GPC-分子量及分子量分布测量解读
gpc测定结果解读
gpc测定结果解读GPC测定结果解读GPC，全称为凝胶渗透层析，是一种重要的高分子物质分析方法。
在GPC分析的过程中，我们通常会得到一系列曲线和数据，包括峰的数量、峰的形状、峰的面积、峰的高度等。
这些数据可以帮助我们了解样品的物理和化学特性，在材料科学、生物学等领域具有广泛的应用。
下面我们来解读GPC测定结果。
1. 面积和峰高GPC曲线中的峰通常代表不同的分子量区间。
因此，峰的面积和高度可以用来计算样品中不同分子量的物质含量。
峰面积的大小与所占总面积的比例，即峰的百分比，可以反映样品的分子量分布情况。
峰的高度则是反映该分子量区间内的分子量平均值。
因此，峰面积和高度是GPC分析中两个最为基本的参数。
2. 分子量分布曲线GPC分析中最为重要的结果之一是分子量分布曲线。
该曲线通常为对数坐标下的光滑曲线，表示不同分子量的物质含量。
根据曲线的形状，可以判断样品的分子量分布情况。
如果曲线左侧较高，右侧较低，说明样品中主要存在低分子量物质；如果曲线右侧较高，左侧较低，则说明样品中主要存在高分子量物质。
通过分析分子量分布曲线，可以更加全面地了解样品的特性。
3. 异构体有些高分子化合物在构造上存在不同的异构体，如立体异构体、链异构体等。
GPC分析可以对这些异构体进行分离和分析，并得到不同异构体的物质含量分布。
通过分析不同异构体之间的相对含量，可以进一步了解化合物的构造和结构特征。
4. 分子量平均值GPC分析中还可以得到不同分子量的平均值，如数平均分子量、重平均分子量等。
这些平均值可以反映样品中不同分子量物质的平均特性。
例如，数平均分子量较小，说明分子量低，分散性较好，分子量分布比较广泛；重平均分子量较大，说明分子量高，经历过聚合反应，在样品中存在少量的高分子量物质。
通过以上内容，我们可以看出，在GPC分析中，各项结果都具有其特定的意义和作用。
了解这些结果，可以全面地了解高分子样品的特性，并为在材料、化学、生物等领域的研究提供支持和参考。
GPC测定聚讲义合物分子量及分子量分布
GPC色谱柱装填的是多孔性凝胶（如最常用的高度交联聚苯乙 烯凝胶）或多孔微球（如多孔硅胶和多孔玻璃球），它们的孔径大 小有一定的分布，并与待分离的聚合物分子尺寸可相比拟。GPC仪 工作流程图如下所示。
当被分析的样品通过输液泵随着流动相以恒定的流量进入色 谱柱后，体积比凝胶孔穴尺寸大的高分子不能渗透到凝胶孔穴中而 受到排斥，只能从凝胶粒间流过，最先流出色谱柱，即其淋出体积 （或时间）最小；中等体积的高分子可以渗透到凝胶的一些大孔中 而不能进入小孔，比体积大的高分子流出色谱柱的时间稍后、淋出 体积稍大；体积比凝胶孔穴尺寸小得多的高分子能全部渗透到凝胶 孔穴中，最后流出色谱柱、淋出体积最大。
1000 ml 10mg
Waters-Breeze GPC 仪
谢
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观
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因此，聚合物的淋出体积与高分子的体积即分子量的大小有关， 分子量越大，淋出体积越小。分离后的高分子按分子量从大到小被 连续的淋洗出色谱柱并进入浓度检测器。
浓度检测器不断检测淋洗液中高分子级分的浓度。常用的浓度 检测器为示差折光仪，其浓度响应是淋洗液的折光指数与纯溶剂 （淋洗溶剂）的折光指数之差，由于在稀溶液范围内，与溶液浓度 成正比，所以直接反映了淋洗液的浓度即各级分的含量，下图是典 型的GPC谱图。
GPC测定聚合物分子量及分子量分布
实验10 GPC测定聚合物分子量及分子量分布
一、 基本原理
CPC是一种特殊的液相色谱，所用仪器实际上就是一台高效液 相色谱（HPLC）仪，主要配置有输液泵、进样器、色谱柱、浓度 检测器和计算机数据处理系统。
与HPLC最明显的差别在于二者所用色谱柱的种类（性质）不 同：HPLC根据被分离物质中各种分子与色谱柱中的填料之间的亲 和力不同而得到分离，GPC的分离则是体积排除机理起主要作用。
GPC测分子量及分子量分布
因此，聚合物的淋出体积与高分子的体积即分子量的大小有关， 分子量越大，淋出体积越小。分离后的高分子按分子量从大到小被 连续的淋洗出色谱柱并进入浓度检测器。
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浓度检测器不断检测淋洗液中高分子级分的浓度。常用的浓度 检测器为示差折光仪，其浓度响应是淋洗液的折光指数与纯溶剂 （淋洗溶剂）的折光指数之差，由于在稀溶液范围内，与溶液浓度 成正比，所以直接反映了淋洗液的浓度即各级分的含量，下图是典 型的GPC谱图。
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当被分析的样品通过输液泵随着流动相以恒定的流量进入色 谱柱后，体积比凝胶孔穴尺寸大的高分子不能渗透到凝胶孔穴中而 受到排斥，只能从凝胶粒间流过，最先流出色谱柱，即其淋出体积 （或时间）最小；中等体积的高分子可以渗透到凝胶的一些大孔中 而不能进入小孔，比体积大的高分子流出色谱柱的时间稍后、淋出 体积稍大；体积比凝胶孔穴尺寸小得多的高分子能全部渗透到凝胶 孔穴中，最后流出色谱柱、淋出体积最大。
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10三、Biblioteka 验步骤（1） THF （流动相） 的脱气 THF过滤、真空脱气后，加入到流动相瓶中。
（2）样品配制 将10mg聚合物样品溶于1ml THF中，过滤后置于样品瓶中。
（3）用进样器取20m，从GPC仪的进样口注入。
常用的浓度检测器为示差折光仪其浓度响应是淋洗液的折光指数与纯溶剂淋洗溶剂的折光指数之差由于在稀溶液范围内与溶液浓度成正比所以直接反映了淋洗液的浓度即各级分的含量下图是典型的gpc谱图
实验 十一
GPC测定聚合物分子量及 分子量分布
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实验10 GPC测定聚合物分子量及分子量分布
gpc测定结果解读
gpc测定结果解读
GPC测定结果解读是关于聚合物分子量的分析方法。
GPC是一种
高效的聚合物分子量分布分析技术，通过对分子量的分布进行测定，可以了解聚合物的分子量分布情况，进而掌握聚合物的特性和性能。
在GPC测定中，通常会得到一组数据，其中包括峰值分子量、分子量分布和平均分子量等参数。
这些参数的含义和解读对于分析聚合物的特性和性能至关重要。
首先，峰值分子量表示分子量分布曲线中的最高峰的分子量大小，也就是聚合物分子量的主要分布区域。
通过峰值分子量的大小和位置，可以初步判断聚合物的分子量大小和分布范围。
其次，分子量分布表示聚合物分子量的分布情况，通常以多峰分布或单峰分布形式呈现。
通过分子量分布的形式和曲线斜率等特征，可以进一步了解聚合物的分子量分布情况。
最后，平均分子量是指聚合物分子量分布的平均值。
通常有数种平均分子量，如数平均分子量、重平均分子量和粘度平均分子量等。
不同的平均分子量反映了不同的聚合物特性，选择合适的平均分子量可以更准确地评价聚合物的性能和应用价值。
总之，GPC测定结果的解读需要综合考虑峰值分子量、分子量分布和平均分子量等参数，以了解聚合物的分子量特性和分布情况，为聚合物的应用和研发提供重要参考。
- 1 -。
GPC测分子量及分子量分布
用GPC方法不但可以得到分子量分布，还可以根据GPC谱图求 算平均分子量和多分散系数，特别是当今的GPC仪都配有数据处理 系统，可与GPC谱图同时给出各种平均分子量和多分散系数，无须 人工处理。
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二 、主要药品与仪器
THF （流动相） 聚合物样品 （如PS） 样品瓶 注射器（1ml） 流动相脱气系统 样品过滤头
一、 基本原理
CPC是一种特殊的液相色谱，所用仪器实际上就是一台高效液 相色谱（HPLC）仪，主要配置有输液泵、进样器、色谱柱、浓度 检测器和计算机数据处理系统。
与HPLC最明显的差别在于二者所用色谱柱的种类（性质）不 同：HPLC根据被分离物质中各种分子与色谱柱中的填料之间的亲 和力不同而得到分离，GPC的分离则是体积排除机理起主要作用。
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用一组已知分子量的单分散性聚合物标准试样，在与未知试 样相同的测试条件下得到一系列GPC谱图，以它们的峰值位置的Ve 对lg M作图，可得如图3-6的直线，即GPC校正曲线：
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有了校正曲线，即可根据Ve读得相应的分子量。一种聚合物的
GPC校正曲线不能用于另一种聚合物，因而用GPC测定某种聚合物 的分子量时，需先用该种聚合物的标样测定校正曲线。但是除了聚 苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等少数聚合物的标样以外，大多数的聚 合物的标样不易获得，多数时候只能借用聚苯乙烯的校正曲线标淋出体积Ve 表征着高
分子尺寸的大小。
如果把图中的横坐标Ve转换成分子量M 就成了分子量分布曲线。 为了将Ve转换成M，要借助GPC校正曲线。实验证明在多孔填料的 渗透极限范围内Ve和M 有如下关系：
lg M = A－BVe 式中A、B 为与聚合物、溶剂、温度、填料及仪器有关的常数。
教案GPC法测定聚合物分子量及分子量分布
教案现一个对话框，单击“Start New Processing Parameters”后按“OK”。
使用鼠标左键，放大所关注的色谱峰，选择合适的积分参数，在以后出现的对话框分别选择“Relative”和“5th Order”,在“Method Name”中输入所建方法的文件名（如XYZ,下文将用XYZ文件名为例），然后单击“Finish”，并从“File”菜单中选择“Save all”存储该方法。
2.建立校正曲线单击命令栏上的“Find Data”，在“Sample Set”下选中要处理的标准样品所在的样品组，双击。
选择所需处理的所有标准样品数据，单击，出现图示的画面，然后进行如下的操作。
在“Use specified method”对话框内选择刚建立的处理方法名（XYZ），按“OK”，则建立了一条校正曲线。
在“Result”下按“Update”,则出现刚处理的标准样品名，双击。
则出现该标样的色谱图，单击，出现该标样的保留时间，单击，出现该标样的分子量信息。
如对自动积分的结果不满意，可以单击（Processing Parameters Wizard）,选择“keep the calibrationcurve”，进行调整。
单击即可看到整条校正工作曲线。
3.处理样品单击命令栏上的“Find Data”，在“Sample Set”下选中要处理的未知聚苯乙烯试样所在的样品组，双击。
选择所需处理的样品数据，单击，在“Use specified method”对话框内选择所需的处理方法名（XYZ），按“OK”。
在“Result”下按“Update”，则出现刚处理的未知聚苯乙烯试样样品名，双击，出现该样品的色谱图，点击，出现该样品的保留时间，点击，出现该样品的积分结果，即所需的分子量分布的信息。
如对自动积分的结果不满意，可以单击（Processing Parameters Wizard），选择“keep the calibration curve”，进行调整。
GPC-分子量及分子量分布测量解读
GPC加热
使GPC检测处在一个温度稳定的环境
降低流动相黏度，使得谱柱内部溶剂处于接近理想的 GPC状态（如Polyethylene – Terphthalate mCresol + 0.05 m LiBr/100 °C） 尽量减轻分子间的弱相互作用（样品分子间、样品和 溶剂分子间、填料和样品分子间等） 使难于溶解的样品得以溶解（如聚烯烃PE\PP、工程 塑料PPS等）
[] KM
选择型检测器 适于对该检测器有特殊响应的高聚物和有机化合物。有紫 外、红外、荧光、电导检测器等，灵敏度高
聚合物色谱中的检测器
浓度
响应值正比于浓度C 实例：示差(refractometer)检测器 N = (dn/dc) C
紫外检测器 蒸发光散射检测器
使用单一浓度型检测器的体积排除分离模式色 谱被称作 传统GPC
2 [ ] 2 K 2 M 2 2 1 K1 M 11 1 K 2 M 2
log K1 ( 1 1) log M 1 log K 2 ( 2 1) log M 2 K1 1 1 1 log M 2 log( ) log M 1 2 1 K2 2 1
22到需从文献上得到准确准确的的kaka值值对相对分子量进对相对分子量进行的色谱柱普适行的色谱柱普适校正得到绝对分校正得到绝对分子量子量不能不能不能不能配了黏度检测器的配了黏度检测器的gpcgpc测出特性黏数测出特性黏数得到得到kaka值的普值的普适校正适校正能直接从特能直接从特性黏数测出性黏数测出能但是间接得能但是间接得到到配了多角激光检测器的配了多角激光检测器的gpcgpc绝对测出无需绝对测出无需色谱柱校正色谱柱校正能但要符合能但要符合一些假设一些假设能当有两个测能当有两个测量角以上量角以上三检测器联用的三检测器联用的gpcgpc准确结果准确结果能能能能gp
GPC分子量及分子量分布测量解读
分子量 [] KM
选择型检测器 适于对该检测器有特殊响应的高聚物和有机化合物。有紫 外、红外、荧光、电导检测器等，灵敏度高
聚合物色谱中的检测器
浓度
响应值正比于浓度C 实例：示差(refractometer)检测器
尽量减轻分子间的弱相互作用（样品分子间、样品和 溶剂分子间、填料和样品分子间等）
使难于溶解的样品得以溶解（如聚烯烃PE\PP、工程 塑料PPS等）
凝胶色谱柱内的总体积
Vt VCM Vi VM
填料的骨架体
积
填料的孔
体积
填料的粒 间体积
分子可进入的体积为Vi＋VM
Pore Structure Defines Resolving Range
凝胶色谱过程方程
VR VM KVi GPC分离的特点：
当分子很大时
• 只能测定一定范
GPC
分子量及分子量分布测量
分子量及其分布与性能和加工的关系
聚合物的性能特别是机械性能、加工性能及 在溶液中的特性等都与聚合物分子量有关。
Weight fraction
Mn Mη Mw
Mz
多分散性系数 d M w Mn
Molecular weight
一般地，Mn< M<Mw< Mz
Mz Mw M Mn
多孔玻璃、多孔氧化铝：适于有机溶剂 和水。
GPC载体的种类： 1.交联聚苯乙烯凝胶 2.多孔性玻璃 3.半硬质及软质填料包括聚乙酸乙烯酯凝胶及聚丙 烯酰胺凝胶 4.木质素凝胶等
载体பைடு நூலகம்GPC产生分离作用的关键
GPC 仪器对载体的要求：
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分子量及分子量分布测量
分子量及其分布与性能和加工的关系
聚合物的性能特别是机械性能、加工性能及 在溶液中的特性等都与聚合物分子量有关。
Mn Weight fraction
Mη
Mw Mz
Mw 多分散性系数 d Mn
Molecular weight
一般地，Mn< M<Mw< Mz
M z M w M M n
凝胶色谱分离原理
凝胶色谱是按照分子的尺寸大小来分离的，其分离并不依赖流动相 和固定相之间的相互作用力。 凝胶色谱柱内的总体积
Vt VCM Vi VM
填料的骨架体 填料的孔 积 体积 填料的粒 间体积
分子可进入的体积为Vi＋VM
Pore Structure Defines Resolving Range
泵系统：溶剂贮存室、一套脱气装置和一个高压泵。泵 的工作状态好坏直接影响最终数据的准确性。 进样系统：自动进样，每次取样量精确。 温度控制系统：检测器对温度敏感，不同测试温度下 所得到的数据不同，故GPC应有较好的控温系统。 分离系统：包括凝胶色谱柱，是GPC的核心。 PS凝胶：适于有机溶剂，可耐高温。 无机硅胶：适于有机溶剂，水。 色谱柱类型 交联聚乙酸乙烯酯凝胶：适于乙醇、丙酮 等极性溶剂。 多孔玻璃、多孔氧化铝：适于有机溶剂 和水。
GPC载体的种类：
1.交联聚苯乙烯凝胶 2.多孔性玻璃 3.半硬质及软质填料包括聚乙酸乙烯酯凝胶及聚丙 烯酰胺凝胶 4.木质素凝胶等
载体是GPC产生分离作用的关键
GPC 仪器对载体的要求：
1.良好的化学稳定性和热稳定性； 2.有一定的机械强度 3.不易变形; 4.流动阻力小 5. 对试样没有吸附作用 6.分离范围越大越好（取决于孔径分布)等 7.载体的粒度愈小，愈均匀，堆积的愈紧密，色谱柱 分离效率愈高。
[] KM
选择型检测器 适于对该检测器有特殊响应的高聚物和有机化合物。有紫 外、红外、荧光、电导检测器等，灵敏度高
聚合物色谱中的检测器
浓度
响应值正比于浓度C 实例：示差(refractometer)检测器 N = (dn/dc) C
紫外检测器 蒸发光散射检测器
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
使用单一浓度型检测器的体积排除分离模式色 谱被称作 传统GPC
GPC加热
使GPC检测处在一个温度稳定的环境
降低流动相黏度，使得谱柱内部溶剂处于接近理想的 GPC状态（如Polyethylene – Terphthalate mCresol + 0.05 m LiBr/100 °C） 尽量减轻分子间的弱相互作用（样品分子间、样品和 溶剂分子间、填料和样品分子间等） 使难于溶解的样品得以溶解（如聚烯烃PE\PP、工程 塑料PPS等）
VR 2 N 16( ) W
VR 2 N 16( ) W
对于相同长度的色谱柱，N值越大，意味着柱效率越高。
分离度R：
2V2 - V1 R W1 W2
式中，V1，V2分别为对应于样品1和样品2的两个 峰值的淋洗体积；W1，W2分别为峰1和峰2的峰底宽。 显然，若两个样品达到完全分离，R应等于或大 于1，如果R小于1，则分离是不完全的。
凝胶渗透色谱
<107
各种平均分子量
分子量分布的测定方法 分级、超速离心、GPC
凝胶渗透色谱
(Gel Permeation Chromatography, GPC or Size Exclusion Chromatography, SEC)
组成：泵系统、 进样系统、分离 系统、检测系统、 温度控制系统和 数据采集与处理 系统。
各种测定分子量方法的适用范围和统计意义
测定方法
端基分析 沸点上升\冰点下降 蒸气压下降
适用的分子量范围
<3×104 <3×104
分子量的统计意义
Mn Mn
渗透压
粘度法 光散射法 超速离心沉降及扩散
3×104-1×106
2×104-1×106 104-107 104-107
Mn
Mv Mw Mw, Mz
凝胶色谱过程方程
VR VM KVi
当分子很大时
GPC分离的特点：
VR VM
当分子很小时
• 只能测定一定范 围的分子量
•大分子先流出
VR Vi VM
对于中间大小的分子
• 淋出体积有一定 的范围
• K由分子尺寸决 定
VR VM KVi
分子能进入的 孔体积占总孔 体积的分数
GPC色谱柱选择 按照样品所溶解的溶剂来选择柱子所属系列 THF、氯仿、DMF 必须选择合适的溶剂来溶解聚合物 按照样品分子量范围来选择柱子型号 样品分子量应该处在排阻极限和渗透极限范围内，并且 最好是处在校正曲线线性范围内
检测系统：通用型检测器、选择型检测器。 通用型检测器 示差折光检测器：一种浓度检测仪，它是通过浓度不同折 光指数不同的原理，通过连续测定样品流路和参比流路间的 液体的折光指数的差值来检测从色谱柱流出的液体中样品的 浓度。对温度变化敏感，灵敏度低 光散射检测器：可直接测出聚合物级分的重均分子量 粘度检测器：测定特性粘度，根据Mark-Houwink方程计算 分子量
Waters 1515型凝胶渗透色谱仪
评价色谱柱性能的两个重要参数 柱效率N ： 色谱柱的效率可借用“理论塔板数”N进行描述。 测定N的方法：用一种相对分子量均一的纯物质，如邻 二氯苯、苯甲醇、乙腈、苯等，作GPC测定，得到色谱 峰，从图上可以求得从样品加入到出现峰顶位置的淋 洗体积VR，以及由峰的两侧曲线拐点出作出切线与基线 所截得的基线宽度即峰底宽W，然后按照下式进行计算 N 。
GPC是用溶剂作流动相，流经多孔填料(如多孔硅胶或多孔 树脂) 作为分离介质的液相色谱法。 1953年Wheaton和Bauman用多孔离子交换树脂按分子量 大小分离了苷、多元醇和其它非离子物质，观察到分子 尺寸排除现象。 1959年Porath和Flodin用葡聚糖交联制成凝胶来分离水 溶液中不同分子量的样品。 1962年J.C.Moore将高交联度聚苯乙烯-二乙烯基苯树脂 用作柱填料，以连续式高灵敏度的示差折光仪，并以体 积计量方式作图，制成了快速且自动化的高聚物分子量 及分子量分布的测定仪，从而创立了液相色谱中的凝胶 渗透色谱技术。