聚合物的表征-GPC (2)
GPC实验报告
GPC实验报告一、实验目的本实验旨在通过凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography，GPC）技术对聚合物样品进行分子量及其分布的测定，以了解样品的分子结构特征和性能。
二、实验原理GPC 是一种基于体积排阻的分离技术。
聚合物溶液通过填充有特定孔径的凝胶色谱柱时，不同分子量的分子在柱中的保留时间不同。
小分子能够进入凝胶颗粒内部的孔隙，因此在柱中的停留时间较长；而大分子则主要在凝胶颗粒之间的空隙中移动，停留时间较短。
通过检测器检测流出液中聚合物的浓度，得到浓度随时间的变化曲线，即色谱图。
根据已知分子量的标准样品建立的校正曲线，可以计算出待测样品的分子量及其分布。
三、实验仪器与试剂1、仪器凝胶渗透色谱仪（GPC）自动进样器示差折光检测器数据处理系统2、试剂标准聚苯乙烯样品（已知分子量分布）四氢呋喃（THF，色谱纯）待测聚合物样品四、实验步骤1、仪器准备开启 GPC 仪器，预热至稳定状态。
检查流动相（THF）的储量和纯度，确保无杂质。
2、标准曲线绘制用一系列已知分子量的标准聚苯乙烯样品配制不同浓度的溶液。
通过自动进样器依次进样，记录色谱图。
根据标准样品的分子量和保留时间，绘制分子量保留时间的校正曲线。
3、样品制备准确称取适量的待测聚合物样品，用 THF 溶解并配制成一定浓度的溶液。
用045μm 的滤膜过滤样品溶液，去除杂质。
4、样品测定将处理好的样品溶液放入自动进样器中，设置进样参数进行进样。
记录样品的色谱图，并通过数据处理系统结合标准曲线计算分子量及其分布。
5、仪器清洗实验结束后，用大量的 THF 冲洗色谱柱和系统，以去除残留的样品和杂质。
五、实验结果与分析1、标准曲线得到了线性良好的分子量保留时间标准曲线，相关系数R²为_____。
2、待测样品分子量及其分布待测聚合物样品的数均分子量（Mn）为_____，重均分子量（Mw）为_____，分子量分布指数（PDI ＝ Mw ／ Mn）为_____。
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。
聚合物表征
1.3 常用聚合物方法一览
1.3.2 分子表征
红外光谱（IR，FT-IR）-----极性官能团定性
激光拉曼光谱（RAMAN)----非极性官能团定性
考核方法
百分制
实验课出勤 30% 笔答卷面分 70%
参考书
聚合物结构分析 2004 朱诚身主编，科学出版社
高聚物结构、性能与测试 2003 焦剑等编，化学工业出版社
材料结构表征及应用 2002 吴刚主编，化学工业出版社
现代高分子物理学（下） 2001 殷敬华，莫志深主编 北京出版社
聚合物近代仪器分析 1991 汪昆华，罗传秋，周啸，清华大学出版社
聚合物表征
任课教师 实验室 电话
张志远 综合楼20D/204A 64434862
聚合物表征 课时安排
5,7,8,9,10,11周 教学楼409 课堂教学
第12周
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
综合/科技楼 演示实验
第13周
综合楼20D 答疑
第14或15周
指定教室 考试
讲课内容
第一节 绪论 第二节 显微分析 第三节 红外光谱（IR） 第四节 凝胶渗透色谱（GPC） 第五节 X射线衍射（XRD） 第六节 差示量热扫描（DSC） 第七节 热失重分析（TG） 第八节 动态力学分析（DMTA）
乙醇的高分辨 1H NMR谱
CH3 O-H
CH2
PMA-b-PS-b-PMA核磁共振+H谱
mv
四个样品的凝胶渗透色谱叠加图
GPC、NMR 测定超支化聚合物理论及运用(免费)
GPC、NMR 测定超支化聚合物理论及运用NMR 简称核磁共振。
（英文缩写：Nuclear Magnetic Resonance）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。
核磁共振波谱学是光谱学的一个分支，其共振频率在射频波段，相应的跃迁是核自旋在核蔡曼能级上的跃迁。
国内叫NMR，国外叫MR，因为国外比较避讳Nuclear 这个单词。
超支化聚合物具有高度支化三维球状结构及众多端基而表现出与线型分子截然不同的性质，如低粘度、无链缠结和良好的相容性，且其合成方法简单，成本低，因此超支化聚合物在聚合物共混改性剂、涂料、药物缓释和催化反应等方面得到了广泛应用。
笔者从结构特点与性能及合成方法方面对超支化聚合物进行了综述，并简要介绍了它的应用前景。
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[2]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[卜I]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[6]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。
本法在生产线上聚丙烯腈分子量监测中得到了实际应用，结果满意。
GPC 凝胶渗透色谱（缩写：Gel Permeation Chromatog-raphy ），又称为尺寸排阻色谱（Size Exclusion Chromatography,简称SEC），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。
聚合反应中的表征技术研究
聚合反应中的表征技术研究聚合反应是一种常见的化学反应过程，其主要作用是将多个单体分子结合成更大的分子物质，从而形成新的高分子化合物。
在聚合反应中，表征技术的研究具有重要的意义。
本文将从不同的角度探讨聚合反应中的表征技术研究。
一、理论分析与计算模拟理论分析和计算模拟是聚合反应中表征技术的重要手段。
基于分子动力学（MD）方法、量子化学计算（QC）方法等，可以对聚合反应机理、反应动力学和反应物产物转化率等方面进行深入分析和研究。
通过计算模拟，可以得到不同反应条件下聚合反应的动态变化过程，以及解释实验观察结果的原因。
例如，聚合反应中的分子扭曲、聚合物链的构型发生变化等过程，可以通过MD方法进行深入研究和预测。
二、实验表征方法实验表征方法是聚合反应中另一个重要的表征手段。
目前，常用的实验表征方法包括核磁共振（NMR）、红外光谱（FTIR）、质谱（MS）、凝胶渗透色谱（GPC）等。
这些方法可以对聚合物的化学结构、分子量、微观结构等方面进行表征和分析。
例如，通过NMR技术可以确定聚合物中各个基团的相对位置和数量，从而确定聚合物结构；通过GPC技术可以测定聚合物的分子量分布情况，从而评价反应的均一性和产物质量。
三、原位表征技术原位表征技术是聚合反应中的一个新兴研究方向，它可以在反应过程中进行非破坏性表征，并且可以对反应动态变化进行实时监测。
目前，常用的原位表征技术包括原位红外光谱（FTIR）和原位质谱（MS）等。
这些技术可以在聚合反应过程中对反应物和产物进行实时监测和分析，并且可以对反应机理和动力学行为进行更深入的理解和研究。
例如，通过原位FTIR技术可以对聚合反应中产生的中间体和催化剂进行监测和分析；通过原位MS技术可以对聚合反应中的离子物种和中间体进行表征和定量分析。
总之，聚合反应中的表征技术研究有着非常重要的意义，可以对反应机理、动力学行为和产物性质等方面进行深入分析和研究。
未来，随着科学技术的不断发展，表征技术的应用范围和深度将进一步扩展，为聚合反应的优化和新型材料的研究提供更为有效的手段和思路。
聚合物分子量的测定方法
聚合物分子量的测定方法聚合物分子量的测定方法有很多种，包括凝胶渗透色谱、光散射、动态光散射、质谱、核磁共振等。
下面将详细介绍一些常用的测定方法。
1. 凝胶渗透色谱（GPC）：这是一种广泛应用于测定聚合物分子量的方法。
它基于聚合物分子大小和形状的不同，在溶剂中通过一排大小不同的琼脂糖凝胶柱。
大分子会较快通过凝胶，而小分子则较慢。
通过测定不同时间点流出的聚合物浓度，可以计算出聚合物的分子量。
这种方法适用于溶液中的聚合物。
2. 光散射（LS）和动态光散射（DLS）：光散射是一种通过测量聚合物溶液中散射光的强度和角度来确定聚合物分子量的方法。
动态光散射则能够测量聚合物分子的大小和分子量分布。
这种方法通过激光照射样品，分析光散射的强度和散射角度，从而得到聚合物的分子量信息。
3. 质谱（MS）：质谱是一种通过测量样品中离子质量来确定聚合物分子量的方法。
在质谱中，聚合物溶液被喷雾成极小的液滴，然后通过电离，形成带电的离子。
这些离子经过质谱仪器的质量分析，可以得到聚合物的分子离子峰，从而确定其分子量。
4. 核磁共振（NMR）：核磁共振是一种通过测量核自旋磁共振来确定聚合物分子量的方法。
在核磁共振中，聚合物溶液被置于强磁场中，然后通过给予样品特定的脉冲序列，不同核自旋的信号可以被探测到。
通过分析核磁共振谱图，可以确定聚合物的分子量和结构。
除了以上几种常用的测定方法外，还有一些其他的方法，如热重分析（TGA）、荧光探针法等。
不同的方法适用于不同类型的聚合物和研究目的。
有些方法适用于溶液中测定聚合物分子量，而另一些方法则适用于纤维、薄膜等非溶液状态下的聚合物测定。
需要指出的是，使用这些测定方法时要注意实验条件的选择和技术细节的把握，以确保测定结果的准确性。
此外，对于某些特殊聚合物，可能需要结合多种测定方法来获得更准确的分子量信息。
总结起来，聚合物分子量的测定方法有凝胶渗透色谱、光散射、动态光散射、质谱、核磁共振等多种方法。
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。
凝胶渗透色谱(GPC)在聚合物研究中的应用
凝胶渗透色谱(GPC)在聚合物研究中的应用凝胶渗透色谱在聚合物研究中的应用【实验目的】1. 掌握凝胶渗透色谱(gel permeation chromatography，GPC)的工作原理。
2. 掌握凝胶渗透色谱仪的基本操作及数据处理方法。
3. 利用凝胶渗透色谱仪测定聚合物的分子量及其分布，熟悉GPC在活性聚合研究中的应用。
【实验原理】1. 凝胶渗透色谱仪器简介凝胶渗透色谱是一种特殊的液相色谱，其设备的基本构成与HPLC设备非常相似，实际上就是一套液相色谱体系，包括储液瓶(存储流动相溶剂)、输液泵、进样器、色谱柱和浓度检测器，其结构示意图见图25.1。
图25.1 GPC仪结构示意图流动相由储液器经由在线过滤器过滤进入输液泵。
输液泵系统必须精确，且能在高压下运行，保证流动相以恒定的流速进行输送。
典型的流速为1 mL/min。
最常使用的进样器是环路进样器(loop injector)，可以非常精确地将样品注入加压的溶剂中。
对于典型的GPC柱(3/8” O.D., 1英尺长)，进样体积必须不超过100 ,L/柱，一般进样体积和样品浓度不需精确控制。
样品溶液流经色谱柱时，由色谱柱按分子量大小进行分级，分子量的大小反映为流出时间。
各级分的浓度由检测器检测，从而可以得到级分浓度-流出时间关系曲线，即为GPC曲线。
为了保证良好的重复性和稳定性，色谱柱和检测器必须保持温度恒定。
2. GPC色谱柱及其分级原理GPC与通常液相色谱最大的不同是其色谱柱中稳定相及其分离机理的不同。
GPC 的稳定相是由小直径、窄分布的球形多孔交联凝胶粒子组成，其凝胶孔的大小与待分离高分子的分子体积大小相当。
由于凝胶粒子必须具有一定孔径的多孔结构，因此GPC不可能使用粒径小于10 ,m的凝胶粒子。
GPC柱的示意图见图25.2，其柱的总体积(V)可认为是由三部分组成:凝胶粒子之col间的空隙体积V、凝胶粒子基质的本体体积V和凝胶粒子中的孔穴体积V。
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。
聚合物表征GPC
聚合物表征GPC
分子尺寸不能直接反映分子质 量及其分布的信息
水溶性聚合物的分子尺寸不仅与分子质 量有关，还与大分子中的
电荷密度 分子在溶液中形成的双电层结构 流动相的离子强度
有关。
聚合物表征GPC
非体积排除效应（离子效应）
水相GPC柱固定的残余电荷与样品中的电荷基团 产生库仑作用，包括
分钟
（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。
聚合物表征GPC
（4）分子量分布变宽
聚合物表征GPC
聚合物分子量的特点
1.分子量大 2.多分散性
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
聚合物表征GPC
GPC分离机理
聚合物表征GPC
二、GPC仪器的基本配置
溶剂贮存器(Solvent) 泵(Pump) 进样系统(Autosample ) 色谱柱(column) 检测器(detector) 数据采集与处理系统(Data Acquirement and
标准样品的选择要分布在比较宽 的范围。
聚合物表征GPC
1、校正曲线的建立
标准样品的GPC谱图
8
6
4
RI/mv
2
0
-2
-4 0
5
10 15
20 25 30 35
t/min
聚合物表征GPC
标准样品的GPC谱图
RI/mv
8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8
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
凝胶渗透色谱(gpc)功能用途下载温馨提示:该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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GPC法测定聚合物分子量和分子量分布
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图8 样品的GPC曲线
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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
23.00
24.00
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(共32张)
浓度检测器 相对分子质量检测器
第17页，共32页。
GPC系统(xìtǒng)之温度控制
Mobile phase pump
auto-injector column(s) detector(s) data acquisition Temperature control
求量更小、检测器更灵敏）; • HPLC的新技术不断地运用到GPC领域中
第5页，共32页。
从HPLC到GPC
高效(ɡāo xiào)液相色谱（High Performance Liquid Chromatography， HPLC）
以液体为流动相，采用高压输液系统，将具有不同极性的单一溶剂，或不同比例的混合溶剂、缓冲 液等流动相泵入装有固定相的色谱柱，在柱内各成分被分离后，进入检测器进行检测，从而实现对 试样的分析。
第10页，共32页。
GPC系统工作(gōngzuò)原理
第11页，共32页。
GPC系统工作(gōngzuò)原理
第12页，共32页。
GPC系统(xìtǒng)之流动相
Mobile phase pump
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 ）
第18页，共32页。
GPC数据处理
典型(diǎnxíng)的GPC谱图
横坐标代表色谱保留值（与相对
单
分子质量对数值lgM成比例），即样
第6页，共32页。
从HPLC到GPC
高效液相色谱（HPLC）分类（按照(ànzhào)分离机理不同）
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)
聚合物分子量测定方法
聚合物分子量测定方法聚合物分子量（molecular weight）是指聚合物分子中所有组成部分（单体）的质量之和。
聚合物分子量的测定对于聚合物的物理和化学性质、加工性能以及应用性能的评价非常重要。
下面将介绍几种常见的聚合物分子量测定方法。
1.凝胶渗透色谱（GPC）：凝胶渗透色谱是最常用的聚合物分子量测定方法。
它基于溶液中聚合物分子的尺寸分布原理，通过将聚合物溶液经过一根凝胶柱，使用溶剂作为流动相，测量聚合物在柱中通过的时间得到分子量分布曲线。
根据峰的位置和峰高可以得到聚合物的分子量及分子量分布。
2.胶束共沉淀法：胶束共沉淀法是一种较简单直观的测定聚合物分子量的方法。
它基于聚合物在溶液中与胶束结合形成共沉淀颗粒的原理。
通过测量共沉淀物质的含量，可以间接计算出聚合物的分子量。
3.光散射法：光散射法是一种直接测量聚合物分子量的方法。
它基于聚合物溶液中分子之间的相互作用产生散射光的原理。
通过测量散射光的强度和角度，可以得到聚合物的分子量。
4.聚合反应动力学法：聚合反应动力学法是一种通过观察聚合物合成反应速率的变化来间接测定聚合物分子量的方法。
通过测量聚合反应的速率常数和单体转化率的实验数据，可以利用反应动力学理论计算得到聚合物的分子量。
5.核磁共振波谱（NMR）：核磁共振波谱是一种确定聚合物结构和分子量的标准方法。
通过测量聚合物中特定原子核的共振信号，在结合专业软件进行峰面积分析后，可以得到聚合物的分子量信息。
聚合物分子量的测定方法各有优劣，研究人员在实际应用中需要根据具体需求来选择合适的方法。
同时，由于聚合物的结构复杂性，不同方法测得的分子量有可能存在一定的差异，因此测定前要仔细选择方法并进行合适的校正。
此外，对于一些特殊的聚合物，可能需要结合多种方法进行综合分析，来准确测定其分子量。
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lgM 6.01
21.368
21.932 22.557
390000
240000 170000
5.59
5.38 5.23
23.309
24.297 25.892
100000
50000 19000
5
4.70 4.28
27.283
28.35 30.271 30.85
8500
4000 1050 580
3.93
聚合物分子量的特点
1.分子量大 2.多分散性
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
二、GPC仪器的基本配置
溶剂贮存器(Solvent) 泵(Pump) 进样系统(Autosample ) 色谱柱(column) 检测器(detector) 数据采集与处理系统(Data Acquirement and Process System) 废液池 (Waste)
因为
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
Waters996 PDA Detector
二极管阵列紫外检测器
PDA三维谱图
0.14 0.12 0.10 0.08 0.06 0.04 0.02 0.00
3.60 3.02 2.76
பைடு நூலகம்
校正曲线
7.0 6.0 5.0
lgM
4.0 3.0 2.0 1.0 18 21 24 t/min 27 30 33
2、聚合物分子量及分子量分布 计算方法
数均分子量
ni M i ni M i M Mn n ni ni
柱效-根据凝胶孔径尺寸大小有效排除体积
9 8 7 6
lgM
5 4 3 2 1 0 0 5 10 15 20 Ve 25 30 35 40
色谱采集及分析系统 (Millennium32)
流动相（溶剂）
用作流动相的溶剂必须使聚合物链打开
成最放松的状态；溶液粘度低； 流动相与色谱柱中的凝胶固定相相互匹 配，能浸润凝胶，防止凝胶的吸附作用； 流动相应与检测器匹配； 流动相不能腐蚀仪器部件，影响仪器使 用寿命；
250.00
5.00
10.00
15.00
20.00
25.00
30.00
35.00
Minutes
AU
抽取单一波长的PDA谱图
0.12 0.1 0.08 282nm
AU
0.06 0.04 0.02 0 -0.02 0 5 10 15 20 t/m in 25 30 35
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
1、校正曲线的建立
标准样品的GPC谱图
8 6 4
RI/mv
2 0 -2 -4 0 5 10 15 20 25 30 35 t/min
标准样品的GPC谱图
8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 0 5 10 15 20 25 30 35 t/min
RI/mv
t/min 20.064
M 1030000
Waters2410 Differential Refractometer
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 )
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。
色谱法的来源
色谱法最早是1903年由俄国植物学家茨维特分离 植物色素时采用。 他在研究植物叶的色素成分时，将植物叶子的萃 取物倒入填有碳酸钙的直立玻璃管内，然后加入 石油醚使其自由流下，色素中各组分互相分离形 成各种不同颜色的谱带。此方法因此得名为色谱 法。
Influence of flow rate on Mw
进样器
手动进样器（manual syringe injection）
自动进样器（Automatic sample）
Waters717 AutoSample
检测器
示差检测器（最常用） 粘度检测器、光散射检测器
多波长紫外检测器、示差+紫外检测器
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
主要内容
一、GPC定义及原理 二、 GPC仪器配置及流程 三、样品制备
四、数据处理
五、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
仪器基本配置流程图
3 2.5 2
RI/mv
1.5 1 0.5 0 -0.5 0 5 10 15 20 25 30 35 t/min
泵(515 HPLC Pump)
要求精度很高
Melacular Weight Error(%)
70 60 50 40 30 20 10 0 0.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 Flow Rate Error(m l/m in)
过滤
聚合物溶液必须经过0.45um的
过滤膜过滤； 可以使用在线过滤器(高温条 件下使用)
四、数据处理
1、建立校正曲线
2、根据公式计算相对分子质量
及相对分子质量分布
3、普适校正
校正曲线的建立
由一系列已知分子量的窄分布标
样（一般多于10个）配置成聚合 物溶液，流经色谱柱，记录标样 的出峰时间。 标准样品的选择要分布在比较宽 的范围。
三、样品制备
干燥
样品必须经过完全干燥，除掉水
分、溶剂及其它杂质。
溶解时间
充分溶解 分子质量越大，所需要的溶解时
间越长。
操作要求
为了增加样品的溶解，可以轻微 扰动样品溶液
浓度
溶液浓度根据分子质量大小
在0.05 ～ 0.3(wt)%之间做适当 调节 分子质量相对大的样品浓度 低些，分子质量相对小的样 品浓度稍微高些。