凝胶渗透色谱 完整版本
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GPC凝胶渗透色谱数均分子量
GPC凝胶渗透色谱(GPC)是一种常用的高分子化合物分析方法,可以用于测定聚合物的分子量、分子量分布、聚合度和分子量分布等参数。
在GPC中,样品通过一根高压柱子,柱子内填充有一种凝胶,通常为聚合物硅胶或分子筛硅胶。
随着样品的通过,高分子化合物在凝胶中逐渐膨胀,并在一定程度上被分离。
通过检测样品在柱子中的流动时间和体积,可以计算出样品的平均分子量。
数均分子量(Mn)是指聚合物分子量分布的平均值,通常用Dalton(Da)表示。
它可以用下面的公式计算:Mn = (Σ(ni × Mi)) / Σ(ni)
其中,ni表示分子量为Mi的聚合物分子数,Σ表示对所有分子数进行求和。
需要注意的是,GPC测定的是数均分子量,而不是分子量分布的宽度。
如果需要测定分子量分布的宽度,可以使用分子量分布函数(PDI)来表示。
PDI是分子量分布的标准差与数均分子量的比值,通常用%表示。
凝胶渗透色谱法(GPC)一、凝胶渗透色谱凝胶渗透色谱Gel Permeation Chromatography(GPC),一种新型的液体色谱,原理是利用高分子溶液通过一个装填凝胶的柱子,在柱子中按分子大小进行分离。
柱子为玻璃柱或金属柱,内填装有交联度很高的球形凝胶。
其中的凝胶类型有很多,都是根据具体的要求而确定(常用的有聚苯乙烯凝胶)。
然而,无论哪一种填料,他们都有一个共同点,就是球形凝胶本身都有很多按一定分布的大小不同的孔洞(见图1)。
图1 GPC分离原理不仅可用于小分子物质的分离与鉴定,而且可作为用来分析化学性质相同但分子体积不同的高分子同系物。
可以快速、自动测定高聚物的平均分子量及分子量分布。
现阶段,已经成为最为重要的测定聚合物的分子量与分子量分布的方法。
二、测定原理凝胶色谱法的固定相采用凝胶状多孔性填充剂,是根据样品中各种分子流体力学提及的不同进行分离的。
比凝胶孔径大的分子完全不能进入孔内,随流动相沿凝胶颗粒间流出柱外,而娇小的分子则可或多或少地进入孔内。
因此大分子流程短,保留值小;小分子流程长,保留值大,所以凝胶色谱是按分子流体力学体积的大小,从大到小顺序进行分离的。
(见图2)图2 GPC淋出曲线溶质分子的体积越小,其淋出体积越大,这种解释不考虑溶质与载体间的吸附效应以及溶质在流动相和固定相中的分配效应,其淋出体积仅仅由溶质分子的尺寸和载体的孔径尺寸决定,分离完全是由于体积排除效应所致。
凝胶色谱的特点是样品的保留体积不会超出色谱柱中溶剂的总量,因为保留值的范围是可以推测的,这样可以每隔一定时间连续进样而不会造成谱峰的重叠,提高了仪器的使用率。
三、分子量校正曲线(LogM-V曲线)凝胶色谱图计算样品的分子量分布的关键是把凝胶色谱曲线中的淋洗体积V转化成分子量M,这种分子量的对数值与淋洗体积之间的曲线(LogM-V)称之为分子量校正曲线(见图3)。
图3 分子量校正(LogM-V)曲线➢排阻极限排阻极限是指不能进入凝胶颗粒空穴内部的最小分子的分子量。
GPC(Gel Permeation Chromatography ) ,凝胶渗透色谱,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。
凝胶渗透色谱(Gel Permeation Chromatography、GPC)1964年,由J.C.Moore首先研究成功。
不仅可用于小分子物质的分离和鉴定,而且可以用来分析化学性质相同分子体积不同的高分子同系物。
(聚合物在分离柱上按分子流体力学体积大小被分离开)1.基本原理1.1分离原理让被测量的高聚物溶液通过一根内装不同孔径的色谱柱,柱中可供分子通行的路径有粒子间的间隙(较大)和粒子内的通孔(较小)。
当聚合物溶液流经色谱柱时,较大的分子被排除在粒子的小孔之外,只能从粒子间的间隙通过,速率较快;而较小的分子可以进入粒子中的小孔,通过的速率要慢得多。
经过一定长度的色谱柱,分子根据相对分子质量被分开,相对分子质量大的在前面(即淋洗时间短),相对分子质量小的在后面(即淋洗时间长)。
自试样进柱到被淋洗出来,所接受到的淋出液总体积称为该试样的淋出体积。
当仪器和实验条件确定后,溶质的淋出体积与其分子量有关,分子量愈大,其淋出体积愈小。
(1)体积排除(2)限性扩散(3)流动分离1.2校正原理用已知相对分子质量的单分散标准聚合物预先做一条淋洗体积或淋洗时间和相对分子质量对应关系曲线,该线称为“校正曲线”。
聚合物中几乎找不到单分散的标准样,一般用窄分布的试样代替。
在相同的测试条件下,做一系列的GPC标准谱图,对应不同相对分子质量样品的保留时间,以lgM对t作图,所得曲线即为“校正曲线”。
通过校正曲线,就能从GPC谱图上计算各种所需相对分子质量与相对分子质量分布的信息。
聚合物中能够制得标准样的聚合物种类并不多,没有标准样的聚合物就不可能有校正曲线,使用GPC方法也不可能得到聚合物的相对分子质量和相对分子质量分布。