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GPC法测定聚合物分子量和分 子量分布
实验目的
1. 了解GPC法测定聚合物分子量及分子量分布 的原理。
2. 了解Waters 1515/2414型凝胶渗透色谱 仪的构造。
3. 掌握GPC法测定聚合物分子量及分子量分布 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
分子量和淋洗体积或保留 时间的关系如下：
log M = A – BVe log M = b0+b1t+b2t2+b3t3
标准试样的校正曲线
图3 GPC标准曲线示意图
实验原理
普适校正曲线
由于聚合物中能够制得标准样的聚合物种类不 多，没有标准样的聚合物就不可能有校正曲线， 因此需要进行普适校正。
各种不同聚合物的特性粘数[η]和分子量M的乘 积，与Ve的关系非常规律，即用 log[η]M 对Ve 作图得到一条直线，即普适校正曲线。
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 流出色谱柱？
此课件下载可自行编辑修改，仅供参考！ 感谢您的支持，我们努力做得更好！谢谢
图1 GPC分离过程示意图
实验原理
示差折光检测器原理
任意一束光由一种介质 射入另一种介质时，由于两种 介质的折射率不同而发生折射 现象。
检测器的响应信号： R=Z(n-n0)
式中，Z为仪器常数，n为溶 液的折射率，n0为溶剂的折 射率。
图2 示差折光检测原理图
实验原理
校正曲线的测定：
用一系列已知分子量的单分散标准样对色谱柱进行标定。
2. 样品溶解：完全溶解、室温静置过夜、不可超声 3. 样品过滤：有机相微孔滤膜（孔径0.22μm）过滤
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。
30.00 20.00 10.00 0.00 -10.00
实验仪器
仪器构造
进样器 泵
色谱柱 柱温箱
检测器
四氢呋喃THF
示差检测器 废液瓶
图5 仪器构造示意图
实验仪器
色谱柱和柱内填料
图6 色谱柱及填料
实验仪器
进样阀和定量原理
图7 进样阀和定量原理
实验步骤
流动相：色谱级四氢呋喃（THF）、真空脱气 样品准备：
1. 样品浓度：根据估算的分子量确定。
Mw＝103～104，浓度为1.5～2 mg/mL Mw＝104～105，浓度为1～1.5 mg/mL Mw＝105～5×105，浓度为0.5～1 mg/mL Mw＝5×105～106，浓度为0.1～0.5 mg/mL Mw＞106，浓度为0.05～0.1 mg/mL；
18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 25.00 26.00 27.00 28.00 29.00 30.00 Minutes
图8 样品的GPC曲线
MV
167745
思考题
色谱柱是wk.baidu.com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？
实验原理
实验中用聚苯乙烯标样测得该曲线，再通过 [η]=KMα的方程K、α变换得到待测聚合物的校 正曲线。
两个不同试样淋出体积相同 Ve1 = Ve2，则 [η]1M1 = [η]2M2 ，
推导出：
loM g21 1 2loK K g 1 21 1 1 2loM g 1
实验仪器
图4 Waters 1515/2414型凝胶渗透色谱仪
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 （M n ） 重均分子量（ M w ）
Z 均分子量（ M Z ） 粘均分子量（M η ）
聚合物分子量分布情况由多分散性系数表示：
PDI = Mw / Mn
实验原理
聚合物分子量的测定方法：
端基分析法 渗透压法 光散射法 粘度法 超速离心法 GPC法 聚合物分子量分布的测定方法： GPC法
实验原理
凝胶渗透色谱（GPC）法是一种液相色谱法， 是利用聚合物溶液通过填充有微孔凝胶的柱子把 聚合物按照流体力学体积的不同进行分离的方法。
实验原理
“排斥体积”理论：分子比凝胶颗粒内部孔径大的完全不 能进入孔内，只能随流动相从颗粒间隙流出柱外；而较小的 分子可以或多或少地进入凝胶颗粒中的小孔。因此，大分子 流程短，淋洗体积小，小分子流程长，淋洗体积大。
实验目的
1. 了解GPC法测定聚合物分子量及分子量分布 的原理。
2. 了解Waters 1515/2414型凝胶渗透色谱 仪的构造。
3. 掌握GPC法测定聚合物分子量及分子量分布 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
分子量和淋洗体积或保留 时间的关系如下：
log M = A – BVe log M = b0+b1t+b2t2+b3t3
标准试样的校正曲线
图3 GPC标准曲线示意图
实验原理
普适校正曲线
由于聚合物中能够制得标准样的聚合物种类不 多，没有标准样的聚合物就不可能有校正曲线， 因此需要进行普适校正。
各种不同聚合物的特性粘数[η]和分子量M的乘 积，与Ve的关系非常规律，即用 log[η]M 对Ve 作图得到一条直线，即普适校正曲线。
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 流出色谱柱？
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图1 GPC分离过程示意图
实验原理
示差折光检测器原理
任意一束光由一种介质 射入另一种介质时，由于两种 介质的折射率不同而发生折射 现象。
检测器的响应信号： R=Z(n-n0)
式中，Z为仪器常数，n为溶 液的折射率，n0为溶剂的折 射率。
图2 示差折光检测原理图
实验原理
校正曲线的测定：
用一系列已知分子量的单分散标准样对色谱柱进行标定。
2. 样品溶解：完全溶解、室温静置过夜、不可超声 3. 样品过滤：有机相微孔滤膜（孔径0.22μm）过滤
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。
30.00 20.00 10.00 0.00 -10.00
实验仪器
仪器构造
进样器 泵
色谱柱 柱温箱
检测器
四氢呋喃THF
示差检测器 废液瓶
图5 仪器构造示意图
实验仪器
色谱柱和柱内填料
图6 色谱柱及填料
实验仪器
进样阀和定量原理
图7 进样阀和定量原理
实验步骤
流动相：色谱级四氢呋喃（THF）、真空脱气 样品准备：
1. 样品浓度：根据估算的分子量确定。
Mw＝103～104，浓度为1.5～2 mg/mL Mw＝104～105，浓度为1～1.5 mg/mL Mw＝105～5×105，浓度为0.5～1 mg/mL Mw＝5×105～106，浓度为0.1～0.5 mg/mL Mw＞106，浓度为0.05～0.1 mg/mL；
18.00 19.00 20.00 21.00 22.00 23.00 24.00 25.00 26.00 27.00 28.00 29.00 30.00 Minutes
图8 样品的GPC曲线
MV
167745
思考题
色谱柱是wk.baidu.com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？
实验原理
实验中用聚苯乙烯标样测得该曲线，再通过 [η]=KMα的方程K、α变换得到待测聚合物的校 正曲线。
两个不同试样淋出体积相同 Ve1 = Ve2，则 [η]1M1 = [η]2M2 ，
推导出：
loM g21 1 2loK K g 1 21 1 1 2loM g 1
实验仪器
图4 Waters 1515/2414型凝胶渗透色谱仪
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 （M n ） 重均分子量（ M w ）
Z 均分子量（ M Z ） 粘均分子量（M η ）
聚合物分子量分布情况由多分散性系数表示：
PDI = Mw / Mn
实验原理
聚合物分子量的测定方法：
端基分析法 渗透压法 光散射法 粘度法 超速离心法 GPC法 聚合物分子量分布的测定方法： GPC法
实验原理
凝胶渗透色谱（GPC）法是一种液相色谱法， 是利用聚合物溶液通过填充有微孔凝胶的柱子把 聚合物按照流体力学体积的不同进行分离的方法。
实验原理
“排斥体积”理论：分子比凝胶颗粒内部孔径大的完全不 能进入孔内，只能随流动相从颗粒间隙流出柱外；而较小的 分子可以或多或少地进入凝胶颗粒中的小孔。因此，大分子 流程短，淋洗体积小，小分子流程长，淋洗体积大。