现代材料测试技术凝胶渗透色谱GC答案PPT课件
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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。
第九章凝胶渗透⾊谱讲解凝胶⾊谱分析⼆〇⼀⼀年九⽉九⽇第九章凝胶⾊谱分析凝胶渗透⾊谱(Gel Permeation Chromatography, GPC),⼜称尺⼨排阻⾊谱(Size Exclusion Chromatography, SEC),其以有机溶剂为流动相,流经分离介质多孔填料(如多孔硅胶或多孔树脂)⽽实现物质的分离。
GPC可⽤于⼩分⼦物质和化学性质相同⽽分⼦体积不同的⾼分⼦同系物等的分离和鉴定。
凝胶渗透⾊谱是测定⾼分⼦材料分⼦量及其分布的最常⽤、快速和有效的⽅法[1]。
凝胶渗透⾊谱(GPC)的创⽴历程如下[2,5]: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⽤葡聚糖交联制成凝胶来分离⽔溶液中不同分⼦量的样品;1964年J. C. Moore将⾼交联密度聚苯⼄烯-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。
近年来,光散射技术(如图9-1所⽰,⼀束光通过⼀间充满烟雾的房间,会产⽣光散射现象。
)⼴泛应⽤于⾼分⼦特征分析领域[3]。
将光散射技术和凝胶渗透⾊谱(GPC)分离技术相结合,可以测定⼤分⼦绝对分⼦量、分⼦旋转半径、第⼆维⾥系数,也可测定分⼦量分布、分⼦形状、分枝率和聚集态等。
⽬前,该技术在⾼分⼦分析领域已成为⼀种⾮常有效的⼯具,在美国,⽇本及欧洲⼴为使⽤,国内近年来亦引进了此项技术。
⼊射光散射光图9-1光散射现象9.1 基本原理9.1.1凝胶渗透⾊谱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包括粒⼦间的间隙(较⼤)和粒⼦内的通孔(较⼩)。
如图9-2、图9-3所⽰,当待测聚合物溶液流经⾊谱柱时,较⼤的分⼦只能从粒⼦间的间隙通过,被排除在粒⼦的⼩孔之外,速率较快;较⼩的分⼦能够进⼊粒⼦中的⼩孔,通过的速率慢得多。