凝胶渗透色谱的基本仪器设备
抖化学 / 2022-11-04
凝胶渗透色谱的基本仪器设备由GPC推导出聚合物分子量分布的基本情报来源是凝胶色谱图，它可被看作是以浓度对保留体积为坐标的分子量分布。在描述将此曲线转换为更习用的坐标方法之前，概述一下GPC所需的基本仪器设备。
用于聚合物的GPC仪器设备与其它HPLC的仪器非常相似，常规的HPLC仪器也确实可用于许多GPC的应用。然而，虽然高压GPC的微粒凝胶柱的最新发展[51对于聚合物的更简单和更快速的GPC技术的发展提供了巨大的潜力，但大多数聚合物实验室
中使用的仪器却与常规的HPLC仪器有很大差别。
用于聚合物GPC分析的柱子几乎均为直形，总长度1.2米(4英尺)，外径7毫米(3/8英寸)。要有足够的分辨率可用到多达8根柱子组成的系列，以致柱烘箱巨大，典型的仪器是个大型落地式装置。与HPLC的溶剂压力通常在35兆牛顿/米(5000磅英寸²)不同，GPC仪器的溶剂压力很少超过2兆牛顿/米(300磅/英寸²)。GPC仪器通常每天运转24小时，使用大容量(20升)的溶剂贮槽和拥有脉冲阻尼系统的往复泵。溶剂的脱气很重要，这由将溶剂加热至仅低于沸点来完成。因为许多市售的重要聚合物特别是聚烯烃类只在温度超过130°0时才溶解，所以GPC仪器的柱烘箱和检测器系统必须能够在这一温度操作;这种设备在HPLC仪器中很少见。
图10-4表示常规GPC仪器的线路图。除已描述的特征以外，GPC和HPLC设备之间最显著的差异是前者拥有直接监控柱中流出溶剂体积的设备。这通常是将流出液收集于小的( 5毫升)虹吸管，它的“倾卸”切断了光束，在检测器的输出信号上引起一个叠合的标记。由于将凝胶色谱图转化为w(M)函数时需要处理大量数据，因此将检测器输出信号以适于计算机的方式收集会有很多益处。用点滴计数器代替虹吸系统较为方便，其中每滴溶剂都切断光束，每亳升溶剂产生50到100次脉冲，使得能够用数据记录器对检测器的输出信号作精确的分析记录。常规GPC的“技术发展水平”已由M ontague作了综述[6]，Tit terton则描述了一种高级的、在高温下使用的GPC仪器[7]。
虽然所有用于常规HPLC的检测器均可用于GPC，但实际上却大都选用示差折光仪。折光率检测法相当灵敏、非特异、可用于所有的聚合物-溶剂组合。其主要缺点是对温度变化和流速波动的高度敏感性。采用UV或IR吸收的检测器避免了这些缺陷，
在共聚物或均聚物的混合物分析中常常很有用，因为可以使它们对于一个组分具有选择性。分光光度检测器对合成的聚合物并不能经常实现其固有的灵敏度，这些聚合物在溶剂吸收的空白区城很少具有高消光系数的吸收作用。
GPC系统的核心是直接影响分离的多孔凝胶。凝胶柱的选择和填充将在下文详细讨论(211页);目前只要指出:仅有两种类型的凝胶对于聚合物在有机溶剂中的分析极有用。最广泛使用的凝胶是高度交联的聚(苯乙烯一共一二乙烯苯)材料(CLPS),已证明对广范围的聚合物类型是很成功的。另-经常使用的材料是多孔玻璃或硅胶的无机凝胶。
图10 5, 10-6和10-7表示在不同条件下得到的一些典型的凝胶色谱图。这一类型的色谱图无须进.步的处理即可用于不同聚合物的定性比较，GPC 确实是极为有力的分析手段。然而，凝胶色谱图只有当转换为真正的分子量分布时才能充分应用;这一问题在下节内讨论。
图10-5 一个典型的凝胶渗透色谱图。样品，聚丙烯腈;溶剂，二甲基乙酰胺;柱,CLPS。 数字记号相应于5亳升容量的虹吸管记数器的“倾卸”。从注样开始记录数字，注射是在计数时进行的。收集到的记数为26以后的小峰是由低分子量的杂质引起的，这是所有凝胶色谱的共同特点。为方便起见，在图10-6和10-7中予以略去
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