凝膠滲透色譜的基本儀器設(shè)備
抖化學(xué) / 2022-11-04
凝膠滲透色譜的基本儀器設(shè)備由GPC推導(dǎo)出聚合物分子量分布的基本情報來源是凝膠色譜圖，它可被看作是以濃度對保留體積為坐標(biāo)的分子量分布。在描述將此曲線轉(zhuǎn)換為更習(xí)用的坐標(biāo)方法之前，概述一下GPC所需的基本儀器設(shè)備。
用于聚合物的GPC儀器設(shè)備與其它HPLC的儀器非常相似，常規(guī)的HPLC儀器也確實(shí)可用于許多GPC的應(yīng)用。然而，雖然高壓GPC的微粒凝膠柱的最新發(fā)展[51對于聚合物的更簡單和更快速的GPC技術(shù)的發(fā)展提供了巨大的潛力，但大多數(shù)聚合物實(shí)驗(yàn)室
中使用的儀器卻與常規(guī)的HPLC儀器有很大差別。
用于聚合物GPC分析的柱子幾乎均為直形，總長度1.2米(4英尺)，外徑7毫米(3/8英寸)。要有足夠的分辨率可用到多達(dá)8根柱子組成的系列，以致柱烘箱巨大，典型的儀器是個大型落地式裝置。與HPLC的溶劑壓力通常在35兆牛頓/米(5000磅英寸²)不同，GPC儀器的溶劑壓力很少超過2兆牛頓/米(300磅/英寸²)。GPC儀器通常每天運(yùn)轉(zhuǎn)24小時，使用大容量(20升)的溶劑貯槽和擁有脈沖阻尼系統(tǒng)的往復(fù)泵。溶劑的脫氣很重要，這由將溶劑加熱至僅低于沸點(diǎn)來完成。因?yàn)樵S多市售的重要聚合物特別是聚烯烴類只在溫度超過130°0時才溶解，所以GPC儀器的柱烘箱和檢測器系統(tǒng)必須能夠在這一溫度操作;這種設(shè)備在HPLC儀器中很少見。
圖10-4表示常規(guī)GPC儀器的線路圖。除已描述的特征以外，GPC和HPLC設(shè)備之間最顯著的差異是前者擁有直接監(jiān)控柱中流出溶劑體積的設(shè)備。這通常是將流出液收集于小的( 5毫升)虹吸管，它的“傾卸”切斷了光束，在檢測器的輸出信號上引起一個疊合的標(biāo)記。由于將凝膠色譜圖轉(zhuǎn)化為w(M)函數(shù)時需要處理大量數(shù)據(jù)，因此將檢測器輸出信號以適于計算機(jī)的方式收集會有很多益處。用點(diǎn)滴計數(shù)器代替虹吸系統(tǒng)較為方便，其中每滴溶劑都切斷光束，每亳升溶劑產(chǎn)生50到100次脈沖，使得能夠用數(shù)據(jù)記錄器對檢測器的輸出信號作精確的分析記錄。常規(guī)GPC的“技術(shù)發(fā)展水平”已由M ontague作了綜述[6]，Tit terton則描述了一種高級的、在高溫下使用的GPC儀器[7]。
雖然所有用于常規(guī)HPLC的檢測器均可用于GPC，但實(shí)際上卻大都選用示差折光儀。折光率檢測法相當(dāng)靈敏、非特異、可用于所有的聚合物-溶劑組合。其主要缺點(diǎn)是對溫度變化和流速波動的高度敏感性。采用UV或IR吸收的檢測器避免了這些缺陷，
在共聚物或均聚物的混合物分析中常常很有用，因?yàn)榭梢允顾鼈?/span>對于一個組分具有選擇性。分光光度檢測器對合成的聚合物并不能經(jīng)常實(shí)現(xiàn)其固有的靈敏度，這些聚合物在溶劑吸收的空白區(qū)城很少具有高消光系數(shù)的吸收作用。
GPC系統(tǒng)的核心是直接影響分離的多孔凝膠。凝膠柱的選擇和填充將在下文詳細(xì)討論(211頁);目前只要指出:僅有兩種類型的凝膠對于聚合物在有機(jī)溶劑中的分析極有用。最廣泛使用的凝膠是高度交聯(lián)的聚(苯乙烯一共一二乙烯苯)材料(CLPS),已證明對廣范圍的聚合物類型是很成功的。另-經(jīng)常使用的材料是多孔玻璃或硅膠的無機(jī)凝膠。
圖10 5, 10-6和10-7表示在不同條件下得到的一些典型的凝膠色譜圖。這一類型的色譜圖無須進(jìn).步的處理即可用于不同聚合物的定性比較，GPC 確實(shí)是極為有力的分析手段。然而，凝膠色譜圖只有當(dāng)轉(zhuǎn)換為真正的分子量分布時才能充分應(yīng)用;這一問題在下節(jié)內(nèi)討論。
圖10-5 一個典型的凝膠滲透色譜圖。樣品，聚丙烯腈;溶劑，二甲基乙酰胺;柱,CLPS。 數(shù)字記號相應(yīng)于5亳升容量的虹吸管記數(shù)器的“傾卸”。從注樣開始記錄數(shù)字，注射是在計數(shù)時進(jìn)行的。收集到的記數(shù)為26以后的小峰是由低分子量的雜質(zhì)引起的，這是所有凝膠色譜的共同特點(diǎn)。為方便起見，在圖10-6和10-7中予以略去
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.jpg "典型的分析用凝膠色譜儀的基礎(chǔ)方塊圖")
.jpg "一個典型的凝膠滲透色譜圖")
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