凝胶渗透色谱简介

凝胶渗透色谱简介

1. 凝胶渗透色谱的简单回顾

凝胶渗透色谱[GPC（Gel Permeation Chromatography）][也称作体积排斥色谱(Size Exclusion Chromatography)]是三十年前才发展起来的一种新型液相色谱，是色谱中较新的分离技术之一。利用多孔性物质按分子体积大小进行分离，在六十年前就已有报道。Mc Bain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。而对于有机溶剂体系的凝胶渗透色谱来说，首先需要解决的是制备出适用于有机溶剂的凝胶。二十世纪60年代J.C.Moore在总结了前人经验的基础上，结合大网状结构离子交换树脂制备的经验，将高交联度聚苯乙烯凝胶用作柱填料，同时配以连续式高灵敏度的示差折光仪，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技术。

2. 凝胶渗透色谱的应用

三十多年来，凝胶渗透色谱的理论、实验技术和仪器的性能等方面有了突飞猛进的发展。尤其是随着新型柱填料的诞生、高效填充柱的出现(目前其理论塔板数已超过10000/米)以及计算机的普及，凝胶渗透色谱在工业、农业、医药、卫生、国防、宇航以及日常生活的各个领域得到了广泛的应用。特别是近年来，随着各种高分子材料的问世，人们对高分子科学的不断探索，高聚物的分子量及其分布的测定显得尤为重要，成为科研和生产中不可缺少的测试项目之一。例如：常见的聚苯乙烯塑料制品，其分子量为十几万，如果聚苯乙烯的分子量低至几千，就不能成型；相反，当分子量大到几百万，甚至几千万，它又难以加工，失去了实用意义。科研和生产上通过控制高聚物的分子量及其分布宽度指数D(D=Mw/Mn)、分子量微分分布曲线、分子量积分分布曲线来生产出性能最佳的高聚物产品。另外，除了快速测定分子量及其分布以外，凝胶渗透色谱还广泛用于研究高聚物的支化度，共聚物的组成分布及高聚物中微量添加剂的分析等方面。如果配以在线的绝对分子量检测器（如：LALLS、Multi-Angle LS、Dual-Angle LS等），凝胶渗透色谱可以测定高聚物的绝对分子量。

凝胶渗透色谱作为一门新兴的科学，随着各种新型检测器的出现（如UV、FT-IR、LS、Viscometer等），它的应用范围也逐步从生物化学、高分子化学、无机化学等向其它领域渗透，成为化学领域内必不可少的分析手段。

二、凝胶渗透色谱的基本概念

1. 凝胶渗透色谱的分离机理

目前关于凝胶渗透色谱的分离机理存在着以下几种基本理论：1.立体排斥理论；2.有限扩散理论；3.流动分离理论。除上述理论外，尚有分子热力学理论和二次排斥理论等。由于应用立体排斥理论解释凝胶渗透色谱中的各种分离现象与事实比较一致，因此立体排斥理论已为人们普遍采用。即：它的分离基础主要依据溶液中分子体积（流体力学体积）的大小来进行分离。

凝胶渗透色谱的分离过程是在装有多孔物质为填料的色谱柱中进行的，一个填料的颗料含有许多不同尺寸的小孔（这些小孔具有一定的分布），这些小孔对于溶剂分子来说是很大的，它们可以自由地扩散出入。由于高聚物在溶液中以无规线团的形式存在，且高分子线团也具有一定的尺寸，当填料上的孔洞尺寸与高分子线团的尺寸相当时，高分子线团就向孔洞内部扩散。显然，尺寸大的高聚物分子，由于只能扩散到尺寸大的孔洞中，在色谱柱中保留的时间就短；而尺寸小的高聚物分子，几乎能够扩散到填料的所有的孔洞中，向孔内扩散的较深，在色谱柱中保留的时间就长。因此，不同分子量的高聚物分子就按分子量从大到小的次序随

着淋洗液的流出而得到分离。图1是高聚物分子和固定相颗粒间相互作用的示意图。图2是不同尺寸的高聚物分子分离过程的示意图。

图1.高聚物分子和固定相颗粒间相互作用图2.不同尺寸的高聚物分子分离过程

2. 凝胶渗透色谱谱图的构成

实验上，在色谱柱后面配以（通用型/选择型）浓度监测器，便可以记录出高聚物的GPC图，如图3所示。

图3 高聚物的GPC图

当聚合物样品的色谱图完成以后，经处理的数据，可作多方面的应用。通过观察色谱图可获得很多有用的信息。色谱图中不同的区域与聚合物样品中各成分有关，如果对高分子材料作一次全分析，就可以发现高分子材料的GPC谱图4中：A是高聚物的图谱；B是齐聚物的图谱；C是各种类型添加剂的图谱；D是低分子化合物杂质的图谱。

图4 高分子材料全分析GPC谱图中各部分组成的示意图

3. 凝胶渗透色谱中几种常用平均分子量的定义

由于应用统计方法的不同，即使对同一个试样，也可以有许多不同种类的平均分子量。下面是四种最常用的平均分子量的定义。

式中：Ni：分子量为Mi的分子的个数

Wi：分子量为Mi的组分的重量

α：特性粘度－分子量方程中的常数

其中，数均分子量是按分子数目统计平均而得；重均分子量是按分子重量统计平均而得。这两种平均分子量的物理意义比较明确，而粘均分子量和Z均分子量的物理意义却不太明确。一般情况下，多分散样品的平均分子量有以下次序：

图5为高聚物四种平均分子量在GPC谱图中的示意图。

4. 高聚物多分散性的表征

高聚物的分子量分布是指样品中各种分子量组分在总量中所占的各自的分量，它可以用一条分布曲线或一个分布函数来表示。分子量分布曲线有两种形式：1.用重量分数W对分子量作图的曲线叫做微分分布曲线；2.用累积重量分布对分子量作图的曲线叫做积分分布曲线。样品间分子量分布宽度的比较，最直接的方法是将实验所得到的分子量分布曲线作对比。还有一种更一般化且最常用的定量方法就是重均数均比，即：Mw/Mn。目前实验上能够合成的"单分散"样品、一般多分散样品、分子量分布比较宽的样品的Mw/Mn值如表1所示。

表1.几种合成高聚物的Mw/Mn值

图6是样品的GPC图及样品的分子量分布的微分分布曲线、积分分布曲线的示意图。

图6.GPC谱图、微分分布曲线、积分分布曲线示意图

5. 高聚物的分子量及其分布的测定

用凝胶渗透色谱测定高聚物的分子量及其分布是种相对的测试方法。首先要制取适合被测样品的logM-Ve标定线（工作曲线）。目前人们制定标定线比较常用的方法主要是以下两种：〖1〗.单分散标样制定标定线

所谓单分散标准样品是指高聚物的Mw/Mn值在1.05~1.10以内。此方法类似于其它化学分析上的工作曲线法。它的前提是能够获得一系列（不同分子量）被测样品的单分散标样，用这些单分散标样来制得logM-Ve标定线；然后，以此来测定样品。图7所示为单分散标样的校正线绘制过程示意图。

图7 单分散标样的校正线

〖2〗.普适校正法

这种方法是用流体力学体积[η]·M作为通用校正参数，也被称作普适校正法。不同高聚物在同样实验条件下进行凝胶色谱的实验，若淋洗体积Ve相同，则这两个高聚物的流体力学体积相等。即：

[η]1·M1=[η]2·M2

上式中K1、K2、α1、α2在固定条件下是常数，只要知道两种高聚物在该条件下的参数K1、α1及K2、α2值，就可由第一种高聚物（标准样品）的logM-Ve标定线，应用③式直接求出第二种高聚物（被测样品）的logM-Ve标定线。目前，人们普遍采用市售的单分散聚苯乙烯（PS）标样来作为第一种高聚物，然后查取（或采用其它的实验方法测得）聚苯乙烯标样及被测样品在测定条件下的K值（K1、K2）和α值（α1、α2），经过上述转换便可求出被测样品的分子量。目前由于计算机的引进，上述转换可在测定样品的同时由GPC软件实行自动转换。

除上述两种常用的方法外，还有，窄分布的高聚物级分订定的标定线；渐近试差法订定的标定线；无扰均方末端距h02用作通用校正参数；高分子链有扰均方末端距h2用作通用校正参数等。

三．凝胶渗透色谱仪的基本结构

简单地说，凝胶渗透色谱仪由以下四部分构成：1.输液系统（包括溶液储存器、输液泵。进样器等），2.色谱柱系统（包括柱温控制箱），3。检测器（RI、UV等），4.数据收集及数据处理系统（包括模数转换器、计算机、打印机/绘图仪等）。其流程图如图8所示。

图8.凝胶渗透色谱仪的流程图

（图中：-：液路，……：电路）

总之，大量的数据证明，任何材料的宏观性能都与其微观结构有着密切的联系。高聚物的分子量及其分子量分布是高聚物结构中两个重要的参数。凝胶渗透色谱技术的发展，大大推动

了高聚物分子量、分子量分布与其性能间关系的研究，同时，GPC已成为分离分析科学家族中不可缺少的一名成员。

凝胶渗透色谱(GPC)自六十年代问世以来，发展异常迅速。迄今为止，在高聚物分子量及其分布的测定方法中，GPC是其中最为成功的方法。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。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。综合目前标定曲线的订定方法，大致可分为直接标定法和间接标定法两大类(见表1)。

表1. GPC的标定方法

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。在上述所有标定方法中，该标定方法最为简单明了，但是，由于高聚物试样的多样性，不是每种高聚物都可制得窄分布的标样。目前窄分布标样的品种仍然为数很少，较易制备的窄分布标样有：聚苯乙烯(PS)、聚丁二烯(PB)等, 其它高聚物及尤其共聚物则很难制得窄分布的标样，或即使制得一定数目的标样，但因标样的分子量范围较窄无法覆盖试样的分离范围而无法准确测定试样的分子量。可见，该方法的应用有一定的局限性。

2. 窄分布高聚物级分标定法

尽管窄分布标样标定法具有局限性，但由于该法简单、直观且准确性较高，所以在条件允许的情况下，人们采用窄分布高聚物级分代替窄分布标样来建立标定线以此表征高聚物的分子量及其分布。通常采用沉淀分级法或溶解分级法[10]得到分布较窄的高聚物级分，这种高聚物级分的分布宽度指数D通常在1.4～1.5之间，所订定的标定线可以很好地满足试样测定的需要。然而，一方面由于制备窄分布高聚物级分的操作繁杂、费时，另一方面，对共聚物来说，由于分子量及组成之间的相互影响，而无法得到窄分子量分布或窄组成分布的共聚物级分。可见，该法在共聚物分子量的表征方面存在有很大的局限性。

3. 宽分布标样标定法

由于窄分布标样标定法、窄分布高聚物级分标定方法受到样品来源的限制，Hamielec首先提出用宽分布标样来订定GPC的标定线，该法实际上是渐近较正法的一种。它的最大优点是无需窄分布标样(或级分)，而且所需宽分布标样的数量少。因此，在宽分布高聚物的测定中，该法被越来越多的色谱工作者所采用。然而，在采用两点线性校正时，只有当标样与试样的分子量及分子量分布相似的情况下，测定结果才有好的准确性。可见，该方法的应用在一定程度上存有局限性。

4. 无扰和有扰均方末端距通用参数标定法

众所周知，高聚物在溶液中以无规线团的形式存在，即呈现链状结构，这种链的卷曲程度可以用高聚物分子链两端点间的直线距离(几纳米至几十万纳米不等)-末端距h来衡量。高聚物分子链卷曲越厉害，末端踞越短。末端距是一个统计平均值，通常用它的平方的平均值－均方末端距来表示。

由于同高聚物分子的体积密切相关，如果不考虑高聚物与溶剂分子之间的相互作用，则此时的均方末端距称之为无扰均方末端距，以表示；但在实际的高聚物溶液中，高聚物分子链与溶剂分子之间存在着相互作用，这种相互作用将影响高聚物分子链的构象，改变高聚物分子线团的尺寸，因而使高分子链的无扰均方末端距变成了有扰均方末端距，把高聚物与溶剂分子间的相互作用考虑在内的均方末端距称之为有扰均方末端，以表示。

高聚物分子链和溶剂分子之间相互作用的情况相当复杂，由于溶剂体系、温度、压力及GPC 分离条件等因素的影响，高聚物分子链两端点间的统计平均距离很难反映末端距的真实情况。因此用作为GPC的通用校正参数时，会给标定结果带来较大的误差。一般只有当两种高聚物的Mark-Houwink方程式[η]=KMa中的α值极为接近时，该法才有其通用性。在实际使用时，该法受到很大的限制，目前已很少有人应用。

5. 普适标定法

普适标定法又叫通用标定法。当待测样品与订定标定曲线所用的标样化学结构不同时，该标定曲线不在适合测定待测样品的分子量和分布。GPC是按分子尺寸的大小来分离高聚物，对于不同类型的高聚物，虽然其分子量相同，但分子尺寸并不一定相同。人们的研究发现，若用高聚物分子在溶剂中的实际尺寸参数来代替M对Ve作图，就可实现用少数特定标样所作的标定线来满足其它类型高聚物的测定。Grubisic等人以大量的实验事实证明以高聚物的流体力学体积[η]·M作为GPC的通用标定参数具有极为广阔的通用性。只要知道标样及试样在测定条件下的K、α参数值，就可以将标样所订定的标定线转换成待测试样的标定线，从而计算试样的分子量及分布。由于该法的通用性极广，所以在缺少标样或窄分布级分试样的情况下，普适标定法是目前使用最多的方法。但是，普适标定法并不是万能的，它的应用同样是有条件的，并不是所有的高聚物都适合普适标定。只有那些在进行GPC分离时遵从体积排除机理的高聚物，才适合普适标定。否则，普适标定的结果不可靠。普适标定对一些分子形态差异较大的支化高聚物、接枝共聚物、线形或无规线团形及刚性高聚物等均能适用。对具有长支链的高聚物分子，普适标定在一定程度上已经有了保留；对于棒状刚性高聚物来

说，目前还没有足够的证据来证明普适标定对它们的适用性。因此在对具体的高聚物采用普适标定时，必需注意它们各自构型的特点。大量的实验结果证明，某些高聚物不符合普适标定。可见，对于某些未知体系或某些未经证明符合普适标定的高聚物试样，不可轻易采用普适标定。

6. 渐近校正法

由于许多高聚物不满足普适标定的条件, 或者待测试样是否适合普适标定未知, 由此使得该高聚物分子量的表征存在很大困难。一些学者采用渐近校正法来解决上述问题。渐近校正法是一种数学试差法，它既不需要窄分布的高聚物标样，也不需要窄分布的高聚物级分。只要用2～3个有代表性的不同分子量的聚合物样品，就可制定出GPC的标定线。由于很多聚合物的重均分子量(-- )和数均分子量( )能通过光散射法、VPO法或渗透压法及端基测定法得到，这些特定样品("标样")绝对分子量的获得为渐近校正法的建立提供了必要的基本条件。利用两个或两个以上已知或的试样对GPC进行标定，依据定义法计算待测试样的或。渐近校正法是建立在绝对法获得"标样"的分子量基础之上的，由此可见，绝对法测定结果的准确度将直接影响到GPC的测定结果。

渐近校正法又称试误法、尝试法或逐步逼近法。目前，应用较普遍的是两点渐近校正法。但该法的准确性对所选两点有很强的依赖性。为了消除上述因素的影响，采用多点法校正，由于数据点的增多，将会进一步提高计算的准确度。但是该法目前尚无商品化的软件，只能自己编写软件来处理数据。

除上述标定法外，还有Q因子标定法，但目前已很少使用。

GPC凝胶渗透色谱理论和应用

GPC、NMR测定超支化聚合物理论及运用 GPC凝胶渗透色谱 凝胶渗透色谱自20世纪60年代问世以来，在高聚物分子量及分子量分布测试中得到了广泛的应用。以往有关GPC在聚丙烯腈共聚物分析方面的工作，一般采用普适校正法[ ]和渐进法[2]对凝胶色谱柱进行校正。普适校正法和渐进法需要一系列的标样，而聚丙烯腈的标样系列很难得到。如果制备聚丙烯腈共聚物标样则需要耗费大量的时间和精力。宽分布校正法[卜I]可以采用单一宽分布标样对色谱柱进行标定，这种方法在分析难以制备标样的共聚物时，显示出很大的优越性。Purdon[6]认为，宽分布校正法只有在标样与待测样品分子量相近时结果较为准确，而标样与待测样品分子量相差较大时结果误差很大。在本试验中应用宽分布校正法时，比较了扣除色谱峰扩展效应前后的测试结果，数据表明，在应用宽分布校正法校正色谱柱时，必须扣除色谱峰扩展效应的影响才能得到较为准确的结果。Purdon的测试结果不准确，是因为没有扣除色谱峰扩展效应。本法在生产线上聚丙烯腈分子量监测中得到了实际应用，结果满意。 GPC凝胶渗透色谱（缩写：Gel Permeation Chromatog-raphy ），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。

凝胶色谱法

凝胶色谱法 添加摘要 凝胶色谱法又叫凝胶色谱技术，是六十年代初发展起来的一种快速而又简单的分离分析技术，由于设备简单、操作方便，不需要有机溶剂，对高分子物质有很高的分离效果。凝胶色谱法又称分子排阻色谱法。 凝胶色谱法主要用于高聚物的相对分子质量分级分析以及相对分子质量分布测试。目前已经被生物化学、分子生物学、生物工程学、分子免疫学以及医学等有关领域广泛采用，不但应用于科学实验研究，而且已经大规模地用于工业生产。 凝胶色谱法-分类 根据分离的对象是水溶性的化合物还是有机溶剂可溶物，又可分为凝胶过滤色谱（GFC ）和凝胶渗透色谱（GPC ）。 凝胶过滤色谱一般用于分离水溶性的大分子，如多糖类化合物。凝胶的代表是葡萄糖系列，洗脱溶剂主要是水。 凝胶渗透色谱法主要用于有机溶剂中可溶的高聚物 (聚苯乙烯、聚氯已烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等) 相对分子质量分布分析及分离，常用的凝胶为交联聚苯乙烯凝胶，洗脱溶剂为四氢呋喃等有机溶剂。 凝胶色谱不但可以用于分离测定 高聚物的相对分子质量和相对分子质量分布，同时根据所用凝胶填料不同，可分离油溶性和水溶性物质，分离相对分子质量的范围从几百万到100以下。 近年来，凝胶色谱也广泛用于分离小分子化合物。化学结构不同但相对分子质量相近的物质，不可能通过凝胶色谱法达到完全的分离纯化的目的。

凝胶渗透色谱技术原理 凝胶色谱法-分子筛效益 一个含有各种分子的样品溶液缓慢地流经凝胶色谱柱时，各分子在柱内同时进行着两种不同 的运动：垂直向下的移动和无定向的扩散运动。大分子物质由于直径较大，不易进入凝胶颗 粒的微孔，而只能分布颗粒之间，所以在洗脱时向下移动的速度较快。小分子物质除了可在 凝胶颗粒间隙中扩散外，还可以进入凝胶颗粒的微孔中，即进入凝胶相内，在向下移动的过 程中，从一个凝胶内扩散到颗粒间隙后再进入另一凝胶颗粒，如此不断地进入和扩散，小分 子物质的下移速度落后于大分子物质，从而使样品中分子大的先流出色谱柱，中等分子的后 流出，分子最小的最后流出，这Array种现象叫分子筛效应。具有多孔 的凝胶就是分子筛。 各种分子筛的孔隙大小分布有一 定范围，有最大极限和最小极限。 分子直径比凝胶最大孔隙直径大 的，就会全部被排阻在凝胶颗粒 之外，这种情况叫全排阻。两种 全排阻的分子即使大小不同，也 不能有分离效果。直径比凝胶最 小孔直径小的分子能进入凝胶的 全部孔隙。如果两种分子都能全 部进入凝胶孔隙，即使它们的大 小有差别，也不会有好的分离效 果。因此，一定的分子筛有它一 定的使用范围。 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

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。这样经过一定长度的色谱柱分离后，不同相对分子质量的物质就被区分开了，相对分子质量大的在前面流出（其淋洗时间短），相对分子质量小的在后面流出（淋洗时间长）。从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

J2 Scientific GPC凝胶渗透色谱操作指导

J2 Scientific GPC凝胶渗透色谱操作指南 应用部分 在您阅读本指南之前，最好先熟悉仪器的操作，并已经掌握<软件中文操作手册>中的内容。本指南旨在帮助新用户掌握仪器的维护，方法建立及简单的故障排除，北京绿绵巨贸科贸有限公司对此指南保留全部权力，任何未经允许的复制、转载及其他以赢利为目的的商业行为均构成对本公司的侵权。 凝胶渗透色谱原理简介 Accuprep系统结构及工作框图 注意事项 如何建立适合我的应用的方法 GPC柱的维护和重新装填 如何备份数据 常见故障分析

凝胶渗透色谱原理简介 凝胶渗透色谱，简称GPC，是一项比较传统的分离技术，GPC的柱子由化学惰性的中空小球组成，利用空间排阻的原理对样品进行分离，详见下图： 小分子通过填料“球”中的孔大分子不能从孔中通过 由于小分子化合物会从填料的孔中穿过，而大分子从填料周围的空间穿过，会造成小分子与大分子之间的行程差距，这样大分子与小分子会先后从柱中馏出，起到分离的作用。由于这一分离技术不受样品极性的影响，所以对于色谱用户来说，是一种非常有效解决色谱柱不能分开的样品的手段，尤其是对于脂肪类，蛋白及色素类大分子干扰物，这些物质对于色谱柱，进样口来说非常危险，而在生物源样品当中的含量一般又比较高，那么在进行样品分析之前进行一步GPC净化就显得非常必要了。

Accuprep 系统结构及工作框图 Accuprerp TM 是由美国J2 Scientific 公司生产的凝胶渗透样品净化系统，早在上世纪80年代就引入中国，目前其产品型号主要有手动AccuPrepJr 和自动AccuPrep 两种，在2005年该公司又推出了新型的Accuprerp TM MPS 系统，体积进一步小型化，并能整合计算机及在线浓缩，SPE 等多种技术，更加趋于成熟。由于目前大家采购这一仪器主要是为了提高效率，本指南将重点放在对自动仪器的介绍方面。 一台完整的GPC 系统包括几个部分：触摸屏，控制模块，输送泵，检测器，自动进样器和软件部分。 让我们先来认识一下仪器各部分： AccuPrep MPS 自动系统 Accuprerp TM 自动系统 Accuprerp TM 手动系统 AccuPrep MPS +AccuVap GPC 在线浓缩系统

凝胶渗透色谱(GPC)的原理及在样品前处理中的应用

体积排阻色谱SEC在样品前处理中，有着独特的作用，今天小编就带您一起探寻一下GPC 的原理，以及它在样品前处理中的出色应用，一起来学习吧！ 1.定义 体积排阻色谱法（Size exclusion chromatography，SEC）是利用多孔凝胶固定相的独特特性，而产生的一种主要依据分子尺寸大小的差异来进行分离的方法，它又称为空间排阻色谱法（Steric exclusion chromatography）。 2.分类 流动相：水；凝胶过滤色谱（GFC） 流动相：有机相；凝胶渗透色谱（GPC） 3.固定相 填料：多孔凝胶（软性凝胶和刚性凝胶）； 特点1：表面分布大小不一的小孔（如图） 特点2：凝胶颗粒间存在空隙 4.分离 特点1： 化合物按照分子量大小，分为小分子，中等分子、大分子。

小分子：能通过小孔、中孔、大孔、空隙； 中等分子：能通过中孔、大孔、空隙； 大分子：被排阻在外，只能通过填料空隙。 特点2： 分子量越小，越能通过更多不同的孔径的孔，分子量越大，只能通过一些较大孔径的孔，分子量足够大完全被排斥在外，而不能通过孔，只能通过填料间的空隙。 特点3： 能通过的孔越多，所走的距离越长，出峰越慢；能通过的孔越少，所走的距离越短出峰越快。 5.原理 基于分配理论：

6.确定分子量大小 如同色谱质谱的定量分析一样，通过标准曲线法来定量未知样品的分析物质的浓度。在GPC 中组分从柱中的洗脱体积（Ve）与分子量（M）存在对应关系lgM- Ve，我们可先通过配置好的已知分子量的化合物分子，进样后，在凝胶柱上存在对应的洗脱体积，来配制标准曲线，在相同色谱条件下，未知的物的分子量，可以通过其洗脱体积，在准曲线上找到对应的分子量。 A: 分子量为106，对应洗脱体积为V0 B：分子量为103 , 对应洗脱体积为V0+V P X: 未知物，对应的洗脱体积为V x，可求得其分子量大小 7.两个极限 极限一：排阻极限 如果要分离的物质，分子量足够大，比填料的最大孔径都大，所有分子都将被排斥。 极限二：渗透极限 如果要分离的物质，分子量足够小，比填料的最小孔径都小，所有分子都被渗透。

凝胶渗透色谱法

实验6 凝胶渗透色谱法 测定聚合物的分子量和分子量分布 聚合物分子量具有多分散性，即聚合物的分子量存在分布。不同的聚合方法、聚合工艺会使聚合物具有不同的分子量和分子量分布。分子量对聚合物的性能有十分密切的关系，而分子量分布的影响也不可忽视。当今高分子材料已向高性能化发展，类似分子量分布等高一层次的高分子结构的问题，越来越引起人们的重视。 自高分子材料问世以来，人们不断探索分子量分布的测定方法，直到60年代凝胶渗透色谱诞生，成为迄今为止最有效的分子量分布的测定方法。 一．实验目的 1.了解凝胶渗透色谱的原理； 2.了解凝胶渗透色谱的仪器构造和凝胶渗透色谱的实验技术； 3.测定聚苯乙烯样品的分子量分布。 二．实验原理 凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography，简称GPC）也称为体积排除色谱（Size Exclusion Chromatography，简称SEC）是一种液体（液相）色谱。和各种类型的色谱一样，GPC/SEC的作用也是分离，其分离对象是同一聚合物种不同分子量的高分子组份。当样品中不同分子量的各组份的分子量和含量被确定后，就可得到聚合物的分子量分布，然后可以很方便地对分子量进行统计，得到各种平均值。 一般认为，GPC/SEC是根据溶质体积的大小，在色谱中由于体积排除效应即渗透能力的差异进行分离。高分子在溶液中的体积决定于分子量、高分子链的柔顺性、支化、溶剂和温度，当高分子链的结构、溶剂和温度确定后，高分子的体积主要依赖于分子量。 凝胶渗透色谱的固定相是多孔性微球，可由交联度很高的聚苯乙烯、聚丙烯酸酰胺、

葡萄糖和琼脂糖的凝胶以及多孔硅胶、多孔玻璃等来制备。色谱的淋洗液是聚合物的溶剂。当聚合物溶液进入色谱后，溶质高分子向固定相的微孔中渗透。由于微孔尺寸与高分子的体积相当，高分子的渗透几率取决于高分子的体积，体积越小渗透几率越大，随着淋洗液流动，它在色谱中走过的路程就越长，用色谱术语就是淋洗体积或保留体积增大。反之，高分子体积增大，淋洗体积减小，因而达到依高分子体积进行分离的目的。基于这种分离机理，GPC/SEC 的淋洗体积是有极限的。当高分子体积增大到已完全不能向微孔渗透，淋洗体积趋于最小值，为固定相微球在色谱中的粒间体积。反之，当高分子体积减小到对微孔的渗透几率达到最大时，淋洗体积趋于最大值，为固定相微孔的总体积与粒间体积之和，因此只有高分子的体积居于两者之间，色谱才会有良好的分离作用。对一般色谱分辨率和分离效率的评定指标，在凝胶色谱中也沿用。 图16－1是GPC/SEC 的构造示意图，淋洗液通过输液泵成为流速恒定的流动相，进入紧密装填多孔性微球的色谱柱，中间经过一个可将样品送往体系的进样装置。聚合物样品进样后，淋洗液带动溶液样品进入色谱柱并开始分离，随着淋洗液的不断洗提，被分离的高分子组份陆续从色谱柱中淋出。浓度检测器不断检测淋洗液中高分子组份的浓度响应，数据被记录最后得到一张完整的GPC/SEC 淋洗曲线。如图16－2。 图16－1 GPC/SEC 的构造 淋洗曲线表示GPC/SEC 对聚合物样品依高分子体积进行分离的结果，并不是分子量分布曲线。实验证明淋洗体积和聚合物分子量有如下关系： e BV A M ?=ln 或 e V B A M log ''log ?= （16－1） 式中M 为高分子组分的分子量，A 、B （或A’、B’）与高分子链结构、支化以及溶剂温度等影响高分子在溶液中的体积的因素有关，也与色谱的固定相、体积和操作条件等仪器因素有关，因此（1）式称为GPC/SEC 的标定（校正）关系。（1）式的适用性还限制在色谱固定相渗透极限以内，也就是说分子量过高或太低都会使标定关系偏离线

凝胶渗透色谱法

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

凝胶渗透色谱概述

1. 凝胶渗透色谱的简单回顾 凝胶渗透色谱[GPC（Gel Permeation Chromatography）][也称作体积排斥色谱(Size Exclusion Chromatography)]是三十年前才发展起来的一种新型液相色谱，是色谱中较新的分离技术之一。利用多孔性物质按分子体积大小进行分离，在六十年前就已有报道。Mc Bain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。而对于有机溶剂体系的凝胶渗透色谱来说，首先需要解决的是制备出适用于有机溶剂的凝胶。二十世纪60年代J.C.Moore在总结了前人经验的基础上，结合大网状结构离子交换树脂制备的经验，将高交联度聚苯乙烯凝胶用作柱填料，同时配以连续式高灵敏度的示差折光仪，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技术。 2. 凝胶渗透色谱的应用 三十多年来，凝胶渗透色谱的理论、实验技术和仪器的性能等方面有了突飞猛进的发展。尤其是随着新型柱填料的诞生、高效填充柱的出现(目前其理论塔板数已超过10000/米)以及计算机的普及，凝胶渗透色谱在工业、农业、医药、卫生、国防、宇航以及日常生活的各个领域得到了广泛的应用。特别是近年来，随着各种高分子材料的问世，人们对高分子科学的不断探索，高聚物的分子量及其分布的测定显得尤为重要，成为科研和生产中不可缺少的测试项目之一。例如：常见的聚苯乙烯塑料制品，其分子量为十几万，如果聚苯乙烯的分子量低至几千，就不能成型；相反，当分子量大到几百万，甚至几千万，它又难以加工，失去了实用意义。科研和生产上通过控制高聚物的分子量及其分布宽度指数D(D=Mw/Mn)、分子量微分分布曲线、分子量积分分布曲线来生产出性能最佳的高聚物产品。另外，除了快速测定分子量及其分布以外，凝胶渗透色谱还广泛用于研究高聚物的支化度，共聚物的组成分布及高聚物中微量添加剂的分析等方面。如果配以在线的绝对分子量检测器（如：LALLS、Multi-Angle LS、Dual-Angle LS等），凝胶渗透色谱可以测定高聚物的绝对分子量。 凝胶渗透色谱作为一门新兴的科学，随着各种新型检测器的出现（如UV、FT-IR、LS、Viscometer等），它的应用范围也逐步从生物化学、高分子化学、无机化学等向其它领域渗透，成为化学领域内必不可少的分析手段。 二、凝胶渗透色谱的基本概念 1. 凝胶渗透色谱的分离机理 目前关于凝胶渗透色谱的分离机理存在着以下几种基本理论：1.立体排斥理论； 2.有限扩散理论； 3.流动分离理论。除上述理论外，尚有分子热力学理论和二次排斥理论等。由于应用立体排斥理论解释凝胶渗透色谱中的各种分离现象与事实比较一致，因此立体排斥理论已为人们普遍采用。即：它的分离基础主要依据溶液中分子体积（流体力学体积）的大小来进行分离。 凝胶渗透色谱的分离过程是在装有多孔物质为填料的色谱柱中进行的，一个填料

多角度激光光散射仪与凝胶渗透色谱联用技术

多角度激光光散射仪与凝胶渗透色谱联用技术 仪器组成： Wyatt DAWN HELEOS Ⅱ（十八角度激光光散射检测器） Wyatt ViscoStar Ⅱ(粘度检测器) Wyatt Optilab rEX （示差折光检测器） 配一套Waters 515单元泵和柱温箱。 检测原理： 光散射法是测定高分子物质重均分子量的绝对方法。高分子溶液可视为不均匀介质，当光通过它时，入射光的电磁波诱导高分子成为振荡偶极子，并产生强迫振动作为二次光源发出散射光。高分子溶液的散射光强度远远高于其溶剂，并且强烈依赖于高分子的分子量、链形态、溶液浓度、散射光角度和折光指数增量（dn/dc值）等基本参数，从而得到高分子物质的绝对分子量。 凝胶渗透色谱可将溶剂中的高分子物质按照分子量的大小依次洗脱出来。利用光散射仪与凝胶渗透色谱联用技术，除了可以得到物质的平均分子量，还可以测得不同的高分子物质的分布及其相应分子量大小，并且不需要使用结构相似的标准样品做标准曲线。在直接测定

高分子物质的绝对分子量的同时，由于联用了粘度检测器和示差折光检测器，还可得到特性粘数、均方根旋转半径等重要参数。 应用： 光散射强度与分子大小直接相关，凝胶渗透色谱能分离不同分子量大小的高分子物质，结合次两种特性，可得到许多重要信息，已经被广泛应用于高分子化学、生物化学等众多研究领域。 第一，高分子物质的分子量的测定。不需要标准品、校正曲线以及任何假设，即可直接求得高聚物、多糖、蛋白质等多种高分子物质的绝对分子量。测定范围广泛，可达103～107，且采用十八角度激光光散射检测器，准确度高。 第二，多组分高分子物质的平均分子量及其相应组分对应的绝对分子量的测定。不仅可以单机操作测定混合物质的平均分子量，还可结合凝胶渗透色谱分离技术，测定各个分子量不同的各个不同组分的绝对分子量。 第三，高分子物质的折光指数增量（dn/dc值）、均方根旋转半径（Rg）、第二维里系数（A2）等重要参数和重均分子量（Mw）、数均分子量（Mn）等多种不同分子量的测定，可得到分子的分枝程度等形态特征，研究高分子物质与溶剂的相互作用，研究高分子物质的聚合与降解作用等。 具体检测工作： 第一，化学品、药品的合成过程中的质量控制，通过测定分子量的变化，控制反应的进程与方向，确定药品的含量品质。例如，以某一高聚物为母体，在其上进行聚合反应，通过分子量的测定，控制反应的进行程度。 第二，食品生产过程中的质量控制。通过测定分子量的变化，控制反应的进程与方向，确定食品的品质。例如，在高蛋白牛奶中的蛋白质的分子量，当蛋白质过大时是不利于人体吸收的，通过测定其分子量，对食品的品质进行鉴定。 第三，医疗器材材料的降解聚合作用的研究。例如，聚乳酸被广泛应用于心血管支架、假牙的医学材料中，在医疗器材申报的过程中要求对其降解作用进行研究。 标准： 1、GB/T 21864-2008 聚苯乙烯的平均分子量和分子量分布的检测标准方法高效体积排 阻色谱法 2、GB/T 21863-2008 凝胶渗透色谱法(GPC) 用四氢呋喃做淋洗液 3、SH/T 1759-2007 用凝胶渗透色谱法测定溶液聚合物分子量分布

凝胶渗透色谱分析的工作原理

SEC/GPC 凝胶渗透色谱分析的工作原理 PS-OBG 用作尺寸排除色谱（size exclusion chromatography ，又称凝胶渗透，gel permeation chromatography ）测量大分子分子量时的标准样品。 首先介绍尺寸排除色谱（SEC/GPC ）的工作原理： 如图三所示，红色和紫色两种颗粒代表不同尺寸的两种高分子，蓝色月牙形颗粒代表色谱柱内的填料。通常色谱柱填料是经过设计的具有不同孔径的高分子凝胶珠。当红色和紫色的高分子进入色谱柱以后，以一定速度流动的流动相在不停地冲洗色谱柱的同时，带动高分子颗粒在色谱柱内的移动。当高分子与凝胶珠填料接触时，尺寸大的高分子不能进入凝胶珠填料的孔，如图三中红色的大分子。所以红色的大分子在流动相的冲洗下先流出色谱柱。而紫色的尺寸较小的高分子可以进入凝胶填料珠的小孔，好像暂时被填料保留住了一样，最后由于流动相不停的冲洗，紫色高分子也会流出色谱柱，但是流出的时间较红色分子长了很多。图三右下方给出红色高分子和紫色高分子的凝胶色谱图，横坐标为保留时间，可以看出红色高分子的保留时间明显小于紫色高分子，这说明红色高分子分子量较大，比紫色高分子先流出色谱柱。 色谱柱的工作原理告诉我们，尺寸排除色谱可以将尺寸不同的高分子按照保留时间分开。保留时间越小的高分子（也就是流经色谱柱需要时间越短的高分子）的分子量越大，相反，保留时间越大的高分子（也就是流经色谱柱需要时间越长的高分子）的分子量越小。

懂得了这个原理，我们就可以用SEC/GPC来测分子量了！ 但是，如何根据保留时间来确定高分子的分子量呢？也就是说，怎么将不同的保留时间与分子量一一对应起来呢？这时我们需要制定一条标准工作曲线。标准工作曲线的目的是建立保留时间和分子量的关系，当我们用SEC/GPC测定了一个未知的高分子，得到这个高分子的流出时间（保留时间），有了工作曲线，我们就可以很快知道这个未知高分子的分子量。 标准工作曲线的制定 标准工作曲线由一系列分布很窄，分子量已知的高分子标样做出，同时标样的结构和分子链的构象要与未知高分子尽可能的接近。 1．首先选用与被测样品类型相似的单分散性(d≤1.1)标样。先用其他方法精确测定其绝对分子量（百特纯使用激光光散射的方法测得PS-OBG的绝对分子量）。 2．然后将PS-OBG标样进行SEC/GPC分析，得到每个窄分布标样的峰位淋洗体积(V e),也就是每个标样在色谱柱内的保留时间 流速。 3．以V e为X轴，logM为Y轴作图，这样就可以得到校正曲线。 式中,A,B为常数，A表示排斥极限, B表示渗透极限4．将待测高分子进行SEC/GPC分析，得到待测高分子的峰位淋洗体积V’。 在标准曲线上将V’推回Y轴得到logM’，此M’即为待测高分子的分子量。 百特纯大分子（武汉）科技有限公司是由供职于加拿大联邦政府农业部国家实验室科学家及其他投资人共同创办。目前主要从事碳水化合物大分子领域新品研发及应用。百特纯的目标是向高等研究单位、院校提供高质量、高纯度、高均一性（极窄分子量分布），特定结构的医药及功能性碳水化合物大分子标准品及凝胶色谱标样,燕麦葡聚糖标样,1%精制燕麦OBG水溶液。

凝胶渗透色谱

凝胶渗透色谱 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） [编辑本段] 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。对于这种可以使用普适校正原理。 1.2.1.普适校正原理:由于GPC对聚合物的分离是基于分子流体力学体积，即对于相同的分子流体力学体积，在同一个保留时间流出，即流体力学体积相同。 两种柔性链的流体力学体积相同： [η]1M1=[η]2M2

凝胶渗透色谱正确选择检测器的重要性

凝胶渗透色谱正确选择检测器的重要性 作者：Stephen Ball, 马尔文仪器纳米颗粒及分子表征产品市场经理 凝胶渗透色谱分析法或尺寸排除色谱法（GPC/SEC）是高分子、大分子和蛋白质常用的主要分析手段，其中最主要的原因是它能对分子量和分子量分布数据进行定量表征。人们通常将上述分析方法分 为两步。第一步：利用含有适当特性微孔填充材料的色谱柱对溶解样品按照分子大小/体积进行分离；第二步：利用适当的检测仪器对被分离的样品进行分析。本文中，来自马尔文仪器的产品市场经理Stephen Ball将向您阐述可以采用的检测器技术及其提高分析效率的潜在可能。 GPC/SEC系统的传统配置为：采用单个折光指数 (RI) 检测器对浓度进行测量，在这种配置下，利用 参照校准数据可以得到相对分子量分布数据。这对某些常见的高分子材料和/或质量控制比较适合， 但分析者越来越多地倾向于采用具有如下特点的多检测仪组合GPC/SEC 系统： ?无需色谱柱校准即可取得所有材料的绝对数据， ?极大提高数据处理效果 目前市面上有很多可用于GPC/SEC的检测仪。由于分析具有两阶段的特性，因此在选择合适的系统 时有很多问题需要考虑。完全一体化的单一检测器固然有优势，但我认为它与选择最佳检测仪组合解 决方案相比只能说是次优方案。对检测器的选择进行优化是一种既直接又高效的方法，具有较多优势，比如可以仅通过一次实验就获得能确定分子量、流体力学尺寸和分子结构的表征。 这就提出了一个问题：如何才能为以应用为基础发掘最佳的检测器系统？这个问题牵涉很广，但却为 我们初步了解不同检测器的优势提供了一个良好的契机。 首先从粘度计开始，它可以测量各种粘度参数，而对于聚合物溶液而言，它可以建立起与样品分子量 之间的关联。当与RI检测器一同使用时，粘度计可以实现普氏校准，系统无需再寻找与待测样品十 分接近的标准样品，同时也提高了分子量分布数据的完整性。粘度测量还可以确定结构方面的信息， 比如可以对聚合物分支进行定量分析。 接下来让我们来看看静态光散射检测器，它们可以对绝对分子量进行直接测量。由于市场上存在着各 种不同的检测仪，如LALS、RALS和 MALS，因此问题就开始变得复杂了。上述所有这些检测仪都 通过测量散射光的能量来得到分子量，但散射光能量随角度各不相同，比如，小角度光散射检测仪(LALS) 以7o的角度检测入射光线，直角光散射 (RALS) 以90o测量入射光线，此外还有多角度测量 光散射仪 (MALS)。

凝胶渗透色谱简介

凝胶渗透色谱简介 1. 凝胶渗透色谱的简单回顾 凝胶渗透色谱[GPC（Gel Permeation Chromatography）][也称作体积排斥色谱(Size Exclusion Chromatography)]是三十年前才发展起来的一种新型液相色谱，是色谱中较新的分离技术之一。利用多孔性物质按分子体积大小进行分离，在六十年前就已有报道。Mc Bain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。而对于有机溶剂体系的凝胶渗透色谱来说，首先需要解决的是制备出适用于有机溶剂的凝胶。二十世纪60年代J.C.Moore在总结了前人经验的基础上，结合大网状结构离子交换树脂制备的经验，将高交联度聚苯乙烯凝胶用作柱填料，同时配以连续式高灵敏度的示差折光仪，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技术。 2. 凝胶渗透色谱的应用 三十多年来，凝胶渗透色谱的理论、实验技术和仪器的性能等方面有了突飞猛进的发展。尤其是随着新型柱填料的诞生、高效填充柱的出现(目前其理论塔板数已超过10000/米)以及计算机的普及，凝胶渗透色谱在工业、农业、医药、卫生、国防、宇航以及日常生活的各个领域得到了广泛的应用。特别是近年来，随着各种高分子材料的问世，人们对高分子科学的不断探索，高聚物的分子量及其分布的测定显得尤为重要，成为科研和生产中不可缺少的测试项目之一。例如：常见的聚苯乙烯塑料制品，其分子量为十几万，如果聚苯乙烯的分子量低至几千，就不能成型；相反，当分子量大到几百万，甚至几千万，它又难以加工，失去了实用意义。科研和生产上通过控制高聚物的分子量及其分布宽度指数D(D=Mw/Mn)、分子量微分分布曲线、分子量积分分布曲线来生产出性能最佳的高聚物产品。另外，除了快速测定分子量及其分布以外，凝胶渗透色谱还广泛用于研究高聚物的支化度，共聚物的组成分布及高聚物中微量添加剂的分析等方面。如果配以在线的绝对分子量检测器（如：LALLS、Multi-Angle LS、Dual-Angle LS等），凝胶渗透色谱可以测定高聚物的绝对分子量。 凝胶渗透色谱作为一门新兴的科学，随着各种新型检测器的出现（如UV、FT-IR、LS、Viscometer等），它的应用范围也逐步从生物化学、高分子化学、无机化学等向其它领域渗透，成为化学领域内必不可少的分析手段。 二、凝胶渗透色谱的基本概念 1. 凝胶渗透色谱的分离机理 目前关于凝胶渗透色谱的分离机理存在着以下几种基本理论：1.立体排斥理论；2.有限扩散理论；3.流动分离理论。除上述理论外，尚有分子热力学理论和二次排斥理论等。由于应用立体排斥理论解释凝胶渗透色谱中的各种分离现象与事实比较一致，因此立体排斥理论已为人们普遍采用。即：它的分离基础主要依据溶液中分子体积（流体力学体积）的大小来进行分离。 凝胶渗透色谱的分离过程是在装有多孔物质为填料的色谱柱中进行的，一个填料的颗料含有许多不同尺寸的小孔（这些小孔具有一定的分布），这些小孔对于溶剂分子来说是很大的，它们可以自由地扩散出入。由于高聚物在溶液中以无规线团的形式存在，且高分子线团也具有一定的尺寸，当填料上的孔洞尺寸与高分子线团的尺寸相当时，高分子线团就向孔洞内部扩散。显然，尺寸大的高聚物分子，由于只能扩散到尺寸大的孔洞中，在色谱柱中保留的时间就短；而尺寸小的高聚物分子，几乎能够扩散到填料的所有的孔洞中，向孔内扩散的较深，在色谱柱中保留的时间就长。因此，不同分子量的高聚物分子就按分子量从大到小的次序随

Waters-1515-2414-凝胶渗透色谱(GPC)操作规程

Waters 1515-2414 凝胶渗透色谱（GPC）操作规程 一、溶剂和样品准备 1. 选择溶剂：尝试和选择对聚合物具有良好溶解性的THF或者DMF 作为溶剂； 2. 溶剂处理：采用溶剂过滤系统（真空抽滤）对色谱纯溶剂进行过滤和脱气处理； 3. 样品配制：选用处理后的溶剂配置待测样品溶液，样品体积≥4mL；样品浓度根据估算的分子量确定（Mw＝103～104，浓度为1.5～2mg/mL；Mw＝104～105，浓度为1～1.5mg/mL；Mw＝105～5 x 105，浓度为0.5～1mg/mL；Mw ＝5 x 105～106，浓度为0.1～0.5mg/mL；Mw＞106，浓度为0.05～ 0.1mg/mL）； 4. 样品溶解：提供足够时间使聚合物完全溶解（一般在室温下静止过夜）；注：可轻微摇动样品以促进溶解但不可剧烈摇动； 5. 样品过滤：样品溶解后，采用一次性微孔滤膜（孔径0.22μm）对样品溶液进行过滤，保存滤液待用； 注意：每个样品需要准备两个样品瓶（分别用于溶解样品和放置过滤后的溶液）和两个注射器（分别用于过滤和进样） 二、仪器启动 1. 将经过真空抽滤的溶剂倒入溶剂存贮瓶中； 2. 依次打开稳压电源－计算机－泵－柱温箱－示差折光检测器开关； 3. 启动Breeze软件，输入用户名Breeze；选择1515-2414系统，确定；

4. 在Breeze软件系统中点击运行样品－点击流量图标设置泵流速0.2mL/min，注意：设置变化时间为2min，即以0.1mL/min缓慢增加流速，使色谱柱所受压力缓慢变化； 5. 在示差折光检测器面板上，点击Temp oC设置温度40 oC （set/control）；再点击Home－Shift 1－显示Purge图标；此时示差检测器为Purge流路，冲洗示差检测器的样品池及参比池；点击平衡系统/监视基线图标－调用PS-purge方法－点击平衡/监视器，监控基线；Purge时间为10h； 6. 10h后（此时基线已稳定），在运行样品界面点击设置泵流速1mL/min（设置变化时间8min，以0.1mL/min缓慢增加流速），平衡0.5h； 7. 在示差折光检测器面板上，点击Shift 1，取消Purge（回到正常测样流路），平衡3～5min；再依次点击Diag－Optimize LED(16~17正常) －Enter－Home； 三、样品测试 1. 点击Breeze软件系统中的单进样图标－输入待测样品名－选择功能（宽分布进样）－选择方法组PS－输入进样体积（20μL）及样品测试时间（45min）－点击单进样，准备进样；此时窗口显示等待进样； 2. 选用1mL注射器，安装色谱专用平头针头，采用过滤后样品溶液润洗进样注射器后，再抽取过滤后的样品溶液；将针口朝上排出气泡（注意针头不要有液珠，否则会污染进样口，必要时用镜头纸擦拭）；将进样阀门拨到Inject位置（即垂直状态），将进样注射器插入进样器内并插到底（不用过于用劲），进样；进样结束后迅速将进样阀门拨到Load位置；此时窗口显示进样正在运行；注意：进样结束后，使用抽滤后的溶剂及时清洗针头； 3. 到设定的运行时间后，仪器自动停止数据采集，此时窗口显示单进样结束；20min后，按步骤1和2进下一个样品；

凝胶渗透色谱

凝胶渗透色谱 1. 凝胶渗透色谱的简单回顾 凝胶渗透色谱[GPC（Gel Permeation Chromatography）][也称作体积排斥色谱(Size Exclusion Chromatography)]是三十年前才发展起来的一种新型液相色谱，是色谱中较新的分离技术之一。利用多孔性物质按分子体积大小进行分离，在六十年前就已有报道。Mc Bain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。而对于有机溶剂体系的凝胶渗透色谱来说，首先需要解决的是制备出适用于有机溶剂的凝胶。二十世纪60年代J.C.Moore在总结了前人经验的基础上，结合大网状结构离子交换树脂制备的经验，将高交联度聚苯乙烯凝胶用作柱填料，同时配以连续式高灵敏度的示差折光仪，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技术。 2. 凝胶渗透色谱的应用 三十多年来，凝胶渗透色谱的理论、实验技术和仪器的性能等方面有了突飞猛进的发展。尤其是随着新型柱填料的诞生、高效填充柱的出现(目前其理论塔板数已超过10000/米)以及计算机的普及，凝胶渗透色谱在工业、农业、医药、卫生、国防、宇航以及日常生活的各个领域得到了广泛的应用。特别是近年来，随着各种高分子材料的问世，人们对高分子科学的不断探索，高聚物的分子量及其分布的测定显得尤为重要，成为科研和生产中不可缺少的测试项目之一。例如：常见的聚苯乙烯塑料制品，其分子量为十几万，如果聚苯乙烯的分子量低至几千，就不能成型；相反，当分子量大到几百万，甚至几千万，它又难以加工，失去了实用意义。科研和生产上通过控制高聚物的分子量及其分布宽度指数D(D=Mw/Mn)、分子量微分分布曲线、分子量积分分布曲线来生产出性能最佳的高聚物产品。另外，除了快速测定分子量及其分布以外，凝胶渗透色谱还广泛用于研究高聚物的支化度，共聚物的组成分布及高聚物中微量添加剂的分析等方面。如果配以在线的绝对分子量检测器（如：LALLS、 Multi-Angle LS、Dual-Angle LS等），凝胶渗透色谱可以测定高聚物的绝对分子量。 凝胶渗透色谱作为一门新兴的科学，随着各种新型检测器的出现（如UV、FT-IR、LS、Viscometer等），它的应用范围也逐步从生物化学、高分子化学、无机化学等向其它领域渗透，成为化学领域内必不可少的分析手段。 二、凝胶渗透色谱的基本概念 1. 凝胶渗透色谱的分离机理 目前关于凝胶渗透色谱的分离机理存在着以下几种基本理论：1.立体排斥理论；2.有限扩散理论；3.流动分离理论。除上述理论外，尚有分子热力学理论和二次排斥理论等。由于应用立体排斥理论解释凝胶渗透色谱中的各种分离现象与事实比较一致，因此立体排斥理论已为人们普遍采用。即：它的分离基础主要依据溶液中分子体积（流体力学体积）的大小来进行分离。 凝胶渗透色谱的分离过程是在装有多孔物质为填料的色谱柱中进行的，一个填料的颗料含有许多不同尺寸的小孔（这些小孔具有一定的分布），这些小孔对于溶剂分子来说是很大的，它们可以自由地扩散出入。由于高聚物在溶液中以无规线团的形式存在，且高分子线团也具有一定的尺寸，当填料上的孔洞尺寸与高分子线团的尺寸相当时，高分子线团就向孔洞内部扩散。显然，尺寸大的高聚物分子，由于只能扩散到尺寸大的孔洞中，在色谱柱中保留的时间就短；而尺寸小的高聚物分子，几乎能够扩散到填料的所有的孔洞中，向孔内扩散的较深，

凝胶渗透色谱法测定聚合物的分子量分布

凝胶渗透色谱法测定聚合物的分子量分布合成聚合物一般是由不同分子量的同系物组成的混合物，具有两个特点：分子量大和同系物的分子量具有多分散性。目前在表示某一聚合物分子量时一般同时给出其平均分子量和分子量分布。分子量分布是指聚合物中各同系物的含量与其分子量间的关系，可以用聚合物的分子量分布曲线来描述。聚合物的物理性能与其分子量和分子量分布密切相关，因此对聚合物的分子量和分子量分布进行测定具有重要的科学和实际意义。同时，由于聚合物的分子量和分子量分布是有聚合过程的机理所决定，通过聚合物的分子量和分子量分布与聚合时间的关系可以研究聚合机理和聚合动力学。测定聚合物分子量的方法有多种，如粘度法、端基分析法、超离心沉降法、动态/静态光散射法和凝胶色谱法（GPC)对等；测定聚合物分子量分布的方法主要有三种： (1)利用聚合物溶解度的分子量依赖性，将试样分成分子量不同的级分，从而得到试样的分子量分布，例如沉淀分级法和梯度淋洗分级法。 (2)利用聚合物分子链在溶液中的分子运动性质得出分子量分布．例如：超速离心沉降法。 (3)利用聚合物体积的分子量依赖性得到分子量分布，例如：体积排除色谱法（或称为凝胶色谱法）。 凝胶色谱法具有快速、精确、重复性好等优点，目前成为科研和工业生产领域测定聚合物分子量和分子量分布的主要方法。 一、实验目的和要求 1、了解凝胶渗透色谱的测量原理，初步掌握GPC的进样、淋洗、接收、检测等操作技术。 2、掌握分子量分布曲线的分析方法，得到样品的数均分子量、重均分子量和多分散性指数。 二、实验装置与原理 1、分离机理 GPC是液相色谱的一个分支，其分离部件是一个以多孔性凝胶作为载体的色谱柱，凝胶的表面与部含有大量彼此贯穿的大小不等的空洞。色谱柱总面积Vt由载体骨架体积Vg、载体部孔洞体积Vi和载体粒间体积V0组成。GPC的分离机理通常用“空间排斥效应”解释。待测聚合物试样以一定速度流经充满溶剂的色谱柱，溶质分子向填料孔洞渗透，渗透几率与