶的一些大孔而不能进入小孔产生部分渗透作用比体积大的分子流出色谱柱的时间稍后
凝胶渗透色谱（GPC）法测定 聚合物分子量及分子量分布
1
概述
凝胶渗透色谱法（gel permeation chromatography, GPC） 是20世纪60年代发展起来的一种新型色谱技术，是色谱 技术中中最新的分离技术之一。它是一种利用聚合物溶 液通过填充有特种凝胶（多孔性填料）的色谱柱把聚合 物分子按尺寸大小进行分离的方法。
分子尺寸的大小。
如果把图中的横坐标Ve转换成分子量M 就成了分子量分布曲线。 为了将Ve转换成M，要借助GPC校正曲线。实验证明在多孔填料的 渗透极限范围内Ve和M 有如下关系：
lg M = A－BVe 式中A、B 为与聚合物、溶剂、温度、填料及仪器有关的常数。
8
用一组已知分子量的单分散性聚合物标准试样，在与未知试 样相同的测试条件下得到一系列GPC谱图，以它们的峰值位置的Ve 对lg M作图，可得如图3-6的直线，即GPC校正曲线：
凝胶渗透色谱的名词解释
凝胶渗透色谱的名词解释凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography，简称GPC）是一种高效的分离和分析聚合物的方法。
它基于聚合物分子在固定凝胶孔隙中的渗透行为，通过测定聚合物在不同孔径凝胶材料中的渗透体积，实现了对聚合物的分子量分布的测定。
凝胶渗透色谱是基于分子尺寸的分离技术，通过使用一系列孔径不同的凝胶柱，可以将聚合物按照其分子量大小进行分离。
较小分子量的聚合物能够更容易渗透进较大孔径的凝胶颗粒中，而较大分子量的聚合物则在较小孔径的凝胶颗粒中滞留更长的时间。
通过测量样品在不同孔径凝胶柱中的保留时间，可以得到聚合物的分子量分布曲线。
在凝胶渗透色谱中，流动相通常是有机溶剂，如氯仿或四氢呋喃。
凝胶柱中充满了具有不同孔径的凝胶颗粒，常见的凝胶材料主要包括聚合物凝胶（如聚丙烯酰胺凝胶）和糖凝胶（如葡聚糖凝胶）。
为了实现更高的分辨率和选择性，可以使用多种凝胶柱串联。
凝胶柱中的凝胶颗粒形成了一个孔隙网络，聚合物分子进入其中时，随着分子尺寸的增大，渗透速度下降。
较小的聚合物可以填满孔隙，并沿着孔隙径向扩散，而较大的聚合物在填满孔隙之后仍然存在较大的空腔，导致渗透速度较慢。
因此，聚合物分子量的大小可以通过测量渗透体积随时间的变化来确定。
渗透体积与分子量之间存在一定的关系，可以通过构建一个与标准聚合物分子量相关的校正曲线来确定待测样品的分子量。
凝胶渗透色谱广泛应用于聚合物的表征和分析。
它可以用于确定聚合物的相对分子量、聚合度、分子量分布、分子量均值等参数。
在聚合物材料的研究和开发中，凝胶渗透色谱被用于评估聚合物的纯度、晶体形态和分子结构。
此外，凝胶渗透色谱还可以用于研究聚合物在不同溶剂中的曲线变化、聚合物与界面活性剂或添加剂间的相互作用等。
总结而言，凝胶渗透色谱是一种强大的工具，用于研究聚合物的结构和性质。
通过测量聚合物在凝胶柱中的渗透体积，可以获得聚合物的分子量分布信息，并可以评估聚合物的纯度和结构特性。
GPC知识简介资料
GPC分离机理 平 均 分 子 量 计 算 公 式
S Hi 数均分子量 Mn = S (Hi / Mi)
重均分子量 Mw =
Hi： 峰高 Mi：分子量
S Mi Hi
S Hi
GPC分离机理
平均分子量含义
• 数均分子量 (Mn)
拉力、抗冲Байду номын сангаас性
• 重均分子量 (Mw)
脆度
分布宽度指数D(分散度)= Mw/Mn 对于多分散试样 Mn ＜ Mw 多聚物分散性常用重均数均比，即：Mw/Mn表征。
GPC分离机理
校正曲线
逐一注入聚合物标样以确定分子量与保留时间的关系
log(M.W.)
ID 1 2 3 4 5 6 7 8
Time 14.797 15.559 16.239 16.888 17.476 18.032 18.495 19.005
MW 853000 380000 186000 100000 48000 23700 12200 5800
6.0
1 2 3
5.5
5.0
4 5
4.5 6 4.0 7 8 15.0 16.0 17.0 18.0 min
GPC分离机理
普适校正法
用一种高聚物标样做校正曲线，常用聚苯乙烯
样品结构可以与标样不一样，并且可以有支链
样品及标样在流动相溶剂中的K和α值必须己知（可以 用粘度法来测定K和α的值）
学反应测定聚合物的端基数，从而计算平均分子量
(端基分析方法 )；也可利用高聚物的物化性质如 高分子稀溶液的热力学性质 (沸点上升、冰点下降 及渗透压 ）。 动力学性质 (超速离心沉降、粘度、体积排除 ) 及光学性质 (光散射 )等测定平均分子量。
聚合物表征与测试方法
聚合物表征与测试方法先说说啥是聚合物表征呢？简单来讲，就像是给聚合物做个全面“体检”，搞清楚它到底是啥样的。
那为啥要做这个表征呢？这就好比你找对象，得先了解对方的各种情况一样。
对于聚合物，我们得知道它的分子结构、分子量大小之类的重要信息。
咱先聊聊分子量的测试方法。
有个叫凝胶渗透色谱（GPC）的家伙，可神奇啦。
它就像是一个筛子，把不同大小的聚合物分子按照个头大小给分开，然后就能算出分子量啦。
这就像把一群小动物按照体型大小排队一样有趣呢。
还有端基分析法，通过测定聚合物分子链末端的基团数量，也能推算出分子量，就像数着一串珠子的两端来估摸珠子的总数。
再说说结构表征吧。
红外光谱（IR）就像是聚合物的“声音”。
不同的化学键在红外光下会发出不同的“声音”，也就是吸收不同频率的光。
我们通过听这些“声音”，就能知道聚合物里有哪些化学键，就像听一个人说话的口音能判断他是哪里人一样。
核磁共振（NMR）也很厉害，它能深入到聚合物分子内部，告诉你每个原子周围的环境是啥样的，就像给分子内部来个超级详细的“家访”。
还有热分析方法呢。
热重分析（TGA）就像是给聚合物“烤一烤”，看它在加热过程中重量怎么变化。
如果在某个温度下聚合物突然变轻了很多，那就说明它在这个温度可能发生了分解之类的反应。
差示扫描量热法（DSC）也很有趣，它能测量聚合物在加热或者冷却过程中吸收或者放出热量的情况，就像知道一个人在不同温度下是怕冷还是怕热一样。
另外，还有像X - 射线衍射（XRD）这种方法，可以用来研究聚合物的晶体结构。
如果聚合物是晶体，那XRD就能像照X光一样，把它内部的晶体结构给显示出来，就像看一个精心搭建的积木城堡内部的结构一样。
凝胶渗透色谱(gpc)功能用途
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GPC法测定聚合物分子量和分子量分布
25.00
26.00
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图8 样品的GPC曲线
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30.00
思考题
色谱柱是如何将高聚物分级的？影响柱效的
因素有哪些？
本实验中校准曲线的线性关系，在色谱柱重
装或换色谱柱时能否再使用？
列出实验测定时某些可能的误差，对分子量
的影响如何？
同样分子量样品支化的和线性的分子哪个先
布的操作步骤。
4. 学会用Breeze软件分析聚合物的分子量和
分子量分布。
实验原理
聚合物的分子量的特点：
大且具有不均一性 (多分散性)。
根据统计方法不同，可分为：
数均分子量 （ ）
重均分子量（ ）
Z 均分子量（ ）
粘均分子量（ ）
聚合物分子量分布情况由多分散性系数表示：
PDI =
实验步骤
操作步骤
检查流动相瓶中THF体积
开机，平衡基线
进样测试
停止测试，关机
数据分析
利用Breeze软件对数据进行处理，得到待测物
的分子量和分子量分布曲线。
167745
30.00
20.00
MV
10.00
0.00
-10.00
18.00
19.00
20.00
21.00
22.00
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凝胶渗透色谱（GPC）法测定聚合物
分子量及分子量分布
主要内容
实验目的
实验原理
实验仪器
实验步骤
数据分析
思考题
实验报告要求
实验目的
1. 了解GPC法测定聚合物分子量及分子量分
gpc 分辨因子
GPC (Gel Permeation Chromatography) 分辨因子是一种用于表征聚合物分子大小分布广度的指标，常用于聚合物的分子量分析。
分辨因子又称为聚合物分子量分布指数（Polymer distribution index），通常用符号Đ表示，计算方法如下：
Đ = Mw/Mn
其中，Mw是权重平均分子量（Weight-average molecular weight），表示聚合物分子量的平均值；Mn是数均分子量（Number-average molecular weight），表示聚合物分子量的平均值。
分辨因子越小，表示聚合物分子量分布越集中，分子量分布窄。
分辨因子越大，表示聚合物分子量分布越广，分子量分布宽。
当分辨因子为1时，表示所有聚合物的分子量相等，分布最为集中；当分辨因子大于1时，表示聚合物的分子量分布不均匀，分布范围较宽。
一般来说，聚合物的分辨因子可以通过GPC仪器进行测量得到。
测量时，需要先通过标准品建立分子量和峰面积之间的关系，然后将待测样品注入仪器，测量出峰面积，通过计算得到分辨因子。
分辨因子的值对于聚合物材料的应用和性能有一定的影响。
分子量分布窄的聚合物往往具有更均匀的性质和更一致的性能，适用于一些特殊的应用，如光学材料、电子材料等。
而分子量分布较宽的聚合物则可能具有更多的物性变化，适用于其他各种应用领域。
需要注意的是，分辨因子仅仅是描述聚合物分子量分布的一种指标，不能完全反映聚合物的性质和性能，其他因素如聚合度、分子结构等也会对聚合物的性质产生影响。
因此，在聚合物研究与应用中，需要综合考虑多个因素来评估和比较不同聚合物的性能。
GPC
5.5 思考题
选择适当方法，表征聚乳酸在一定生化条件下， 发生降解的过程，并用简单文字及示意图说明。 若用 A 单体经活性聚合得到均聚物后，进一步 引发 B 单体，合成 AB 两嵌段共聚物，试选两种 方法，表征两步合成的最终产物为 AB 共聚物， 并配以文字及示意图说明。
5.5 思考题
5.5 思考题
如何处理GPC谱图得到平均分子量及其分布
5.2 分离及测量原理
5.2.1 分离原理
5.2.2 测量原理 5.2.3 数据处理
GPC淋洗流程示意图
柱前过滤器 输 液 泵 进样器 色谱柱
色谱图
AU
或 mv
检 测 器
流动相 溶剂瓶
保留时间: ( min )
保留体积: （ ml )
废液瓶
5.2.1 分离原理 “凝胶渗透色谱” ---“体积排斥色谱” GPC SEC
若一聚合反应产物的GPC图不是单峰,试分析可 能的原因。 GPC表征可用于哪些聚合物研究？
GPC测试涉及哪些实验条件？
两种甲基丙烯酸酯嵌段共聚
两步法合成接支聚合物 （第一步 共聚反应合成大分子引发剂）
两步法合成接支聚合物 （第二步 共聚大分子引发MMA接支）
3
3
两步法合成接支聚合物
烯
CH3
CH3
2-溴代环己酮引发活性自由基聚合苯乙烯
烯
分子量与转化率线性正相关
星型大分子合成
5.3.2 物料/聚合物材料比较分析：
利用折光指数检测器检测由色谱柱分离开的
各分子量级分的浓度。
折光示差检测器信号强度（色谱峰各处净高）
与对应分子量级分的质量百分浓度成正比。
检测信号强度单位(mv,AU,或省略)
GPC
– 常用固定相填料：苯乙烯－二乙烯基苯 共聚物
高聚物的性能特别是机械性能、加工性
能及高分子在溶液中的特性等都与高聚物分 子量有关。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(分子量低易碎，分子量高难加工)。例 如，一般的聚苯乙烯制品平均分子量为十几 万，如果分子量低到几千极易粉碎，几乎没 有应用价值。当分子量达到20万以上时，其 机械性能较好，但分子量达到百万以上时， 又难以加工，也失去实用价值。
一般情况下，进样浓度按分子质量大小的不同在 0.05~0.5%（质量分数）范围内配置。分子质量越 大，溶液浓度越低。
标样配制应该严格按照标样说明书进行。通常室 温静置12小时以上，然后轻轻混匀。绝对不能超 声或者剧烈振荡来加速溶解。
溶液进样前应先经过过滤，以防止固体颗粒进入 色谱柱内，引起柱内堵塞，损坏色谱柱。
2 17.0
3
4 5
6 7
8
18.0
19.0
20.0
21.0 min
mV(x10) Detector B
1.0
样品分析结果
17.723
0.0
-1.0
0.0
5.0
10.0
15.0
20.0
25.0
30.0
min
Mn
Mw
Mz
Mz1
Mw/Mn Mz/Mw
43679 73178 101377 125121 1.67534 1.38536
结果评价示例
PS1和PS2为同一操作人员测定同一样品的两次测定结果 PS3为另一实验室对同一样品测得的结果
例
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示差检测器的色谱图
3 2.5 2
RI/mv
1.5 1 0.5 0 -0.5 0 5 10 15 20 25 30 35 t/min
色谱柱
根据凝胶种类分类： 有机相：交联PS、交联聚乙酸乙烯酯、 交联硅胶 水 相：交联葡聚糖、交联聚丙烯酰胺
柱效-根据凝胶孔径尺寸大小有效排除体积
9 8 7 6
凝胶渗透色谱 -GPC
高材1413 许雅欣
（Gel Permeation Chromatography）
色谱法
色谱法（又称层析法），是一种物理 的分离方法。 色谱法总有两个相，一个固定相和一个 流动相，因为流动相的流动以及各成分 在两相中的性质的差别而得到分离。
色谱法的分类
一). 按分离原理分 吸附色谱法 分配色谱法 离子交换色谱法 排阻色谱法 二）按分离方法分 柱色谱法 薄层色谱法 纸色谱法 气相色谱法 液相色谱法
4.00 3.50 3.00 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 0.00 16.00
17.00
18.00
19.00
20.00
21.00
22.00
23.00 分钟
24.00
25.00
26.00
27.00
28.00
29.00
30.00
31.00
• 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
29.00
（3）分子质量上升
有些高聚物的老化是因为分子链发生了
支化交联，这时分子量增加，现象是产 品变硬，失去原有的弹性，色泽发生变 化等。 例：PVC在日光长期照射下，发生光氧 老化，经过测定分子量，发现样品中高 分子量的部分含量增加，说明PVC分子链 在老化过程中发生了交联。
（4）分子量分布变宽
lgM
5 4 3 2 1 0 0 5 10 15 20 Ve 25 30 35 40
二、应 用
1、考察PVC分子量及分子量分布对相容性 的影响
Molecular weight and molecular weight distribution of the PVC
PVC Mn Mw Distribution (Mw/ Mn)
（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。
8 6 4
RI/mv
2 0 -2 -4 15
1d 2d 5d 11d 19d
20
25 t/min
30
35
Polyacrylic Acid
4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 0 5 10 15 t/min 20 25 30 Pure water 0.1M NaNo3
RI/mv
3、加工条件对聚合物分子 质量及其分子量在塑炼过程中会发生变 化。
不同塑炼时间下橡胶样品的 GPC示意图
Epoxy胶在不同保存条件下分子质 量的变化
8.00 7.50 7.00 6.50 6.00 5.50 5.00 4.50
MV
• 22 °C一年
• 0 °C一年 • 原料
1.80
0天 7天
1.60
1.40
1.20
14天
1.00
MV
0.80
21天
0.60
35天
28天
42天
0.40
0.20
0.00
20.00
20.50
21.00
21.50
22.00
22.50
23.00
23.50
24.00
24.50
25.00
25.50
26.00
26.50
27.00
27.50
28.00
28.50
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
示差检测器的原理
聚合物溶液的折光指数为：
n=c1n1 + c2n2
c1、 c2——分别为溶剂和溶质的物质的量浓度； n1、 n2——分别为溶剂和溶质的折光指数。
c 1 + c 2 =1 折光指数差： n = n-n1 =c2 (n2-n1 )
主要内容
一、GPC定义及原理 二、应用
一、GPC定义
GPC是利用多孔凝胶固定相的独特性 质，产生的一种主要依据分子尺寸 大小的差异来进行分离的方法。 GPC属于体积排除（阻）色谱法 （SEC,Size Exclusion Chromatography） 的一种
聚合物分子量的特点
1.分子量大 2.多分散性
S-500
36164
64966
1.80
S-700
38319
65670
1.71
S-800
41629
70811
1.70
S-1000
48728
79713
1.64
S-1300
49597
81242
1.64
不同分子量的PVC与PAN的相容性
S-500
S-700
2、材料老化过程中分子质 量分布的变化
聚合物在使用过程中受到光、热、氧、微 生物等一些物质的作用会发生反应，使高 分子链发生降解或交联等变化，从而影响 材料的使用性能和使用寿命。聚合物的老 化过程中通常伴随着分子质量的变化。