GPC技巧和常见问题

Vink

溶剂因素
分析人员最重要的决定之一就是找到能够溶解聚合物用于分析的适当溶剂。
这看来好像无关紧要，但是请记住，GPC是基于溶解状态的聚合物大小的一种分离技术。
在溶液中，聚合物链将展开至一定的松弛状态，而所选择的溶剂将决定其尺寸大小。
许多聚合物均在室温下可溶于各种溶剂中，但某些情况下(尤其对于高结晶聚合物而言)，需要高温才能溶解聚合物。
下面是有关水溶性和非水溶性聚合物的指南。



在购买GPC色谱柱时我应该选择哪种柱溶剂，为什么？

非水相GPC色谱柱装填于如下任一溶剂：

§ 四氢呋喃（THF）

§ 甲苯

§ 二甲基甲酰胺（DMF）

也有专用于室温条件下使用HFIP(六氟异丙醇)进行分析的、以甲醇作为溶剂进行装填的特殊色谱柱。

如果您的应用使用的是上述4种溶剂以外的其它溶剂，需考虑几条基本原则。

如果您在某溶剂(如氯仿或二氯甲烷)中进行“室温”分析，就从THF转换至该溶剂。

如果您打算在三氯苯(TCB)或邻二氯苯(ODCB)中进行高温分析工作，则在约85 -  90  °C时由甲苯转换至应用溶剂。

如果您打算使用极性非常高的溶剂，如二甲基乙酰胺(DMAC)或N-甲基吡咯烷酮(NMP)，则由DMF转换至新溶剂。

现在色谱柱使用的是溶剂“A”，我能更换成溶剂“B”吗？

通常，如果两种溶剂可混溶，您可直接以0.1 - 0.2 ml/分钟的流速从一种溶剂转换为另一种溶剂（参见色谱柱维护使用说明书）。

如 果两种溶剂不可混溶，则必须使用一种中间溶剂（两种溶剂均可混溶于该溶剂）。

什么添加剂比较重要，我何时应该用到？

某些情况下，需要使用某些流动相添加剂。

例如，0.05M溴化锂添加至极性溶剂如二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAC)和N- 甲基吡咯烷酮(NMP)。

这些极性溶剂用于分析极性聚合物，如聚氨酯或聚酰亚胺，溶剂与聚合物会发生偶极相互作用，使分布图的高分子量末端出现假肩峰。

加入盐类物质后，这种相互作用就会消失。

盐也可以用于水相GPC，因为色谱柱中的的甲基丙烯酸凝胶带有负电荷。

由于填料带有负电荷，会与阴离子样品发生离子排斥，与 阳离子样品发生离子吸附。

使用硝酸钠盐，可以最大程度地减小这些影响，以及当与阳离子样品发生任何离子交换作用时减少 对洗脱液pH值的调整。

色谱柱应该按何种顺序串联，为什么？

一般来讲，色谱柱的串联顺序并不重要。

串联顺序不会影响流出聚合物的分子量分布计算。

不过，总是把100Å或50Å的色谱柱放在最后倒是个不错的主意，因为这些色谱柱中的苯乙烯/二乙烯基苯凝胶通常更软、耐压性更差。

我的GPC色谱柱中应该使用什么流速呢？

对于7.8 mm ID分析柱，建议流速不要超过1.0 mL/min。

对这些色谱柱要获得“最佳”分离度，流速约为0.70 ~ 0.80 mL/min。4.6 mm ID窄 径柱的最佳流速为0.3  ~  0.35  mL/min。

欲知更多详情，请参考柱维护使用说明书。

启动色谱柱时，我要逐渐增加流速和温度吗？

对于GPC分析色谱柱，必须缓慢增加流速。

突然增加流速（伴随压力增加）势必将损坏色谱柱。

逐渐升温则没那么重要。

通常，我们每间隔60秒将流速从0.0 mL/min缓慢增加至1.0 mL/min，而几个小时内将环境温度增加至 150 °C（例如）。

我应如何选择色谱柱的孔径范围？

通过确定目标分析物的大概分子量范围，来选择孔径范围。

比如，您知道分子量范围较小(如环氧树脂)，则将使用一套103、500、100的 色谱柱或使用50Å的色谱柱。

如果中等分子量的PVC为分析样品，则将使用一套103,   104,   和105的色谱柱。

选择针对聚合物分子量 范围的单一孔径可提供最大的分辨率。

如果分子量范围未知或范围非常宽，则最好使用具有混合孔径的混合床（即：“线性(linear)” 或“扩展范围(extended   range）”）色谱柱。

基于聚苯乙烯链长的排阻范围，下表列出了单孔径色谱柱（填充物为苯乙烯/二乙烯基苯）分离的分子量范围：

分子量范围	孔径		分子量范围	孔径
100 - 1000	50 Å		50,000 - 1,000,000	105 Å
250 - 2500	100 Å		200,000 - > 5,000,000	106 Å
1,000 - 18,000	500 Å		500,000 - ~20,000,000	107 Å
5,000 - 40,000	103 Å		~1,000 - 10,000,000	Mixed Bed - High
10,000 - 200,000	104 Å		~100 - 100,000	Mixed Bed - Low

什么是分辨率？我需要多大分辨率？

在GPC分析中，分辨率意指逐渐增加洗脱液量时所分离分子量范围。

我们总是想尽可能获得最大分辨率增到。

使分辨率最大化的 最简便的方法就是增加更多的色谱柱(遗憾的是，这样做同时也会增加分析时间)。

另一种方法是使用较小的粒径(约5μm)，此法可提高分离效率。

但是这样做可能会牺牲色谱柱的耐用性和柱寿命。

在存在低聚物、添加剂、多模式分布的分离中，分辨率可能就显得非常重要。

如果样品为宽分布的高密度聚乙烯，此时分辨率就可能不那么重要。

还有一个小技巧：如果您查看GPC溶剂指南，您可能会注意到指南中列出了标准的温度操作范围。

在GPC分析中，我们几乎始终都将色谱柱加热至溶剂指南中所示的某一高温(即便是对于室温应用)。

这样做并非是为了溶解样品，而是为了增加分离的分辨率、 加强渗透进程，某些情况下还可降低溶剂粘度（例如对DMF）并降低色谱柱床的反压。

什么是“窄分布”标样？什么是“宽分布”标样？

§ 窄分布标样是指多分散性（polydisperity）小于约1.10的聚合物标准品。

多分散性的定义为：重均分子量(Mw)和数均分子量(Mn) 之比。

§ 宽分布标样的分散性大于1.10，且通常与待分析样品是同种聚合物。

如果我使用窄分布标样，可以一次进注1个以上的标样吗？

在利用示差检测的传统GPC分析中，进注混合标样当然可以接受，只要洗脱的标准品组分之间有足够的分离度即可。

我们建议最 多不超过3个标样。

如果利用先进的检测法如粘度测定法，需准确知道标样的曲线下面积，此时每次只能进注一个标样。

对于我的聚合物样品，我应该使用哪种标样？

对于大多数人而言，使用窄分布标样相对校正就可以了。

此时，有机GPC分析通常选择聚苯乙烯标样，不过也可以使用聚甲基丙烯 酸甲酯(PMMA’s)、聚异戊二烯、聚丁二烯及聚四氢呋喃窄分布标样。对于水相GPC分析，可使用窄分布聚环氧乙烷、聚乙二醇和支 链淀粉(多糖)。如果使用者需获取真实的分子量(相对于不够好的校对标准品而言)，可使用与样品具有相同化学性质的宽分布 标样(或对照品)。