什么是GPC/SEC柱效

什么是GPC/SEC柱效

凝胶色谱法

凝胶色谱法(Gel Permeation Chromatography,简称GPC,又称凝胶渗透色谱)是目前最广泛应用的方法。一般认为是体积排除机理,因而又被称为体积排除色谱法(SEC)。当试样随淋洗溶剂进入柱子后,溶质分子即向多孔性凝胶的内部孔洞扩散。较小的分子除了能进入大的孔外,还能进入较小的孔,而较大的分子只能进入较大的孔,甚至完全不能进入孔洞而先被洗提。因而尺寸大的分子先被洗提出来,尺寸小的分子较晚被洗提出来,分子尺寸按从大到小的次序进行分离。

(1)校准曲线

GPC得到的原始曲线是洗出体积(又称保留体积) 与仪器响应值(常用示差折光检测器,其响应值为 )的关系。 值经归一化后得重量分数:

还必须转换成相对分子质量才能成为分布曲线。根据分离机理

利用一组已知相对分子质量的标样测得 ,以 对 作图得校准曲线,直线两头的拐弯是因为相对分子质量太大的部分被完全排斥而相对分子质量太小的完全“渗透”导致的。

现代GPC仪器已经利用激光小角光散射或自动黏度计等方法对每一级分的相对分子质量快速直接测定,从而避免了校准带来的麻烦和误差。

(2)普适校准曲线

不同高分子尽管相对分子质量相同,但体积不一定相同。用一种高分子(常用阴离子聚合的窄分布聚苯乙烯做标样)测得的校准曲线不能用于校准其他高分子。必须找到相对分子质量与体积的关系。

人们发现高分子的 (称为流体力学体积)相同,淋出体积就相同,以 对 作的曲线称为普适校准曲线。

从一种聚合物的相对分子质量可以利用下面关系式计算另一种聚合物的相对分子质量。

= , ,

(3)平均相对分子质量的求法

①定义法

由于GPC的级分数很多(大于20),可以直接代入定义式计算:

式中: 为检测器的响应值。

此法的优点是适用于任何形状的GPC谱图。

②函数适应法(与基于溶解度的分级不同,这里利用正态分布函数)

许多聚合物的GPC谱图是对称的,接近Gauss(高斯)分布,可用正态分布函数描述:

式中: ——标准方差,等于半峰宽的1/2,近似等于峰底宽的1/4;

——峰值处的洗出体积。

式中: ——以自然对数为底的校准曲线斜率,即 =2.303 。(注意:前述正态分布函数中 )

此法的优点是不必把响应值归一化处理成重量分数,而直接利用GPC原始谱图的峰宽和峰值即可计算。

(4)峰加宽效应及其改正

对于单分散样品,GPC谱图理应是条谱线,但实际上仍是一个窄峰,峰加宽的原因是多流路效应、纵向分子扩散、孔洞中的扩散和吸附效应等。改正加宽效应的方法常用改正因子 。

(表观方差)= (实际方差)+ (加宽方差)

令G =

利用低分子化合物(如邻二氯苯、甲基红、亚甲基蓝等)的GPC谱图峰宽的1/4为 ,求得 。

(5)柱效

柱效定义为理论塔板当量高度( ),等于理论塔板数 的倒数:

式中: 为柱长; 为峰宽。