凝胶渗透色谱
凝胶渗透色谱(Gel Permeation Chromatography,GPC)也称作体积排斥色谱(Size Exclusion Chromatography,SEC),是一种用于测量聚合物分子量和分子量分布的常用方法。
图1 Waters凝胶渗透色谱仪
GPC是一种特殊的液相色谱,其分离机理主要是体积排除机理。当被测样品随流动相流经填有多孔填料的色谱柱时,会被按照高分子的体积(即分子量)的大小进行分离。分子量大的组分,先流出色谱柱,淋出体积较小;分子量小的组分,后流出色谱柱,淋出体积较大。这样分离后的高分子按分子量从大到小被连续的淋洗出色谱柱并进入浓度检测器。依据各组分的分子量和浓度比例可计算出聚合物的平均分子量和分子量分布。
图2 不同聚合时间聚苯乙烯产物的GPC图
GPC曲线一般是一条或多条开口向下的抛物线(分布曲线),图中横坐标为淋出时间,通过校正曲线可换算为相对分子量;纵坐标是检测器的响应信号,表示相对浓度或信号强度。得到分布曲线后,可根据公式计算出各种平均分子量和分子量分布。
在聚合物研究中GPC可用于测定聚合物材料的相对分子质量及分子量分布、分析聚合物中的助剂、跟踪聚合反应及动力学研究、制备窄分布的聚合物等。
GPC的基本结构与组成大致相同,一般由泵系统、进样系统、凝胶渗透色谱柱系统(包括色谱柱恒温箱)、检测系统及数据采集与处理系统组成,如图1所示。
图2为原子转移自由基聚合实验中不同聚合时间所得的聚苯乙烯产物的GPC图,可见随聚合时间延长,产物的分子量逐渐增大,产物的分子量分布亦较窄,约为1.1。