凝胶渗透色谱

凝胶渗透色谱GelPermeationChromatography简介423BasicPrincipleMainStructureCommonProblems1ResearchBackgroundMcBain用人造沸石成功地分离了气体和低分子量的有机化合物1953年Wheaton和Bauman用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1959年Porath和Flodin用交联的缩聚葡糖制成凝胶来分离水溶液中不同分子量的样品1964年，J.C.Moore创立了液相色谱中的凝胶渗透色谱技术。应用小分子的分离与鉴定分析化学性质相同而体积不同的高分子同系物•将高分子溶液通过由多孔载体组成的分离柱，在柱子内部分子体积不同的大分子所处的位置不同，停留时间不同，从而得到分离。凝胶渗透色谱的分离过程是在装有多孔凝胶物质的凝胶色谱柱中进行的。•凝胶色谱柱——内部装填有凝胶载体的分离柱；•凝胶——经过特殊处理的多孔性载体，其表面和内部具有大小、形状不同的孔穴；•空隙——凝胶颗粒堆砌所形成的空间；聚合物试样进入色谱柱后处于溶剂的淋洗之下：•1)高分子量级分在柱内停留时间很短，很快就被溶剂淋洗出来；•2)分子量中等级分在柱内的停留时间较长，它们随淋洗液缓慢的带出；•3)分子量最小的级分在柱内的停留时间最长，最后被溶剂淋洗出；分子量的测定直接法：在测定淋出液浓度的同时测定其粘度或光散射，从而求出其分子量。间接法：用一组分子量不等的、单分散的试样为标准样品，分别测定它们的淋出体积和分子量，则可确定二者之间的关系。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。1、样品和溶剂注入系统•包括一个溶剂储存器、一套脱气装置和一个高压计量泵。它的工作是将溶剂经过进样器进入色谱柱中，然后从检测器的出口流出，这时整个系统就被溶剂充满。当待分离样品从进样器注入时，流经进样器的溶剂将其带入色谱柱中进行分离。2、色谱柱系统•包括参与柱、分离柱和柱温控制箱。色谱柱是一支内部装有凝胶填料的不锈钢管。柱内凝胶材料的选择很重要，要有较高的分离效果、良好的化学稳定性、热稳定性，同时还要求有较好的机械强度和低流动阻力。•交联PS凝胶——适用于非极性有机溶剂。•多孔硅胶——化学惰性、热稳定性、机械强度好、可以在柱中直接更换溶剂。•多孔玻璃——水溶液体系3.检测系统检测器的作用是将色谱柱淋出液中样品的组成、含量的变化转化为可供检测的信号，从而完成定性、定量的判断分离情况的任务。用于GPC的检测器很多，包括：示差折光检测器——适用于所有聚合物的检测；紫外/红外检测器——适用于对该检测器有特殊响应的聚合物。自动馏分收集器——自动计算出淋出液的体积；4.数据处理和控制系统•整个测试过程都要在严格的恒温条件下进行。•淋出体积与分子量之间的转换•选择已知分子量且分子量分布为单分散性的聚合物作为标准样品，在相同的条件下对标准样品进行GPC测试，得到淋出体积。以logM对Ve作图，可以得到一条直线——分子量-淋出体积标定曲线。直线方程为：logM=A–BVeA、B均为常数能否用一种聚合物的标准样品制定出一条对各种聚合物都普遍适用的标定曲线？Yes!!!对于不同的聚合物，只要它们在溶液中的流体力学体积相同，其[η]M值就相同。实验结果也发现：对不同的聚合物样品，以log[η]M对Ve作图，得到的曲线是重叠在一起的。因此可以用PS标准样品的log[η]M对Ve作图，制备出适用于各种聚合物的普适标定曲线。GPC光谱图1、是不是所有的高聚物都适合做GPC？聚丙烯酰胺PAM，对一般的色谱柱，PAM往往与柱填料发生键合，造成无法按照排阻体积来分离样品。此时，只能选择粘度法分析粘均分子量、用场流仪FFF来分析分子量分布。2、一些PDMAA(聚N，N-二甲基丙烯酰胺)的聚合物，光散射得到的重均分子量在100万到1000万之间，但是做GPC没有任何信号，请问有可能是什么原因造成的？溶剂为THF，浓度约10mg/mL，柱温35度，柱量程1万到1000万，进柱前过了0.45微米的聚四氟乙烯(PTFE)膜。检测器为示差折光。可能原因：•1、样品被过滤膜堵住了，或者吸附上了；2、样品与溶剂的折光过于接近；3、样品与柱子有吸附；4、检测器出问题了。3、GPC的溶剂峰到底是怎么形成的呢?B、如果样品溶解用溶剂若于淋洗液不同，由于所含杂质不同，导致折光指数差值,则出现溶剂峰C、可能是因为样品中的单体等小分子影响，也可能是样品在溶解过程中，溶剂（特别是THF）见光氧化造成的差异。A、出现的负峰一般是溶剂峰，因为溶剂在示差折光检测器上也有响应4、样品浓度问题•从理论上说，GPC样品的浓度，应该越低越好。因为当样品浓度过高的时候，会影响聚合物分子结构的舒展程度，也就可能影响到样品分子的色谱行为。但是从灵敏度的角度而言，太低的浓度，可能会影响到样品的检出。恰到好处一般5mg/mL5、数据处理问题淋出体积的确定——按正态分布函数处理，由峰两侧的拐点作曲线的切线，两切线交于O点，O点所对应的体积即为Ve。单分散性样品•1）把GPC曲线分割成与纵轴平行的n个长条，每条的宽度都相等，实际上相当于把样品分成了n个级分。•2）读出每个级分所对应的淋出体积V和基线至谱线之间的高度H。多分散性聚合物GPC谱图HVe3）由淋出体积从标定曲线上求出各级分所对应分子量M，并由H计算出各级分的重量分数：iiiiiHH/1)()(/)/(//iiiiiiiiniiiiiWMWMMHHMWWMHMHMWMThankyouforyourattention!