第2节 凝胶色谱(GPC)
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gpc凝胶渗透色谱工作原理
GPC凝胶渗透色谱,又称为Gel Permeation Chromatography (GPC),是一种常用的分子量分析方法。
其工作原理是利用高分子材料在溶液中的不同分子量对溶液流过凝胶柱时的渗透性不同,从而实现不同分子量的高分子分离。
具体而言,样品在经过凝胶柱时,大分子将会被凝胶孔道“拦截”而难以通过,而小分子则可以流过凝胶孔道并快速流出。
凝胶孔道尺寸可以使得不同分子量的高分子能否进入凝胶内部孔道并通过孔道的速度不同,进而实现高分子的分离。
在GPC分离中,常用的凝胶材料包括玻璃微珠、聚合物珠子和硅胶微粒等,其孔径一般在10至10万,可以根据不同要求选择合适大小的凝胶柱进行分离。
对于分离后的高分子,可以通过荧光检测等方法来测定其分子量。
因此,GPC凝胶渗透色谱是一种常用的高分子分析方法,广泛应用于高分子材料的质量控制、结构表征等方面,具有高分辨率、高准确性等优点。
凝胶渗透色谱(GPC)1. 简介凝胶渗透色谱(Gel Permeation Chromatography,简称GPC)是一种常用的分离和分析高分子化合物的方法。
该技术基于样品中高分子与凝胶基质之间的相互作用特性进行分离,并通过检测其分子量进行定性和定量分析。
2. 原理GPC的原理基于高分子在溶剂中形成的动态螺旋结构。
在这个多孔的凝胶基质中,高分子可以通过不同的速度渗透进入孔隙中,较大分子量的高分子会更难进入孔隙,而较小分子量的高分子则相对容易进入。
因此,在GPC中,高分子化合物会根据其分子量的大小在凝胶柱中得到分离,从而实现对样品的分析。
3. 实验操作3.1 样品制备:将待分析的高分子化合物溶解在合适的溶剂中,得到样品溶液。
确保样品溶液中没有明显的悬浮物或杂质。
3.2 柱装填:将凝胶柱装入色谱柱座,并根据柱座的要求进行调整和固定。
3.3 校准:使用一系列已知分子量的标准品进行校准。
将标准品溶液以一定流速注入凝胶柱中,记录各标准品的保留时间。
3.4 样品进样:使用自动进样器或手动进样器将样品溶液以适当流速注入凝胶柱中。
3.5 分离:样品在凝胶柱中进行凝胶渗透分离,不同分子量的高分子以不同的速度通过凝胶基质,完成分离。
3.6 检测:通过不同的检测器检测凝胶柱中流出的样品,常用的检测器包括紫外-可见光谱检测器、折光率检测器等。
3.7 数据处理:根据标准品的保留时间和已知分子量,结合样品的保留时间,计算出样品的分子量。
4. 应用领域GPC广泛应用于高分子化合物的分析和研究领域。
主要应用包括但不限于以下几个方面:•分析聚合物的分子量分布:通过GPC可以获得聚合物样品的分子量分布情况,了解样品中分子量大小的范围和占比,有助于进一步研究和应用。
•聚合物纯度分析:GPC可以用于判断聚合物样品的纯度,通过检测样品中的低分子量杂质,评估样品的纯净度。
•聚合物杂质分析:GPC可以用于分析聚合物样品中的杂质物质,如副产物、残留单体等。
凝胶渗透色谱的技术进展及其在高聚物中的应用第二部分凝胶渗透色谱法测定分子量及其分布的标定方法一、凝胶渗透色谱法测定高聚物的分子量及分子量分布高聚物的分子量及分子量分布的,是研究聚合物及高分子材料性能的最基本数据之一。
它涉及到高分子材料及其制品的力学性能,高聚物的流变性质,聚合物加工性能和加工条件的选择。
也是在高分子化学、高分子物理领域对具体聚合反应,具体聚合物的结构研究所需的基本数据之一。
在凝胶色谱技术应用之前,许多经典方法都可以测定高聚物的相对分子质量,如端基测定法、渗透压法、粘度法等,但在测定时都有局限。
在相对分子质量分布(多分散性指数)成为人们关注的热点后,经典方法却不能同时测定聚合物的相对分子质量分布。
凝胶(渗透)色谱(GPC)的应用改善了测试条件,并提供了可以同时测定聚合物的相对分子质量及其分布的方法,使其成为测定高分子相对分子质量及其分布最常用、快速和有效的技术。
而GPC与多检测器的连用技术使得现在的凝胶色谱方法能够提供更丰富的聚合物的结构信息。
就方法本身的性质而论,GPC测定高聚物的分子量及其分子量分布,常用的是一种相对的测定方法,因此,在用GPC 测定高聚物时,首先要解决的问题是建立GPC标定线。
可见,标定线的准确与否将直接影响到测量结果的可靠性。
二、GPC测定高聚物的分子量及其分布的标定方法由于高聚物分子结构的多样性,针对不同类型的高聚物,各国学者对GPC标定方法进行了深入的研究,并提出了多种形式的标定方法。
主要有以下几种标定方法:窄分布标样校正法、窄分布高聚物级分标定法、宽分布标样标定法、渐进校正法法、无扰均方末端距标定法及有扰均方末端距标定法、普适校正法。
1.窄分布标样标定法用一组已知分子量的窄分布标样订定GPC标定线,以此来测定相同化学结构试样的分子量及其分布的方法叫窄分布标样标定法。
所谓窄分布标样,是指高聚物的分子量分布宽度指数D值(/ )小于1.05,当用光散射法、渗透压法(----或蒸汽压法)、粘度法测定标样的分子量时,各种方法测得的分子量必须一致。
1简要说明凝胶渗透色谱(GPC)的分离原理答:分离主要机理包括: 体积排除理论,扩散理论,流体力学理论最常用的原理是体积排除理论: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。
根据这一观点,色谱柱的总体积分为三部分:V g表示载体的骨架体积;V i表示载体内部所有孔洞的体积;V o表示载体的粒间体积,那么,色谱柱内总体积:V t= V o + V i + V g (其中V o + V i构成柱内的空间)对于溶剂分子来说,因它的体积很小,可以充满柱内的全部活动空间V o + V i;而对于高分子来说,假若高分子的体积比孔洞的尺寸大,任何孔洞都进不去,那么它只能从载体的粒间流出,其淋出体积为V o。
假若高分子体积很小,远远小于所有孔洞尺寸,它在柱中活动空间与溶剂相同,淋出体积为V o + V i。
假若高分子的体积是中等大小,高分子可以进入大的孔,而不能进入小的孔,其淋出体积介于V o和V o+V i之间这种不考虑溶质和载体之间的吸附效应以及溶质在流动相和固定相之间的分配效应,淋出体积仅仅由溶质分子大小和载体孔尺寸决定,分离完全是由于体积排除效应所致,故称为体积排除机理。
GPC (Gel Permeation Chromatography)是一种用于分离和分析高分子化合物的色谱技术。
它也被称为Gel Filtration Chromatography或Size Exclusion Chromatography(SEC)。
GPC的原理基于分子的大小和形状对其在凝胶中的渗透性产生影响。
在GPC 中,试样被溶解在流动相中,并通过填充有孔隙结构的凝胶柱。
凝胶柱中的孔隙大小可以根据需要进行选择,以使不同分子大小的化合物可以以不同速度通过柱。
较小的分子会进入较大的孔隙中,因此这些分子将花费更长时间通过柱,而较大的分子则可以绕过或减少与凝胶柱中的孔隙的接触。
通过测量分子在柱中的滞留时间,可以确定它们的分子大小和分布情况。
较大分子将以较短时间通过柱,而较小分子则会花费更长的时间。
这些数据可以用来计算分子的分子量分布、聚合度以及其他相关参数。
分子排阻色谱法(SEC)是GPC的一个特定应用。
它主要用于高分子化合物的分离和分析。
与传统的色谱技术相比,SEC具有一些独特的优势。
首先,它是一种无需进行样品前处理(例如溶解、降解等)的非破坏性技术。
其次,SEC在分离和分析高分子化合物时很有效,因为它的分离过程与分子的化学性质无关,仅基于分子的大小和形状。
这使得SEC在聚合物研究、质量控制和纯化等领域得到广泛应用。
总的来说,GPC凝胶渗透色谱法和SEC分子排阻色谱法是用于高分子化合物分离和分析的重要技术。
它们通过分子大小和形状对凝胶中的渗透性进行控制,从而实现对高分子化合物的分离和分析。
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。
一、实验目的:1. 掌握PL—120型号凝胶渗透色谱(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。
二、基本原理:分子量的多分散性是高聚物的基本特征之一。
聚合物的性能与其分子量和分子量分布密切相关。
凝胶渗透色谱(gel permeation chromatography,GPC)是液相色谱的一个分支,已成为测定聚合物分子量分布和结构的最有效手段。
其还可测定聚合物的支化度,共聚物及共混物的组成。
采用制备型的色谱仪,可将聚合物按分子量的大小分级,制备窄分布试样,供进一步分析和测定其结构。
该方法的优点是:快捷、简便、重视性好、进样量少、自动化程度高。
凝胶色谱的分离机理众说不一,有体积排除、限制扩散、与流动分离等各种解释。
实验证明,体积排除的分离机理起主要作用。
因此,这一技术又被赋予另一个名称:体积排除色谱(size exclusion chromatography,SEC)、图1. GPC分离过程示意图圆球表示颗粒;黑点表示溶质分子在凝胶色谱中会有三种情况,一是分子很小,能进入分子筛全部的内孔隙;二是分子很大,完全不能进入凝胶的任何内孔隙;三是分子大小适中,能进入凝胶的内孔隙中孔径大小相应的部分。
大、中、小三类分子彼此间较易分开,但每种凝胶分离范围之外的分子,在不改变凝胶种类的情况下是很难分离的。
对于分子大小不同,但同属于凝胶分离范围内各种分子,在凝胶床中的分布情况是不同的:分子较大的只能进入孔径较大的那一部分凝胶孔隙内,而分子较小的可进入较多的凝胶颗粒内,这样分子较大的在凝胶床内移动距离较短,分子较小的移动距离较长。
于是分子较大的先通过凝胶床而分子较小的后通过凝胶床,这样就利用分子筛可将分子量不同的物质分离。
另外,凝胶本身具有三维网状结构,大的分子在通过这种网状结构上的孔隙时阻力较大,小分子通过时阻力较小。
凝胶色谱gpc凝胶色谱(GPC)是一种分离技术,其特点是使用凝胶作为分离介质,因此得名。
GPC是一种广泛应用于聚合物分子量分析的方法。
它具有许多优点,如高分辨率、简单易行、准确性高等特点。
本文将从定义、原理、应用等方面详细介绍GPC技术。
一、定义凝胶色谱(GPC),又称凝胶过滤色谱(GFC),是一种以聚合物溶液中分子量大小分离为目的的色谱技术,通过使用一种凝胶化合物作为固定相来实现。
异构体、聚合物和其他高分子物质可以被凝胶过滤器赶出溶液,从而有效进行分析。
二、原理 GPC的原理是将待测样品注入溶剂中,并通过进样系统将样品引入色谱柱中。
色谱柱由一束微粒、凝胶或涂层柱组成,包括高分子树脂、泡沫塑料或其他亲水性材料。
样品通过色谱柱流动时,大分子会因分子量大而与凝胶颗粒反复碰撞,并逐渐逐出柱外。
相反,小分子则更容易穿过凝胶颗粒,达到提取分子的目的。
由于某些原因,大分子的分离能力非常重要。
其中最重要的条件是使用疏水性溶液,这有助于分子与凝胶颗粒产生亲水作用,并排出大分子分子,以谷物的形式进行检测和分离。
其次,为了获得最好的分离效果,GPC操作需要优化。
包括确定外径,内径,粒径,压强,长度和运行时间等参数。
三、应用 GPC技术广泛应用于聚合物分子量分析、生物大分子的纯化和组分分离,其中聚合物分子量分析是GPC 的主要应用之一,把聚合物以及其他宏大分子按照其不同的分子量分离出来,并对其分子量进行测定。
GPC广泛用于各种行业,尤其是化学、医药、材料科学等领域。
GPC技术因其简单易实施,又不需高百科技含量,被广泛用于聚合物领域中分子量的分析。
聚合物的分子量和分子分布是对其性质、应用和储存特性影响较大的一个参数,因此GPC技术已经成为聚合物科研和实际应用领域的日常工具。
(一)在功能材料领域中GPC的应用:用于纤维素的结构性能研究;碳纤维复合材料中的聚合物基质性能的研究;用于电池电极材料的研究。
(二)在生命科学领域中GPC的应用:GFC已经成为蛋白质化合物的一种得到纯化的方法;纯化或高净度生物材料的时序性分析;用于多肽或蛋白质的计量。
6.凝胶色谱法GPC分析原理:样品通过凝胶柱时,按分子的流体力学体积不同进行分
离,大分子先流出谱图的表示方法:柱后流出物浓度随保留值的变化提供的信息:高聚物的平均分子量及其分布根据所用凝胶的性质,可以分为使用水溶液的凝胶过滤色谱法(GFC)和使用有机溶剂的凝胶渗透色谱法(GPC)。
只依据尺寸大小分离,大组分最先被洗提出色谱固定相是多孔性凝胶,只有直径小于孔径的组分可以进入凝胶孔道。
大组分不能进入凝胶孔洞而被排阻,只能沿着凝胶粒子之间的空隙通过,因而最大的组分最先被洗提出来。
直径小于孔径的组分进入凝胶孔道小组分可进入大部分凝胶孔洞,在色谱柱中滞留时间长,会更慢被洗提出来。
溶剂分子因体积最小,可进入所有凝胶孔洞,因而是最后从色谱柱中洗提出。
这也是与其他色谱法最大的不同。
依据尺寸差异,样品组分分离体积排阻色谱法适用于对未知样品的探索分离。
凝胶过滤色谱适于分析水溶液中的多肽、蛋白质、生物酶等生物分子;凝胶渗透色谱主要用于高聚物(如聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯)的分子量测定。