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gpc凝胶渗透色谱仪原理：详解分子筛分技术

来源：时间：2024-12-02 11:02:38 浏览：397次

gpc凝胶渗透色谱仪原理：详解分子筛分技术

凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography, GPC）是一种高效、快速的分离技术，广泛应用于高分子化合物的分析；GPC的核心原理是分子筛分技术，通过多孔性凝胶填料将不同分子量的高分子化合物分离开来。

一、基本概念

1. 分子筛分：分子筛分是指利用多孔性凝胶填料的孔径大小，将不同分子量的高分子化合物分离开来的过程；当高分子化合物溶液通过装有多孔性凝胶填料的色谱柱时，不同分子量的高分子化合物在填料孔隙中的行为不同，从而实现分离。

2. 凝胶填料：常见的凝胶填料包括交联聚苯乙烯凝胶、交联聚乙酸乙烯酯凝胶、多孔硅球、多孔玻璃和多孔氧化铝等；凝胶填料具有化学惰性，不具有吸附、分配和离子交换作用，填料孔径大小与待分离的高分子化合物分子量相匹配。

二、分离机制

1. 分子大小与孔径的关系

大分子：当高分子化合物的分子量大于凝胶填料的孔径时，大分子无法进入孔隙，只能从填料颗粒之间的间隙通过，因此移动速度快，先被洗提出来。

中等分子：当高分子化合物的分子量介于凝胶填料的孔径范围内时，中等分子可以部分进入孔隙，移动速度适中，居中被洗提出来。

小分子：当高分子化合物的分子量小于凝胶填料的孔径时，小分子可以完全进入孔隙，移动速度慢，最后被洗提出来。

2. 淋洗过程：使用适当的淋洗液（流动相）将高分子化合物溶液带入色谱柱；在淋洗过程中，不同分子量的高分子化合物根据其在填料孔隙中的行为不同，逐渐被分离；相对分子质量大的高分子化合物先被洗提出来，相对分子质量小的高分子化合物后被洗提出来。

3. 校正曲线：使用已知分子量的标准样品，建立淋洗体积与分子量之间的校正曲线；在相同的测试条件下，测定一系列标准样品的保留时间，以lgM对t作图，得到校正曲线；通过校正曲线，可以从GPC谱图上计算出未知高分子化合物的分子量分布。

三、仪器组成

1. 泵系统：提供稳定的淋洗液流速，确保分离过程的连续性和稳定性；常用的泵系统包括恒流泵和高压泵。

2. 进样系统：将样品引入色谱柱，包括手动进样器和自动进样器。

3. 色谱柱：装填多孔性凝胶填料，实现高分子化合物的分离；根据分离对象的不同，选择合适的色谱柱。

4. 检测系统：通用型检测器适用于所有高聚物和有机化合物的检测，包括示差折光检测器、紫外吸收检测器、粘度检测器、光散射检测器等；选择型检测器适用于对该检测器有特殊响应的高聚物和有机化合物，包括紫外、红外、荧光、电导检测器等。

5. 数据采集与处理系统：采集和处理检测信号，生成GPC谱图；使用专业的数据处理软件，如Origin、Chromatography Data System等。

四、应用

1. 分子量分布：通过GPC可以测定高分子化合物的分子量分布，包括数均分子量、重均分子量、Z均分子量和多分散性指数；分子量分布直接影响高分子材料的物理性能和加工性能。

2. 支化度和共聚物分析：通过GPC可以分析高分子化合物的支化度，评估支链的数量和分布；可以分析共聚物的组成和结构，评估不同单体的比例和排列方式。

3. 微量添加剂分析：通过GPC可以测定高分子材料中微量添加剂的含量和分布；微量添加剂对高分子材料的性能有重要影响，如增塑剂、抗氧化剂等。

4. 绝对分子量测定：通过多角度激光光散射技术，可以测定高分子化合物的绝对分子量；绝对分子量测定可以提供更准确的分子量信息，用于科学研究和工业生产。

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