岛津GPC基础知识及注意事项.ppt
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1、岛津GPC基础知识及注意事项 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望2 2GPC基础知识岛津国际贸易岛津国际贸易(上海上海)有限公司有限公司分析中心分析中心3ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited3 3SEC定义vSEC全称Size Exclusion Chromatography(体积排阻色谱,或者尺寸排阻色谱)vSEC定义: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
2、分离的液相色谱方法。4ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited4 4SEC分类v凝胶渗透色谱凝胶渗透色谱 (GPC)(GPC)v主要用于聚合物领域v以有机溶剂为流动相(氯仿,THF(四氢呋喃),DMF(二甲基甲先胺)v常用固定相填料:苯乙烯二乙烯基苯共聚物v凝胶过滤色谱凝胶过滤色谱 (GFC)(GFC)v主要用于生命科学领域v以水溶液为流动相v常用固定相填料:亲水性有机凝胶(葡聚糖,琼脂糖,聚丙烯酰胺等)5ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited5 5GPC用途v高聚物的分子量及其分
3、布是高聚物最基本的参数之一。高聚物的许多性质是与分子量有关的。例如冲击强度、模量、拉伸强度、耐热、耐腐蚀性都与高聚物的分子量和分子量分布有关。6ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited6 6GPCGPC分离原理分离原理v固定相是多孔填料,小分子样品可以进入孔径内部v样品与固定相之间无作用力v迁移时间不同孔穴孔穴填充物填充物颗颗粒粒大大中中小小样样品品7ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited7 7MW与RT之间的关系 Log (MW)排阻极限排阻极限渗透极限渗透极限GPC柱柱8Shi
4、madzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited8 8GPC术语v排阻极限排阻极限排阻极限是指不能进入凝胶颗粒孔穴内部的最小分子的分子量。所有大于排阻极限的分子都不能进入凝胶颗粒内部,直接从凝胶颗粒外流出,所以它们同时被最先洗脱出来。排阻极限代表一种凝胶能有效分离的最大分子量,大于这种凝胶的排阻极限的分子用这种凝胶不能得到分离。随固定相不同,排阻极限范围约在 400至60106之间。v渗透极限渗透极限能够完全进入凝胶颗粒孔穴内部的最大分子的分子量。在选择固定相时,应使欲分离样品粒子的相对分子质量落在在选择固定相时,应使欲分离样品粒子的相对分子质量落在固
5、定相的渗透极限和排阻极限之间。固定相的渗透极限和排阻极限之间。9ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited9 9平均分子量计算公式平均分子量计算公式数均分子量数均分子量 重均分子量重均分子量 Z均分子量均分子量Z+1均分子量均分子量Hi:峰高峰高 Mi:分子量:分子量Mw=S S Mi HiS S Hi Mn=S S HiS S(Hi/Mi)Mz=Mi 2HiS S Mi Hi Mz+1=Mi 3HiS S Mi 2Hi 10ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited1010平均分子量含
6、义平均分子量含义v数均分子量数均分子量 (Mn)(Mn)v拉力、抗冲击性拉力、抗冲击性v重均分子量重均分子量 (Mw)(Mw)v脆度脆度vZ Z 均分子量均分子量 (Mz)(Mz)v弹性、硬度弹性、硬度分布宽度指数分布宽度指数D(D(分散度分散度)=Mw/Mn)=Mw/Mn对于多分散试样对于多分散试样 Mn Mn Mw Mw MzMz11ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited1111高聚物多分散性表征v样品间分子量分布宽度的比较,最直接的方法是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。将实验所得到的分
7、子量分布曲线作对比。v分子量分布曲线有两种形式:分子量分布曲线有两种形式:v用累积重量分布对分子量作图的曲线叫做积分分布曲用累积重量分布对分子量作图的曲线叫做积分分布曲线。线。v用重量分数用重量分数W W对分子量作图的曲线叫做微分分布曲线;对分子量作图的曲线叫做微分分布曲线;v还有一种更一般化且最常用的方法就是重均数均还有一种更一般化且最常用的方法就是重均数均比,即:比,即:Mw/MnMw/Mn。12ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited1212测定聚合物分子量的方法测定聚合物分子量的方法v直接方法直接方法v渗透压方法(for Mn)v
8、光散射方法(for Mw)v粘度方法(for Mv)v超速离心方法(for Mz)v间接方法间接方法vGPC(for Mn,Mw and Mz)用标准品进样得到分子量校正曲线,间接算出聚合物样品的相对分子量。如和标准品结构不同,还需进行相应的计算才能得到聚合物样品自身的分子质量。13ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited1313为什么要用GPC方法v相对分子量分布(多分散性指数)对聚合物的性质有重要影响。v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
9、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。14ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited1414GPC系统配置泵泵进样进样器器色色谱谱柱柱柱温箱柱温箱检测检测器器THF,氯氯仿仿,DMF 示差示差检测检测器器需要GPC软件才可计算MW15ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited1515配置实例No.产产品品编编号号产产品名称品名称型号型号数量数量1 1228-45011-3228-45011-
10、38 8系系统统控制器控制器CBM-20AliteCBM-20Alite1 12 2228-45000-3228-45000-38 8输输液液单单元元LC-20ADLC-20AD1 13 3228-45018-3228-45018-32 2在在线线脱气机脱气机DGU-20A3DGU-20A31 14 4228-45041-228-45041-9191容器容器盘盘-1 15 5228-45228-45006006-3-38 8自自动进样动进样器器SIL-20ASIL-20A1 16 6228-4228-466066606-9696自自动进样动进样器用器用GPCGPC对应组对应组件件-1 17 7
11、228-45009-3228-45009-38 8柱温箱柱温箱CTO-20ACTO-20A1 18 8228-45095-3228-45095-38 8示差折光示差折光检测检测器器RID-10ARID-10A1 19228-20810-91228-20810-91色谱柱色谱柱GPC-80M110228-20812-91228-20812-91保护柱保护柱GPC-800P111223-056223-0567 71-91-92 2LCLC工作站工作站LCsolution SingleLCsolution Single1 112223-05655-9223-05655-92 2GPCGPC软软件件L
12、Csolution GPCLCsolution GPC1 116ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited1616GPC系统与常规HPLC系统区别v检测器检测器vGPC系统标配示差折光检测器v常规HPLC有多种检测器可选v梯度梯度vGPC系统是等度系统,并且用并联泵v常规HPLC可以是等度或者梯度v管路管路vGPC系统采用全不锈钢流路v常规HPLC用PEEK或者不锈钢流路v自动进样器针密封自动进样器针密封vGPC系统采用Vespel针密封,适用THF、氯仿、DMF等v常规HPLC用PEEK针密封17ShimadzuInternational
13、Trading(Shanghai)Co.Limited1717LCsolution GPC软件该 GPC 可选软件可在 LCsolution 上无缝地运行。作为 LCsolution 的一部分,此软件扩展了方法、数据和报告格式文件的功能,并可使用 LCsolution 的所有功能特性。特点:1)可以操作 GPC 与 LC 工作站2)对方法和数据文件的统一管理3)兼容多个系统和多个检测器(包括 PDA 检测器)4)同时输出色谱图报告和 GPC 计算结果5)可以根据控制样品进行保留时间的校准18ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited1818
14、GPCGPC色谱柱系列色谱柱系列vShim-pack GPC-80X for Shim-pack GPC-80X for THFTHFvShim-pack GPC-80XC for Shim-pack GPC-80XC for 氯仿氯仿vShim-pack GPC-80XD for Shim-pack GPC-80XD for DMFDMFv排阻极限排阻极限 (聚苯乙烯聚苯乙烯)v1.5x101.5x103 3(GPC-801),5x10(GPC-801),5x103 3(GPC-802),2x10(GPC-802),2x104 4(GPC-(GPC-8025),7x108025),7x104
15、 4(GPC-803),4x10(GPC-803),4x105 5(GPC-804),(GPC-804),4x104x106 6(GPC-805),4x10(GPC-805),4x107 7(GPC-806)(GPC-806),4x104x107 7(mixed gel(mixed gel,GPC-80M),2x10GPC-80M),2x108 8(GPC-807)(GPC-807)19ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited1919GPC色谱柱类型v普通凝胶柱普通凝胶柱v按照不同的排阻极限分成很多种型号(如GPC-80X)v每种排阻极限
16、的柱子使用同一种凝胶颗粒v在一段范围内校正曲线成线性v混合凝胶柱混合凝胶柱v一种型号(如GPC-80M)v使用混合凝胶颗粒v在较宽范围内校正曲线都成线性,可消除不同柱子串联时可能产生非线性校正曲线导致结果偏差的问题20ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited2020GPC色谱柱类型混合凝胶柱混合凝胶柱GPC-80M21ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited2121GPC色谱柱选择v按照样品所溶解的溶剂来选择柱子所属系列按照样品所溶解的溶剂来选择柱子所属系列vTHF、氯仿、DMFv必
17、须选择合适的溶剂来溶解聚合物v按照样品分子量范围来选择柱子型号按照样品分子量范围来选择柱子型号v样品分子量应该处在排阻极限和渗透极限范围内,并且最好是处在校正曲线线性范围内22ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited2222标样标样v聚苯乙烯聚苯乙烯(PS(PS,溶于各种有机溶剂,溶于各种有机溶剂)v聚甲基丙烯酸甲酯聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)(PMMA)v聚环氧乙烷聚环氧乙烷 (PEO(PEO,也叫聚氧化乙烯,溶于水,也叫聚氧化乙烯,溶于水)v聚乙二醇聚乙二醇(PEG(PEG,溶于水,溶于水)(PEO与PEG的碳链骨架相同,但是其合成原
18、料和封端不同,由于原料的性质,使其产物的分子量和结构都有一定的区别。PEO常是指一端为甲基封端,一端为羟基封端的聚环氧乙烷,而PEG一般是两端都是羟基封端的聚乙二醇。)23ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited2323校正曲线校正曲线v逐一注入聚合物标样以确定分子量与保留时间的关系逐一注入聚合物标样以确定分子量与保留时间的关系IDTimeMW114.797853000215.559380000316.239186000416.888100000517.47648000618.03223700718.49512200819.0055800
19、常用线性拟合或者三次方拟合24ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited2424GPC校正方法v窄分布标样校正法窄分布标样校正法v选用与被测样品同类型的单分散性(d1.1)标样,先用其他方法精确测定其平均相对分子质量,然后与被测样品在同样的条件下进行GPC分析。v普适校正法普适校正法v此法的优点是只要用一种高聚物(一般用窄分布聚苯乙烯)作标准曲线就可以测定其他类型的聚合物,但先决条件是2种高聚物的K和值必须己知。v渐进试差法渐进试差法(宽分布标样校正法宽分布标样校正法)v这种方法不需要窄分布样品,其标样可为13个不同相对分子质量的宽分布标样
20、(平均相对分子质量精确测量,Mw和Mn为已知),采用数学处理方法得到渐进试差法的校正曲线。25ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited2525窄分布标样校正法v要有要有5 5个以上的不同分子量的单分散标样来制作个以上的不同分子量的单分散标样来制作校正曲线校正曲线v样品最好与标样是相同的结构。样品最好与标样是相同的结构。v如果样品与标样结构完全一样,则结果不需再修正v如果样品结构与标样结构不一样,并且样品是单链结构,则可以用QF因子比来修正结果v如果样品结构与标样结构不一样,并且样品带有支链,则无法使用窄分布标样校正法26ShimadzuI
21、nternationalTrading(Shanghai)Co.Limited2626窄分布标样校正法窄分布标样校正法-分子量转换分子量转换vQFQF因子比因子比(RQF)(RQF)vQFQF定义:单位链长分子量定义:单位链长分子量v仅适用于单链聚合物仅适用于单链聚合物27ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited2727聚苯乙烯的聚苯乙烯的QFQFvQF=104/2.50=QF=104/2.50=41.541.5 -(CH-CH -(CH-CH2 2)n n-C C6 6H H5 5 单位链长的单位链长的MW=MW=104104v一个单位
22、长度为一个单位长度为 2.502.50 A.A.vC-C C-C 键长度约为键长度约为 1.54 A.1.54 A.vC-C-C C-C-C 键角度约为键角度约为 109109度度.v一个单位长度计算如下:一个单位长度计算如下:1.54 x sin(109/2)x 2=2.501.54 x sin(109/2)x 2=2.5028ShimadzuInternationalTrading(Shanghai)Co.Limited2828聚苯乙烯的聚苯乙烯的QFQFCCCC1091.54 A1.54 x sin(109/2)1.54 x sin(109/2)x 22.50 ACC29Shimadzu
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