GPC法测定聚合物分子量和分子量分布.ppt

凝胶渗透色谱（GPC）法测定聚合物分子量及分子量分布 主要内容 实验目的 实验原理 实验仪器 实验步骤 数据分析 思考题 实验报告要求 实验目的 1. 了解GPC法测定聚合物分子量及分子量分布的原理。 2. 了解Waters 1515/2414型凝胶渗透色谱仪的构造。 3. 掌握GPC法测定聚合物分子量及分子量分布的操作步骤。 4. 学会用Breeze软件分析聚合物的分子量和分子量分布。 数均分子量 （ ） 重均分子量（ ） Z 均分子量（ ） 粘均分子量（ ） 实验原理 聚合物的分子量的特点： 大且具有不均一性 (多分散性)。 根据统计方法不同，可分为： 聚合物分子量分布情况由多分散性系数表示： PDI = 聚合物分子量的测定方法： 端基分析法 渗透压法 光散射法 粘度法 超速离心法 GPC法 实验原理 聚合物分子量分布的测定方法： GPC法 凝胶渗透色谱（GPC）法是一种液相色谱法，是利用聚合物溶液通过填充有微孔凝胶的柱子把聚合物按照流体力学体积的不同进行分离的方法。 实验原理 实验原理 “排斥体积”理论：分子比凝胶颗粒内部孔径大的完全不能进入孔内，只能随流动相从颗粒间隙流出柱外；而较小的分子可以或多或少地进入凝胶颗粒中的小孔。因此，大分子流程短，淋洗体积小，小分子流程长，淋洗体积大。 图1 GPC分离过程示意图 示差折光检测器原理 实验原理 检测器的响应信号： R=Z(n-n0) 式中，Z为仪器常数，n为溶液的折射率，n0为溶剂的折射率。 任意一束光由一种介质射入另一种介质时，由于两种介质的折射率不同而发生折射现象。 图2 示差折光检测原理图 标准试样的校正曲线 校正曲线的测定： 用一系列已知分子量的单分散标准样对色谱柱进行标定。 实验原理 图3 GPC标准曲线示意图 分子量和淋洗体积或保留时间的关系如下： log M = A – BVe log M = b0+b1t+b2t2+b3t3 普适校正曲线 由于聚合物中能够制得标准样的聚合物种类不多，没有标准样的聚合物就不可能有校正曲线，因此需要进行普适校正。 各种不同聚合物的特性粘数[η]和分子量M的乘积，与Ve的关系非常规律，即用 log[η]M 对Ve作图得到一条直线，即普适校正曲线。 实验原理 实验中用聚苯乙烯标样测得该曲线，再通过[η]=KMα的方程K、α变换得到待测聚合物的校正曲线。 两个不同试样淋出体积相同 Ve1 = Ve2，则 [η]1M1 = [η]2M2 ， 推导出： 实验原理 实验仪器 图4 Waters 1515/2414型凝胶渗透色谱仪 泵 进样器 色谱柱 柱温箱 检测器 四氢呋喃THF 示差检测器 废液瓶 实验仪器 仪器构造 图5 仪器构造示意图 色谱柱和柱内填料 实验仪器 图6 色谱柱及填料 进样阀和定量原理 实验仪器 图7 进样阀和定量原理 实验步骤 流动相：色谱级四氢呋喃（THF）、真空脱气 样品准备： 1. 样品浓度：根据估算的分子量确定。 Mw＝103～104，浓度为1.5～2 mg/mL Mw＝104～105，浓度为1～1.5 mg/mL Mw＝105～5×105，浓度为0.5～1 mg/mL Mw＝5×105～106，浓度为0.1～0.5 mg/mL Mw＞106，浓度为0.05～0.1 mg/mL； 2. 样品溶解：完全溶解、室温静置过夜、不可超声 3. 样品过滤：有机相微孔滤膜（孔径0.22μm）过滤 实验步骤 操作步骤 进样测试 开机，平衡基线 停止测试，关机 检查流动相瓶中THF体积 数据分析 利用Breeze软件对数据进行处理，得到待测物的分子量和分子量分布曲线。 图8 样品的GPC曲线 思考题 色谱柱是如何将高聚物分级的？影响柱效的因素有哪些？ 本实验中校准曲线的线性关系，在色谱柱重装或换色谱柱时能否再使用？ 列出实验测定时某些可能的误差，对分子量的影响如何？ 同样分子量样品支化的和线性的分子哪个先流出色谱柱？ * *