當(dāng)我們從上游廠家買回一批聚合物樣品時,測得的分子量卻與廠家提供的不同,那這是怎么回事呢?
在弄清楚原因之前,不妨先來一起學(xué)習(xí)下凝膠滲透色譜/體積排阻色譜(gpc/sec )的基本原理和應(yīng)用。gpc 色譜柱為多孔填料,當(dāng)樣品與填料無吸附、排斥等相互作用時,分子體積越大的組分能夠穿過的孔越少,行走的路程越短,也就越早從色譜柱中洗脫出來。
根據(jù) gpc應(yīng)用的方向,通??梢詺w納為以下三種:
樣品前處理(去除大分子基質(zhì))
組分分離定量
聚合物分子量/結(jié)構(gòu)檢測
表1.gpc三種應(yīng)用方向?qū)Ρ?br>使用 gpc 來測量聚合物分子量和分子量分布,除了將不同聚合度的組分分離之外,我們還需要另外兩點信息:不同保留時間流出組分的濃度和分子量。濃度的信息可以通過濃度型檢測器得到,如示差折光檢測器和紫外檢測器。
各保留時間流出組分的分子量信息的得到卻不是特別容易,常規(guī) gpc 是選用一組不同分子量的窄分子量分布標(biāo)準(zhǔn)品,來對色譜柱進(jìn)行標(biāo)注,得到保留時間- 分子量的曲線,再由校正曲線來計算樣品的分子量。常用的標(biāo)準(zhǔn)品種類很少,如果標(biāo)準(zhǔn)品和樣品的化學(xué)結(jié)構(gòu)、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)不同,得到的樣品分子量就不是樣品的分子量,而是相對于標(biāo)準(zhǔn)品的相對分子量。
由此看來,標(biāo)準(zhǔn)品的選擇是造成計算結(jié)果差異的可能原因之一。為了解決這部分帶來的差異,確認(rèn)與上游產(chǎn)家使用相同的標(biāo)準(zhǔn)品類型。當(dāng)然如果上游廠家與我們都能得到樣品的準(zhǔn)確分子量,也可以減小數(shù)據(jù)的差異,普適校正是一種方式。普適校正就是通過 mark-houwink 方程和 flory 特性粘度理論,建立起分子量與分子體積的數(shù)學(xué)關(guān)系,從而建立保留時間- 分子體積的曲線。
說起來有些復(fù)雜,操作很簡單,只需要在gpc 軟件輸入樣品和標(biāo)樣的兩個參數(shù) k,α就可以了。但這種方法不適用于所有樣品,比如不同支化程度的樣品是無法查到其在不同溶劑/溫度下的k,α。
還有一個更加直接得到分子量的方式,就是使用靜態(tài)激光光散射檢測器,根據(jù)瑞利散射原理直接得到樣品的分子量;如果再搭配特性粘度檢測器,可同時得到樣品的特性粘度信息,建立 mark-houwink 曲線,用于判斷樣品的支化情況。
圖為不同支化程度樣品通過 agilent 激光光散射-示差-粘度三檢測器聯(lián)用 gpc 得到的 mark-houwink 曲線(藍(lán)色、紅色、綠色曲線對應(yīng)樣品的支化度依次增高)
除了標(biāo)準(zhǔn)品的選擇以外,色譜柱的選擇、校正曲線的擬合次數(shù)以及積分起終點的判斷等都可能引起結(jié)果的差異。