GPC基础知识模板课件

1GPC基础知识国际贸易(上海)有限公司分析中心1GPC基础知识国际贸易(上海)有限公司2SEC定义SEC全称SizeExclusionChromatography(体积排阻色谱，或者尺寸排阻色谱）SEC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分离的液相色谱方法。2SEC定义SEC全称SizeExclusionChro3SEC分类凝胶渗透色谱(GPC)主要用于聚合物领域以有机溶剂为流动相(氯仿，THF，DMF)常用固定相填料：苯乙烯－二乙烯基苯共聚物凝胶过滤色谱(GFC)主要用于生命科学领域以水溶液为流动相常用固定相填料：亲水性有机凝胶(葡聚糖，琼脂糖，聚丙烯酰胺等)3SEC分类凝胶渗透色谱(GPC)4GPC用途高聚物的分子量及其分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。4GPC用途高聚物的分子量及其分布是高聚物最基本的参数之一。5GPC分离原理固定相是多孔填料，小分子样品可以进入孔径内部样品与固定相之间无作用力迁移时间不同孔穴填充物颗粒大中小样品5GPC分离原理固定相是多孔填料，小分子样品可以进入孔径内部6MW与RT之间的关系

Log(MW)排阻极限渗透极限GPC柱6MW与RT之间的关系Log(MW)排阻极限渗透极限G7GPC术语排阻极限 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60×106之间。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固定相的渗透极限和排阻极限之间。7GPC术语排阻极限8平均分子量计算公式数均分子量重均分子量Z均分子量Z+1均分子量Hi：峰高Mi：分子量Mw=SMiHiSHi

Mn=SHiS(Hi/Mi)Mz=ΣMi2HiSMiHi

Mz+1=ΣMi

3HiSMi2Hi

8平均分子量计算公式数均分子量Mw=SMiHiS9平均分子量含义数均分子量(Mn)拉力、抗冲击性重均分子量(Mw)脆度Z均分子量(Mz)弹性、硬度分布宽度指数D(分散度)=Mw/Mn对于多分散试样Mn＜Mw＜Mz9平均分子量含义数均分子量(Mn)10高聚物多分散性表征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。分子量分布曲线有两种形式：用重量分数W对分子量作图的曲线叫做微分分布曲线；用累积重量分布对分子量作图的曲线叫做积分分布曲线。还有一种更一般化且最常用的方法就是重均数均比，即：Mw/Mn。10高聚物多分散性表征样品间分子量分布宽度的比较，最直接的方11测定聚合物分子量的方法直接方法渗透压方法(forMn)光散射方法(forMw)粘度方法(forMv)超速离心方法(forMz)间接方法GPC(forMn,MwandMz) 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。11测定聚合物分子量的方法直接方法12为什么要用GPC方法相对分子量分布(多分散性指数)对聚合物的性质有重要影响。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。

12为什么要用GPC方法相对分子量分布(多分散性指数)对聚合13GPC系统配置泵进样器色谱柱柱温箱检测器THF,氯仿,DMF

示差检测器需要GPC软件才可计算MW13GPC系统配置泵进样器色谱柱柱温箱检测器THF,氯仿,14配置实例No.产品编号产品名称型号数量1228-45011-38系统控制器CBM-20Alite12228-45000-38输液单元LC-20AD13228-45018-32在线脱气机DGU-20A314228-45041-91容器盘-15228-45006-38自动进样器SIL-20A16228-46606-96自动进样器用GPC对应组件-17228-45009-38柱温箱CTO-20A18228-45095-38示差折光检测器RID-10A19228-20810-91色谱柱GPC-80M110228-20812-91保护柱GPC-800P111223-05671-92LC工作站LCsolutionSingle112223-05655-92GPC软件LCsolutionGPC114配置实例No.产品编号产品名称型号数量1228-450115GPC系统与常规HPLC系统区别检测器GPC系统标配示差折光检测器常规HPLC有多种检测器可选梯度GPC系统是等度系统，并且用并联泵常规HPLC可以是等度或者梯度管路GPC系统采用全不锈钢流路常规HPLC用PEEK或者不锈钢流路自动进样器针密封GPC系统采用Vespel针密封，适用THF、氯仿、DMF等常规HPLC用PEEK针密封15GPC系统与常规HPLC系统区别检测器16LCsolutionGPC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16LCsolutionGPC软件该GPC可选软件可在17GPC色谱柱系列Shim-packGPC-80XforTHFShim-packGPC-80XCfor氯仿Shim-packGPC-80XDforDMF排阻极限(聚苯乙烯)1.5x103(GPC-801),5x103(GPC-802),2x104(GPC-8025),7x104(GPC-803),4x105(GPC-804),4x106(GPC-805),4x107(GPC-806)，4x107(mixedgel，GPC-80M),2x108(GPC-807)17GPC色谱柱系列Shim-packGPC-80X18GPC色谱柱类型普通凝胶柱按照不同的排阻极限分成很多种型号(如GPC-80X)每种排阻极限的柱子使用同一种凝胶颗粒在一段范围内校正曲线成线性混合凝胶柱一种型号(如GPC-80M)使用混合凝胶颗粒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18GPC色谱柱类型普通凝胶柱19GPC色谱柱类型混合凝胶柱GPC-80M19GPC色谱柱类型混合凝胶柱GPC-80M20GPC色谱柱选择按照样品所溶解的溶剂来选择柱子所属系列THF、氯仿、DMF必须选择合适的溶剂来溶解聚合物按照样品分子量范围来选择柱子型号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20GPC色谱柱选择按照样品所溶解的溶剂来选择柱子所属系列21标样聚苯乙烯(PS，溶于各种有机溶剂)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚环氧乙烷(PEO，也叫聚氧化乙烯，溶于水)聚乙二醇(PEG，溶于水)

(PEO与PEG的碳链骨架相同，但是其合成原料和封端不同，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。)

21标样聚苯乙烯(PS，溶于各种有机溶剂)22校正曲线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常用线性拟合或者三次方拟合22校正曲线逐一注入聚合物标样以确定分子量与保留时间的关系I23GPC校正方法窄分布标样校正法选用与被测样品同类型的单分散性(d≤1.1)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。

普适校正法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α值必须己知。渐进试差法(宽分布标样校正法)这种方法不需要窄分布样品，其标样可为1~3个不同相对分子质量的宽分布标样（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。23GPC校正方法窄分布标样校正法24窄分布标样校正法要有5个以上的不同分子量的单分散标样来制作校正曲线样品最好与标样是相同的结构。如果样品与标样结构完全一样，则结果不需再修正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24窄分布标样校正法要有5个以上的不同分子量的单分散标样来制25窄分布标样校正法-分子量转换QF因子比(RQF)QF定义：单位链长分子量仅适用于单链聚合物25窄分布标样校正法-分子量转换QF因子比(RQF)26聚苯乙烯的QFQF=104/2.50=41.5-(CH-CH2)n-C6H5

单位链长的MW=104一个单位长度为2.50A.C-C键长度约为1.54A.C-C-C键角度约为109度.一个单位长度计算如下：

1.54xsin(109/2)x2=2.5026聚苯乙烯的QFQF=104/2.50=41.527聚苯乙烯的QFCCCC1091.54A1.54xsin(109/2)1.54xsin(109/2)x22.50ACC27聚苯乙烯的QFCCCC1091.54A1.54xs28聚异丁烯的QFQF=56/2.50=22.3CH3-(C-CH2)n-CH3单位链长的MW=56一个单位长度为2.50A.28聚异丁烯的QFQF=56/2.50=22.329RQF聚异丁烯与聚苯乙烯的QF之比为

RQF.RQF=22.3/41.5=0.537

M聚异丁烯=MGPCx0.53729RQF聚异丁烯与聚苯乙烯的QF之比为RQF.30RQF的制约因素RQF仅适用于单链聚合物如果聚合物有支链结构,MW的计算就有误30RQF的制约因素RQF仅适用于单链聚合物31普适校正法用一种高聚物标样做校正曲线，常用聚苯乙烯样品结构可以与标样不一样，并且可以有支链样品及标样在流动相溶剂中的K和α值必须己知可以用粘度法来测定K和α的值31普适校正法用一种高聚物标样做校正曲线，常用聚苯乙烯32普适校正法公式GPC反映的是淋洗体积与高聚物流体力学体积间的关系。根据Einstein粘度关系：

[η]为特性粘度；v′表示聚合物链等效的流体力学体积；N为阿佛加德罗常数；M为聚合物分子量。 根据上式可用[η]M表示流体力学体积。

32普适校正法公式GPC反映的是淋洗体积与高聚物流体力学体积33普适校正法公式当样品与标样有相同的淋洗体积时，下式成立：

式中下标1为标样参数，2为样品参数。将Mark-Houwink方程([η]=KMα)代入，即得到： 从而得出：

33普适校正法公式当样品与标样有相同的淋洗体积时，下式成立：34渐进试差法(宽分布标样校正法)不需要窄分布标样，只需要宽分布标样标样和样品为同一种物质标样数量最少可以只有1个标样的分子量Mw和Mn必须已知标样校正曲线呈线性34渐进试差法(宽分布标样校正法)不需要窄分布标样，只需要宽35渐进试差法(宽分布标样校正法)在一定条件下，有：

(1)将标样色谱峰分成若干个切片，则：

(2)根据定义，有：

(3)(4)将公式(2)代入公式(3)和(4)，则：

(5) (6)标样的Mw和Mn已知，将Hi,Vi代入，软件自动算出A,B值。35渐进试差法(宽分布标样校正法)在一定条件下，有：36GPC分析大致步骤根据样品的特点选择合适的GPC柱子和标样，并且确定采用的GPC校正方法配制标样和样品，用LCsolution进样得到色谱图用LCsolutionGPC生成校正曲线并计算样品平均分子量，制作报告36GPC分析大致步骤根据样品的特点选择合适的GPC柱子和标37GPC系统安装注意事项安装色谱柱柱子串联时排阻极限大的接前面管路选择使用全不锈钢流路，不能有PEEK材质的部件存在溶剂更换水和氯仿不互溶最高压力设置柱子串联时将最高压力设为所有柱子允许承受的最高压力之和柱子使用注意事项一定要严格按照说明书使用色谱柱(部分柱子不能用甲醇冲洗)氯仿柱子要用氯仿冲洗柱子，THF柱子要用THF冲洗，氺相柱子一般用60水40乙腈保存37GPC系统安装注意事项安装色谱柱38安装色谱柱通常而言，分析结果与色谱柱组安装的顺序无关。尽管如此，为了提高分离度和延长色谱柱寿命，应按孔径由大到小顺序安装色谱柱，即排阻极限大的接前面，排阻极限小的接后面。原因在于，孔径越大，越粗糙，越能承受外来物质的积累污染。而且，样品中高分子量的物质对样品的粘度影响最大。如果大分子先被分离，粘度下降更快，对色谱柱的压力降低。38安装色谱柱通常而言，分析结果与色谱柱组安装的顺序无关。尽39GPC分析注意事项如何配制标样和样品系统平衡柱子冲洗及保存校正曲线有效时间亲水性聚合物分析39GPC分析注意事项如何配制标样和样品40GPC标样配制由于凝胶色谱中浓度检测通常使用示差折光检测器，其灵敏度不太高，所以试样的浓度不能配置得太稀。但另一方面色谱柱的负荷量是有限的，浓度太大易发生“超载”现象。一般情况下，进样浓度按分子质量大小的不同在0.05~0.5%（质量分数）范围内配置。分子质量越大，溶液浓度越低。标样配制应该严格按照标样说明书进行。通常室温静置12小时以上，然后轻轻混匀。绝对不能超声或者剧烈振荡来加速溶解。溶液进样前应先经过过滤，以防止固体颗粒进入色谱柱内，引起柱内堵塞，损坏色谱柱。40GPC标样配制由于凝胶色谱中浓度检测通常使用示差折光检测41GPC标样配制一种分子量的标样进样一次得到标样色谱图，这样的结果是最理想的。通常，为节约时间，可以将分子量相差较大(峰不会重合)的两种标样配制在一个瓶中，然后进样，可以节约一半的标样分析时间。如8个不同分子量的标样可以按右表编成4组分别进样。组分子量1853000480002380000237003186000122004100000580041GPC标样配制一种分子量的标样进样一次得到标样色谱图，这42进样浓度范围及体积分子量范围样品浓度低于5,000<1.0%5,000～25,000<0.5%25,000～200,000<0.25%200,000～2,000,000<0.1%高于2,000,000<0.05%进样体积50-100uL之间(浓度在0.05%-0.5%之间)42进样浓度范围及体积分子量范围样品浓度43GPC系统平衡安装色谱柱之前，用两通管连接管路，用流动相替换系统后换上GPC柱子。(注意溶剂互溶情况)RID平衡操作分析开始前，用流动相冲洗检测器流路。流动相流速1ml/min，切换到RFlow，使流动相通过检测池的样品池和参比池，冲洗20min左右。然后切换RFlow流路数次，将气泡赶出检测池。关闭RFlow，等待基线平稳。当Balance值高于50，进行Balance调整。色谱柱平衡等溶剂峰出峰后在经过约一次分析时间后基线才能走平。43GPC系统平衡安装色谱柱之前，用两通管连接管路，用流动相44GPC柱子冲洗及保存如果在24h内再次使用色谱柱，无需特别的处理步骤。如果长时间不使用，应用保存溶剂冲洗色谱柱，拆下色谱柱，上紧堵头，放入色谱柱盒子中保存。严格按照柱子说明书中允许条件下使用。避免振动和机械撞击。专柱专用，经常改变样品和溶剂会加速色谱柱恶化，降低分离度。44GPC柱子冲洗及保存如果在24h内再次使用色谱柱，无需特45GPC校准曲线有效时间每周用标样评价标准曲线，如果偏差大于0.10M（10%），重做标准曲线。更换色谱柱后，需重做标准曲线。45GPC校准曲线有效时间每周用标样评价标准曲线，如果偏差大46亲水性聚合物分析注意事项使用亲水性GPC柱ShodexOHpakSB-800HQseriesTOSOHTSK-GELPWseries使用葡聚糖，聚乙二醇和聚氧化乙烯作为标准物使用盐如(50mmol/L)

NaCl,NaNO3,LiCl等以消除离子间引力使用有机溶剂如甲醇、乙腈等以消除疏水性作用力46亲水性聚合物分析注意事项使用亲水性GPC柱47GPC分析例色谱柱：ShodexGPCKF-804,802,801三根串联保护柱：ShodexGPCKF-G流动相：THF流速：1.0ml/min柱温：50℃进样量：50ul检测器：示差折光检测器RID-10A标准品：PS(聚苯乙烯）(8个不同分子量标样)47GPC分析例色谱柱：ShodexGPCKF-804,48标准品及样品配制方法分子量校准曲线所用的标准品为PS，有8种不同分子量的标品。将它们按下表分为4组，每组含2种标品，各称约4mg左右，然后用20ml流动相溶解，配成4个标样。称量5mg样品，加入4ml流动相溶解过夜。PSStandard分子量称量值(mg)STD_15600004.2206504.1STD_21560004.0116004.0STD_3660004.270004.1STD_4285004.029504.248标准品及样品配制方法分子量校准曲线所用的标准品为PS，49标样图谱四种颜色分别表示四个标样的图谱49标样图谱四种颜色分别表示四个标样的图谱50分子量校准曲线50分子量校准曲线51样品分析结果MnMwMzMz1Mw/MnMz/Mw43679731781013771251211.675341.3853651样品分析结果MnMwMzMz1Mw/MnMz/Mw43652PS1和PS2为同一操作人员测定同一样品的两次测定结果PS3为另一实验室对同一样品测得的结果结果评价示例52PS1和PS2为同一操作人员测定同一样品的两次测定结果结53重复性考察对于数均分子量同一操作人员两次测定值之差，不应超过式（1）的数值rm：rm=0.10Mn平均（1）式中：Mn平均表示数均分子量的平均值。对于多分散系数同一操作者两次测定值之差，不应超过式（2）的数值rD：rD=0.06D

（2）式中：D表示多分散系数测定值的平均值。rm=0.10×（72645+71965）/2=7231ΔMn（室内）=Mn2-Mn1=72645-71965=680（0.0094）rD=0.06×(1.032+1.041)/2=0.062ΔD（室内）=D2-D1=1.041-1.032=0.009（0.0086）对于样品PS，同一操作者两次数均分子量测定值之差ΔMn小于rm；多分散系数之差ΔD小于rD，实验的重复性很好。数均分子量和多分散系数重现性53重复性考察对于数均分子量同一操作人员两次测定值之差，不应54对于数均分子量，两个实验室各测一次的结果之差，不应超过式（3）的数值RMn：RMn=0.25Mn平均（3）

式中：Mn平均表示数均分子量测定值的平均值。对于多分散系数，两个实验室提出的结果之差，不应超过式（4）的RD：RD=0.15D

（4）

式中：D表示多分散系数测定值的平均值。ΔMn（室间）=72645-70985=1660（0.092）RMn=0.25Mn平均=0.25×（72645+70985）/2=17954ΔD（室间）=1.041-1.032=0.009RD=0.15×（1.041+1.033）=0.311（0.0087）对于样品PS，两个实验室间检测的数均分子量之差小于RMn，多分散系数之差小于RD，实验的再现性很好。数均分子量和多分散系数再现性54对于数均分子量，两个实验室各测一次的结果之差，不应超过式555556GPC基础知识国际贸易(上海)有限公司分析中心1GPC基础知识国际贸易(上海)有限公司57SEC定义SEC全称SizeExclusionChromatography(体积排阻色谱，或者尺寸排阻色谱）SEC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分离的液相色谱方法。2SEC定义SEC全称SizeExclusionChro58SEC分类凝胶渗透色谱(GPC)主要用于聚合物领域以有机溶剂为流动相(氯仿，THF，DMF)常用固定相填料：苯乙烯－二乙烯基苯共聚物凝胶过滤色谱(GFC)主要用于生命科学领域以水溶液为流动相常用固定相填料：亲水性有机凝胶(葡聚糖，琼脂糖，聚丙烯酰胺等)3SEC分类凝胶渗透色谱(GPC)59GPC用途高聚物的分子量及其分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。4GPC用途高聚物的分子量及其分布是高聚物最基本的参数之一。60GPC分离原理固定相是多孔填料，小分子样品可以进入孔径内部样品与固定相之间无作用力迁移时间不同孔穴填充物颗粒大中小样品5GPC分离原理固定相是多孔填料，小分子样品可以进入孔径内部61MW与RT之间的关系

Log(MW)排阻极限渗透极限GPC柱6MW与RT之间的关系Log(MW)排阻极限渗透极限G62GPC术语排阻极限 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60×106之间。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固定相的渗透极限和排阻极限之间。7GPC术语排阻极限63平均分子量计算公式数均分子量重均分子量Z均分子量Z+1均分子量Hi：峰高Mi：分子量Mw=SMiHiSHi

Mn=SHiS(Hi/Mi)Mz=ΣMi2HiSMiHi

Mz+1=ΣMi

3HiSMi2Hi

8平均分子量计算公式数均分子量Mw=SMiHiS64平均分子量含义数均分子量(Mn)拉力、抗冲击性重均分子量(Mw)脆度Z均分子量(Mz)弹性、硬度分布宽度指数D(分散度)=Mw/Mn对于多分散试样Mn＜Mw＜Mz9平均分子量含义数均分子量(Mn)65高聚物多分散性表征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。分子量分布曲线有两种形式：用重量分数W对分子量作图的曲线叫做微分分布曲线；用累积重量分布对分子量作图的曲线叫做积分分布曲线。还有一种更一般化且最常用的方法就是重均数均比，即：Mw/Mn。10高聚物多分散性表征样品间分子量分布宽度的比较，最直接的方66测定聚合物分子量的方法直接方法渗透压方法(forMn)光散射方法(forMw)粘度方法(forMv)超速离心方法(forMz)间接方法GPC(forMn,MwandMz) 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。11测定聚合物分子量的方法直接方法67为什么要用GPC方法相对分子量分布(多分散性指数)对聚合物的性质有重要影响。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。

12为什么要用GPC方法相对分子量分布(多分散性指数)对聚合68GPC系统配置泵进样器色谱柱柱温箱检测器THF,氯仿,DMF

示差检测器需要GPC软件才可计算MW13GPC系统配置泵进样器色谱柱柱温箱检测器THF,氯仿,69配置实例No.产品编号产品名称型号数量1228-45011-38系统控制器CBM-20Alite12228-45000-38输液单元LC-20AD13228-45018-32在线脱气机DGU-20A314228-45041-91容器盘-15228-45006-38自动进样器SIL-20A16228-46606-96自动进样器用GPC对应组件-17228-45009-38柱温箱CTO-20A18228-45095-38示差折光检测器RID-10A19228-20810-91色谱柱GPC-80M110228-20812-91保护柱GPC-800P111223-05671-92LC工作站LCsolutionSingle112223-05655-92GPC软件LCsolutionGPC114配置实例No.产品编号产品名称型号数量1228-450170GPC系统与常规HPLC系统区别检测器GPC系统标配示差折光检测器常规HPLC有多种检测器可选梯度GPC系统是等度系统，并且用并联泵常规HPLC可以是等度或者梯度管路GPC系统采用全不锈钢流路常规HPLC用PEEK或者不锈钢流路自动进样器针密封GPC系统采用Vespel针密封，适用THF、氯仿、DMF等常规HPLC用PEEK针密封15GPC系统与常规HPLC系统区别检测器71LCsolutionGPC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16LCsolutionGPC软件该GPC可选软件可在72GPC色谱柱系列Shim-packGPC-80XforTHFShim-packGPC-80XCfor氯仿Shim-packGPC-80XDforDMF排阻极限(聚苯乙烯)1.5x103(GPC-801),5x103(GPC-802),2x104(GPC-8025),7x104(GPC-803),4x105(GPC-804),4x106(GPC-805),4x107(GPC-806)，4x107(mixedgel，GPC-80M),2x108(GPC-807)17GPC色谱柱系列Shim-packGPC-80X73GPC色谱柱类型普通凝胶柱按照不同的排阻极限分成很多种型号(如GPC-80X)每种排阻极限的柱子使用同一种凝胶颗粒在一段范围内校正曲线成线性混合凝胶柱一种型号(如GPC-80M)使用混合凝胶颗粒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18GPC色谱柱类型普通凝胶柱74GPC色谱柱类型混合凝胶柱GPC-80M19GPC色谱柱类型混合凝胶柱GPC-80M75GPC色谱柱选择按照样品所溶解的溶剂来选择柱子所属系列THF、氯仿、DMF必须选择合适的溶剂来溶解聚合物按照样品分子量范围来选择柱子型号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20GPC色谱柱选择按照样品所溶解的溶剂来选择柱子所属系列76标样聚苯乙烯(PS，溶于各种有机溶剂)聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)聚环氧乙烷(PEO，也叫聚氧化乙烯，溶于水)聚乙二醇(PEG，溶于水)

(PEO与PEG的碳链骨架相同，但是其合成原料和封端不同，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。)

21标样聚苯乙烯(PS，溶于各种有机溶剂)77校正曲线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常用线性拟合或者三次方拟合22校正曲线逐一注入聚合物标样以确定分子量与保留时间的关系I78GPC校正方法窄分布标样校正法选用与被测样品同类型的单分散性(d≤1.1)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。

普适校正法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α值必须己知。渐进试差法(宽分布标样校正法)这种方法不需要窄分布样品，其标样可为1~3个不同相对分子质量的宽分布标样（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。23GPC校正方法窄分布标样校正法79窄分布标样校正法要有5个以上的不同分子量的单分散标样来制作校正曲线样品最好与标样是相同的结构。如果样品与标样结构完全一样，则结果不需再修正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24窄分布标样校正法要有5个以上的不同分子量的单分散标样来制80窄分布标样校正法-分子量转换QF因子比(RQF)QF定义：单位链长分子量仅适用于单链聚合物25窄分布标样校正法-分子量转换QF因子比(RQF)81聚苯乙烯的QFQF=104/2.50=41.5-(CH-CH2)n-C6H5

单位链长的MW=104一个单位长度为2.50A.C-C键长度约为1.54A.C-C-C键角度约为109度.一个单位长度计算如下：

1.54xsin(109/2)x2=2.5026聚苯乙烯的QFQF=104/2.50=41.582聚苯乙烯的QFCCCC1091.54A1.54xsin(109/2)1.54xsin(109/2)x22.50ACC27聚苯乙烯的QFCCCC1091.54A1.54xs83聚异丁烯的QFQF=56/2.50=22.3CH3-(C-CH2)n-CH3单位链长的MW=56一个单位长度为2.50A.28聚异丁烯的QFQF=56/2.50=22.384RQF聚异丁烯与聚苯乙烯的QF之比为

RQF.RQF=22.3/41.5=0.537

M聚异丁烯=MGPCx0.53729RQF聚异丁烯与聚苯乙烯的QF之比为RQF.85RQF的制约因素RQF仅适用于单链聚合物如果聚合物有支链结构,MW的计算就有误30RQF的制约因素RQF仅适用于单链聚合物86普适校正法用一种高聚物标样做校正曲线，常用聚苯乙烯样品结构可以与标样不一样，并且可以有支链样品及标样在流动相溶剂中的K和α值必须己知可以用粘度法来测定K和α的值31普适校正法用一种高聚物标样做校正曲线，常用聚苯乙烯87普适校正法公式GPC反映的是淋洗体积与高聚物流体力学体积间的关系。根据Einstein粘度关系：

[η]为特性粘度；v′表示聚合物链等效的流体力学体积；N为阿佛加德罗常数；M为聚合物分子量。 根据上式可用[η]M表示流体力学体积。

32普适校正法公式GPC反映的是淋洗体积与高聚物流体力学体积88普适校正法公式当样品与标样有相同的淋洗体积时，下式成立：

式中下标1为标样参数，2为样品参数。将Mark-Houwink方程([η]=KMα)代入，即得到： 从而得出：

33普适校正法公式当样品与标样有相同的淋洗体积时，下式成立：89渐进试差法(宽分布标样校正法)不需要窄分布标样，只需要宽分布标样标样和样品为同一种物质标样数量最少可以只有1个标样的分子量Mw和Mn必须已知标样校正曲线呈线性34渐进试差法(宽分布标样校正法)不需要窄分布标样，只需要宽90渐进试差法(宽分布标样校正法)在一定条件下，有：

(1)将标样色谱峰分成若干个切片，则：

(2)根据定义，有：

(3)(4)将公式(2)代入公式(3)和(4)，则：

(5) (6)标样的Mw和Mn已知，将Hi,Vi代入，软件自动算出A,B值。35渐进试差法(宽分布标样校正法)在一定条件下，有：91GPC分析大致步骤根据样品的特点选择合适的GPC柱子和标样，并且确定采用的GPC校正方法配制标样和样品，用LCsolution进样得到色谱图用LCsolutionGPC生成校正曲线并计算样品平均分子量，制作报告36GPC分析大致步骤根据样品的特点选择合适的GPC柱子和标92GPC系统安装注意事项安装色谱柱柱子串联时排阻极限大的接前面管路选择使用全不锈钢流路，不能有PEEK材质的部件存在溶剂更换水和氯仿不互溶最高压力设置柱子串联时将最高压力设为所有柱子允许承受的最高压力之和柱子使用注意事项一定要严格按照说明书使用色谱柱(部分柱子不能用甲醇冲洗)氯仿柱子要用氯仿冲洗柱子，THF柱子要用THF冲洗，氺相柱子一般用60水40乙腈保存37GPC系统安装注意事项安装色谱柱93安装色谱柱通常而言，分析结果与色谱柱组安装的顺序无关。尽管如此，为了提高分离度和延长色谱柱寿命，应按孔径由大到小顺序安装色谱柱，即排阻极限大的接前面，排阻极限小的接后面。原因在于，孔径越大，越粗糙，越能承受外来物质的积累污染。而且，样品中高分子量的物质对样品的粘度影响最大。如果大分子先被分离，粘度下降更快，对色谱柱的压力降低。38安装色谱柱通常而言，分析结果与色谱柱组安装的顺序无关。尽94GPC分析注意事项如何配制标样和样品系统平衡柱子冲洗及保存校正曲线有效时间亲水性聚合物分析39GPC分析注意事项如何配制标样和样品95GPC标样配制由于凝胶色谱中浓度检测通常使用示差折光检测器，其灵敏度不太高，所以试样的浓度不能配置得太稀。但另一方面色谱柱的负荷量是有限的，浓度太大易发生“超载”现象。一般情况下，进样浓度按分子质量大小的不同在0.05~0.5%（质量分数）范围内配置。分子质量越大，溶液浓度越低。标样配制应该严格按照标样说明书进行。通常室温静置12小时以上，然后轻轻混匀。绝对不能超声或者剧烈振荡来加速溶解。溶液进样前应先经过过滤，以防止固体颗粒进入色谱柱内，引起柱内堵塞，损坏色谱柱。40GPC标样配制由于凝胶色谱中浓度检测通常使用示差折光检测96GPC标样配制一种分子量的标样进样一次得到标样色谱图，这样的结果是最理想的。通常，为节约时间，可以将分子量相差较大(峰不会重合)的两种标样配制在一个瓶中，然后进样，可以节约一半的标样分析时间。如8个不同分子量的标样可以按右表编成4组分别进样。组分子量1853000480002380000237003186000122004100000580041GPC标样配制一种分子量的标样进样一次得到标样色谱图，这97进样浓度范围及体积分子量范围样品浓度低于5,000<1.0%5,000～25,000<0.5%25,000～200,000<0.25%200,000～2,000,000<0.1%高于2,000,000<0.05%进样体积50-100uL之间(浓度在0.05%-0.5%之间)42进样浓度范围及体积分子量范围样品浓度98GPC系统平衡安装色谱柱之前，用两通管连接管路，用流动相替换系统后换上GPC柱子。(注意溶剂互溶情况)RID平衡操作分析开始前，用流动相冲洗检测器流路。流动相流速1ml/min，切换到RFlow，使流动相通过检测池的样品池和参比池，冲洗20min左右。然后切换RFlow流路数次，将气泡赶出检测池。关闭RFlow，等待基线平稳。当Balance值高于50，进行Balance调整。色谱柱平衡等溶剂峰出峰后在经过约一次分析时间后基线才能走平。43GPC系统平衡安装色谱柱之前，用两通管连接管路，用流动相99GPC柱子冲洗及保存如果在24h内再次使用色谱柱，无需特别的处理步骤。如果长时间不使用，应用保存溶剂冲洗色谱柱，拆下色谱柱，上紧堵头，放入色谱柱盒子中保存。严格按照柱子说明书中允许条件下使用。避免振动和机械撞击。专柱专用