凝胶色谱法GPC

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_____。

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。

凝胶渗透色谱法测高聚物的分子量分布聚合物的分子量及分子量分布是聚合物性能的重要参数之一，它对聚合物的物理机械性能影响很大。

在聚合物分子量的测定方法中凝胶渗透色谱法（gel permeation chromatography, GPC）由于其快速方便的特点受到了广泛的应用。

一、实验目的1．了解凝胶渗透色谱法测高聚物分子量分布的原理2．熟悉安捷伦型凝胶渗透色谱仪的简单工作原理和操作。

二、GPC简单原理凝胶渗透色谱（Gel Permeation chromarography 简称GPC）为一种液体色谱，是一种很有效的分离技术。

其分离过程在装填有多种固体的“凝胶”小球的谱柱中进行。

凝胶多为高交联度的聚苯乙烯或多孔硅胶。

这些凝胶孔径的大小要与所分离聚合物的分子尺寸相同。

用待测样品的良溶剂不断淋洗色谱柱，当把用相同溶剂制备的试样稀溶液注入柱前淋洗液中后，待高聚物从柱的尾竿流出时，即得分级。

关于GPC的分离机理，目前尚无一完备的理论，但就目前存在的理论可以分为三大类：平衡排除理论；限制扩散理论；流动分离理论。

其中最常用的，认为起主要作用的是平衡排除理论；流速较低时扩散在分离过程中是不重要的；至于液动分离机理则只在液速很高时才起作用。

按照此理论，GPC是基于大分子尺寸不同而进行分级的。

凝胶孔洞的大小有一定的分布，当溶解的聚合物分子液以多孔小球时，扩散到凝胶孔结构内去的程度依赖于分子的尺寸和凝胶孔径的大小和分布。

尺寸大的分子只能进入凝胶内层的一小部分，或完全被排除在外；而尺寸小的分子则能渗透到大部分的凝胶内层中去，因此分子的尺寸越大，在柱中走的路程越短，相反，分子的尺寸越小，在柱中的路程越长，保留时间也就越长。

这样，当高聚物流经色谱柱时，就按其分子量的大小分开，大分子首先流出，达到分级的目的。

分离过程如图1。

图1 GPC 的分离原理柱子的总体积可分为三部分：凝胶粒间体积V 0，凝胶骨架体积V GM ，凝胶总孔洞体积V i ；如果柱子的总体积为V t则： V t ＝V 0＋V i ＋V GM （1）如果某种尺寸的大分子可进入的孔洞体积为V i acc ，则其淋出体积V c 应为：我们定义分配系数为：i i d V acc V /K ⋅= （2） i d c V K V V +=0 （3）如果K d ＝1，则该分子可进入全部孔洞，此时V c ＝V 0＋V i ；如果K d ＝0则该分子完全被排斥在孔洞之外，此时V ＝V 0。

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凝胶色谱法（Gel Permeation Chromatography）是一种常用的高效分离和纯化大分子化合物的方法。

它利用多孔凝胶填充柱，通过溶剂的流动来实现样品分离。

本文将详细介绍GPC凝胶色谱法的原理、操作步骤和应用领域。

一、原理GPC凝胶色谱法基于溶液中溶剂分子能够穿过凝胶柱，而样品分子由于体积较大而无法穿过凝胶柱的特点。

在柱中填充的多孔凝胶具有不同的孔径大小，通过调整填充凝胶的孔径大小可以实现对不同分子大小的分离。

当样品溶液通过凝胶柱时，大分子会被凝胶阻挡，停留在柱上，而小分子则能够穿过凝胶柱，以较快的速度流出。

二、操作步骤1. 样品准备：将待测样品溶解在适当溶剂中，并去除悬浮物或杂质。

确保样品溶液的浓度适中，不要过于稀释或浓缩。

2. 准备柱：选择合适的凝胶柱，并根据样品大小选择合适的填充凝胶。

将凝胶柱放入色谱系统中，并用适当的溶剂预洗柱体，以去除空隙中的杂质。

3. 样品进样：使用自动进样器或手动进样器将样品溶液注入色谱系统中，确保样品进入凝胶柱。

4. 溶剂流动：打开溶剂泵，使溶剂以一定的流速通过凝胶柱，保持稳定的流速和压力。

5. 检测器测量：在溶剂流动的同时，使用合适的检测器（如紫外检测器）对流出的溶液进行连续监测。

记录下各组分的峰面积或峰高度，以及相对保留时间。

6. 数据处理：根据样品的分子量和峰面积或峰高度，绘制标准曲线，从而得到待测样品的分子量分布。

三、应用领域1. 聚合物研究：GPC凝胶色谱法是聚合物分子量分布分析的重要手段。

通过测定不同聚合物样品的分子量分布，可以评估聚合反应的效果、控制聚合物的质量以及研究聚合物的性质和结构。

2. 生物医药领域：GPC凝胶色谱法在生物医药领域中被广泛应用于蛋白质、多肽和核酸等生物大分子的分离和纯化。

它可以帮助研究人员获取纯度高、分子量分布窄的样品，为后续的生物学研究和制剂开发提供可靠的基础数据。

3. 环境监测：GPC凝胶色谱法也常用于环境监测中，例如对水体中有机物的分析和大气颗粒物的检测。

低聚物分子量的检测低聚物是指分子量相对较小的聚合物。

在实际应用中，了解低聚物的分子量对于材料性能的控制和质量的保证非常重要。

因此，准确地检测低聚物的分子量具有重要的意义。

本文将介绍几种常见的低聚物分子量检测方法及其原理。

一、凝胶渗透色谱法（GPC）凝胶渗透色谱法是一种常用的低聚物分子量检测方法。

其基本原理是根据样品在凝胶柱中的分子大小和分子量分布，在流体中的渗透速率不同，从而进行分析鉴定。

凝胶渗透色谱法主要由溶剂系统、流动相、样品注射装置、色谱柱和检测器等组成。

在实验操作时，首先将样品按照一定比例溶解在溶剂中，然后通过进样装置将样品注入色谱柱。

样品由于不同分子量导致在固定的凝胶柱填料中产生不同程度的渗透或阻滞作用，进而分离出不同分子量的低聚物。

最后，检测器对不同分子量的低聚物进行检测与分析。

二、凝胶电泳法凝胶电泳法是另一种常见的低聚物分子量检测方法。

此方法根据低聚物在电场作用下的电迁移速率不同，来判断其分子量大小。

在凝胶电泳实验中，首先将样品注射到凝胶中，然后施加电场，使样品在电场力的作用下进行迁移。

根据不同分子量的低聚物迁移速率的差异，可以通过比较迁移距离来推断其分子量。

三、质谱法质谱法是一种精确、灵敏度高的低聚物分子量检测方法。

通过质谱法可以直接测量样品中低聚物的质量，从而确定其分子量。

质谱法实验操作中，首先将样品进行气相解离，然后通过质谱仪器进行分析测量。

质谱仪器将样品中的分子离解成离子，然后根据离子在磁场中的运动轨迹对离子进行分离和检测，从而得到低聚物的质量信息。

四、动态光散射法（DLS）动态光散射法是一种常用的低聚物分子量检测方法，主要用于检测溶液中颗粒的大小和其分布范围。

在动态光散射法实验中，通过激光照射样品，然后检测样品中散射光的强度和角度，根据光散射的特性获得颗粒的大小信息。

利用该方法可以观察到样品中低聚物的分子量和粒径的变化规律。

结论低聚物分子量的检测为材料科学和生物医学等领域的研究提供了重要支持。