凝胶渗透色谱GPC.ppt

B.F.Kenney 凝胶渗透色谱 2007年4月12日 顾好粮 关于PL公司 内容概要 凝胶渗透色谱的回顾 凝胶渗透色谱的任务 凝胶渗透色谱的原理 凝胶渗透色谱的特点 凝胶渗透色谱的仪器组成 影响凝胶渗透色谱数据置信度的因素 凝胶渗透色谱的发展 １凝胶渗透色谱的简单回顾 凝胶渗透色谱［GPC（Gel Permeation Chromatography）］ 也称作体积排斥色谱[SEC(Size Exclusion Chromatography)]是用溶剂作流动相，流经多孔填料(如多孔硅胶或多孔树脂) 作为分离介质的液相色谱法。 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。 2 凝胶色谱的任务 聚合物的分子结构 大分子的性质 分子量及其分布 化学组成(Chemical Composition) 化学结构(Chemical Structure) 组装结构(Architecture) 聚合物的分子结构 分子量 M 聚合物的分子结构 化学组成 聚合物的分子结构 化学结构 聚合物的分子结构 组装结构(Architecture) 聚合物的分子结构 组装结构(Architecture) 聚合物的分子结构 可用分子参数的分布及这些分布的统计数据来表示聚合物样品的性质 最重要的聚合物分布： 分子量分布 Molecular Weight Distribution — MWD 化学组成分布 Chemical Composition Distribution — CCD 聚合物的分子结构 聚合物的各种平均分子量 用GPC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(Ultracentrifuge) Mw/Mn：为多分散性(Polydispersity) MnMvMwMzMz+1 分子结构与物理性质 分子量的影响，定性关系 分子结构与物理性质 分子量的影响 Mn 与流动性质有关 Mw 与强度性质有关，例如张力及抗冲击力 Mz 与延伸及柔韧性有关 MZ+1 与挤出膨胀(die swell)有关 挤出膨胀发生在材料从模具中挤出时塑料发生膨胀 比较结果 聚氯乙烯180oC拉伸强度与分子量关系 3 凝胶渗透色谱的原理 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分子尺寸大小顺序流出的分离 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 DVB/PS Packing Particle 20,000x 体积排除分离机理 GPC是如何工作的 聚合物的分子结构 分子量平均值 各种平均分子量的公式 聚合物的分子结构 为GPC加热的理由 使GPC检测处在一个温度稳定的环境 降低流动相黏度，使得谱柱内部溶剂处于接近理想的GPC状态（如Polyethylene – Terphthalate ?m-Cresol + 0.05 m LiBr/100 °C） 尽量减轻分子间的弱相互作用（样品分子间、样品和溶剂分子间、填料和样品分子间等） 使难于溶解的样品得以溶解（如聚烯烃PE\PP、工程塑料PPS等） 溶剂特性 各种样品所对应的溶剂条件 Polyisobutylene Polybutylene Chlorinated Rubber Polybutadiene Polyisoprene Polydimethylsiloxane Chlorinated Polyethylene Polyethylene – Ethylacrylate Polyethylene – Vinylacetone Polyethylene – Methacrylic acid Polyphenyleneoxide Poly-4-methylpentene(1) Polyethylene Ultra-high Molecular Weight Polyethylene Polypropylene Polye