GPC在高分子材料方面的應(yīng)用

GPC在高分子材料方面的應(yīng)用原理介紹凝膠滲透色譜(GelPermeationChromatography,GPC)也稱為體積排除色譜或尺寸排除色譜,是液相色譜的一個(gè)分支,是高聚物表征的重要方法之一。

GPC是利用高分子溶液通過填充有微孔凝膠(固定相,可分為有機(jī)凝膠和無機(jī)凝膠)的柱子把高分子按尺寸大小進(jìn)行分離的方法。GPC實(shí)驗(yàn)?zāi)軠y定聚合物的分子量及分子量分布,確定聚合物支化度及共聚物組成等。優(yōu)點(diǎn)是快速、簡便、重復(fù)性好、進(jìn)樣量少,可實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化。GPC的固定相是表面和內(nèi)部有著各種各樣、大小不同的孔洞和通道的微球,可由交聯(lián)度很高的聚苯乙烯、聚丙烯酰胺、葡萄糖和瓊脂糖的凝膠以及多孔硅膠、多孔玻璃等來制備。

在色譜柱中加入高分子溶液,用溶劑淋洗時(shí),體系處于動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)。聚合物分子在柱內(nèi)流動(dòng)過程中,不同大小的分子程度不同的滲透到柱內(nèi)有大小孔徑分布的載體的空洞中去。體積大于凝膠空隙的分子,由于不能直接進(jìn)入空隙而被排阻,直接從表面流過,先流出色譜柱。小分子可以滲入凝膠孔隙中而不受排阻,在孔隙中隨流動(dòng)相流動(dòng),后流出色譜柱。中等分子介于上述兩種情況之間。如下圖所示。

隨后可得出高分子尺寸大小隨保留時(shí)間(或保留體積VR、淋出體積Ve)變化的曲線,即分子量分布的色譜圖(如下圖所示)。

應(yīng)用介紹目前,凝膠色譜在高分子材料的生產(chǎn)及研究工作中的應(yīng)用大致可歸總為四個(gè)方面:

聚合物合成GPC在聚合物合成中起到了重要作用。在聚合物化學(xué)中,控制聚合物鏈長和分子量是非常關(guān)鍵的。因此,在聚合反應(yīng)過程中,需要對反應(yīng)進(jìn)行監(jiān)測和控制,以確保所得到的聚合物符合預(yù)期的要求GPC可以通過測量反應(yīng)體系中不同時(shí)間點(diǎn)上所得到的樣品相對分子質(zhì)量來監(jiān)測反應(yīng)過程,并確定反應(yīng)速率和轉(zhuǎn)化率。此外,通過定期取樣并使用GPC進(jìn)行檢測,可以了解反應(yīng)體系中不同時(shí)間點(diǎn)上所得到的樣品相對分子質(zhì)量隨時(shí)間變化的趨勢,從而更好地掌握反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律

純化在高分子材料制備過程中,需要對產(chǎn)物進(jìn)行純化以消除雜質(zhì),提高產(chǎn)品的純度和品質(zhì)。GPC可以通過測量高分子溶液中不同分子量的組成來判斷樣品的純度,并確定所需的純化步驟和條件在GPC分析中,通常使用多角色柱進(jìn)行分離,這使得GPC可以區(qū)分不同相對分子質(zhì)量的聚合物組成部分。通過比較樣品與標(biāo)準(zhǔn)聚合物的GPC曲線,可以確定產(chǎn)物中存在的雜質(zhì)種類和含量,并根據(jù)需要進(jìn)行進(jìn)一步純化。

表征GPC可用于表征聚合物樣品的相對分子質(zhì)量、分子量分布和結(jié)構(gòu)等特性。這些特性對于研究聚合物結(jié)構(gòu)-性能關(guān)系、設(shè)計(jì)新型材料以及制定加工工藝具有重要意義通過測量高分子溶液中不同相對分子質(zhì)量組成部分的含量,可以得到聚合物樣品的相對平均分子質(zhì)量、數(shù)平均相對分子質(zhì)量和重平均相對分子質(zhì)量等參數(shù)。此外,還可以使用GPC來確定聚合物鏈端官能團(tuán)支化度和交聯(lián)度等結(jié)構(gòu)參數(shù)

控制GPC可以幫助控制聚合反應(yīng)過程中產(chǎn)生的高聚物數(shù)量和結(jié)構(gòu),從而實(shí)現(xiàn)對聚合物性質(zhì)的精確控制。例如,在合成聚合物材料時(shí),GPC可以用于監(jiān)測反應(yīng)體系中不同時(shí)間點(diǎn)上所得到的樣品相對分子質(zhì)量隨時(shí)間變化的趨勢,并根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)整和控制反應(yīng)條件,以產(chǎn)生具有特定結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的聚合物。此外,GPC還可以用于評估聚合物材料中添加劑的效果。例如,在聚合物材料中添加抗氧化劑、穩(wěn)定劑等添加劑時(shí),可以使用GPC來檢測樣品中不同相對分子質(zhì)量組成部分的含量變化,從而確定添加劑的效果。結(jié)論總之,GPC在高分子方面具有廣泛的應(yīng)用價(jià)值。它可以幫助研究人員了解反應(yīng)動(dòng)力學(xué)規(guī)律、純化產(chǎn)物、表