凝胶渗透色谱法-GPC-和高效液相谱-HPLC资料讲解
GPC-1：凝胶渗透色谱操作手册
样品溶液的过滤使用 0.45μm 过滤头。在装有过滤头的注射器内倒入样品溶液， 缓慢推动注射器，将样品溶液通过过滤头滤到干净的小试管中。然后用干净的溶剂 清洗过滤头数次。
（3）装完样品后，扳动进样阀扳手从 Load 位→Inject 位→Load 位→Inject 位，共三 下，动作要利落，否则会带来保留时间的误差。此时，窗口底栏显示 Single inject-running。
6． 到 设 定 的 运 行 时 间 后 ， 仪 器 自 动 停 止 数 据 采 集 ， 窗 口 底 栏 显 示 Single inject-complete。
凝胶渗透仪操作手册
6． 开计算机 打开计算机，双击Millennium32快捷键，出现Login Window； 点Login，输入Password：manager，OK； 从 Project 框中，选择自己课题组的 Project。
五． 测试样品
1． 在Millennium32主窗口，双击Run Samples，选择R-2410-T（THF系统）或L-2410（DMF 系统）或UV（紫外检测器），进入QuickSet窗口。
−−
∑∑ ∑∑ ∑ Mn =
wi = ni
niMi = ni
NiMiBiblioteka n---摩尔数 w---重量 N---摩尔分数 M---分子量
2． 重均分子量Mw 在一个高聚物体系中，各种大小分子的重量分数与其相应的分子量相乘，所得的各个 乘积的总和，定义为重均分子量。它是按重量统计平均的。
GPC详细资料介绍
GPC详细资料介绍1、一般地，传统的单一检测器的GPC，例如：由液相色谱仪改造而来的GPC，只需要进样量20ul（微升）或稍多，而且对浓度没有很精确的要求，一般只有一个浓度范围。
这个范围对应于柱子的分离能力和检测器的量程。
而浓度的具体大小，则也与分子量有关系！当分子量越大时，浓度应该减小；反之，浓度应该增大。
但是浓度太大，则会出现堵柱子，而且也会使检测器出现平头峰；浓度太小则会出现检测器检测不到信号的情况。
一般都在几毫克/毫升的浓度比较合适。
对于先进的多检测器GPC，则进样量要大很多了，至少也要50ul，甚至100、200ul也不稀奇。
这样算下来，样品量就不少了。
之所以说可能需要很多样品，是因为与具体方法有关。
如果样品本身是没有经典的GPC方法，需要摸索、建立一个新方法的话，那么样品需要量确实会大一些，特别是对一些新合成的样品，你很难确定他用什么溶剂溶解样品更合适，这时候就需要你去尝试，或者去查文献。
此时样品消耗是很大的！例如，我在仪器信息网上介绍过的聚乳酸样品的情况就是如此：当样品高度支化甚至成为星形支化时，传统的THF溶剂已经不能用了，需要换溶剂！而做出这一判断也是非常难的！在这一过程中，样品的消耗是非常大的，虽然浓度很低。
但是由于进样频繁，所以配制的样品溶液，会较快消耗。
此外，样品量过少，也会带来样品典型性差的问题。
所以，在工业生产企业的质量检验中，往往需要较大的样品量来配制成较多的样品溶液以避免典型性不足的问题，尽管实际进样量很小。
样品量少，往往是由于聚合规模小，实验室的小型合成，或者样品是昂贵、难得的生化类样品，如：蛋白质、多糖等。
解决这类问题，可以选择微量GPC，但是价格非常昂贵。
一般地，聚合物都不存在这类问题，无非是多聚合些样品出来，样品本身不是很值钱。
而对于生化类样品，一般GPC就没办法了，要么多弄些样品，要么买微量GPC。
但是一般也是选择前者，因为你还需要作重复性和重现性呢，并不是做一次进样就完了！最起码要进两针啊。
HPLC的常用术语解释
HPLC的常用术语解释高效液相色谱法(HighPerformanceLiquidChromatography\HPLC)又称"高压液相色谱'、"高速液相色谱'、"高分别度液相色谱'、"近代柱色谱'等。
它是在生化和分析化学中常用的柱层析仪。
接下来我为大家整理了HPLC的常用术语解释，希望对你有关怀哦!第一部分色谱曲线1、色谱图(chromatogram)：色谱柱流出物通过检测器系统时所产生的响应信号对时间或流淌相流出体积的曲线图，或者通过适当的〔方法〕观看到的纸色谱或薄层色谱斑点、谱带的分布图。
2、(色谱)峰(chromatographic peak)：色谱柱流出3、峰底(peak base)：峰的起点与终点之间的连接的直线4、峰高(h ，peak height)：色谱峰最大值点到峰底的距离(图1 中的BE)。
5、峰宽(W ，peak width)：在峰两侧拐点(图1 中的F ，G)处所作切线与峰底相交两点的距离6、半高峰宽(W h/2 ，peak withd at half height)：通过峰高的中点作平行于峰底的直线，此直线与峰两侧相交两点之间的距离(图1 中的HJ)。
7、峰面积(A ，peak area)：峰与峰底之间的面积8、拖尾峰(tailing peak)：后沿较前沿平缓的不对称的峰。
9、前伸峰(leading peak)：前沿较后沿平缓的不对称的峰。
(又叫伸舌峰、前延峰)10、假峰(ghost peak)：除组分正常产生的色谱峰外，由于仪器条件的转变等缘由而在谱图上出现的色谱峰，即并非由试样所产生的峰。
这种色谱峰并不代表具体某一组分，简洁给定性、定量带来误差。
(又叫鬼峰)11、畸峰(distrorted peak)：样子不对称的色谱峰，前伸峰、拖尾峰都属于这类。
12、反峰(negative peak)：也称倒峰、负峰，即出峰的方向与通常的方向相反的色谱峰。
第九章凝胶渗透色谱讲解
凝胶色谱分析二〇一一年九月九日第九章凝胶色谱分析凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography, GPC），又称尺寸排阻色谱（Size Exclusion Chromatography, SEC），其以有机溶剂为流动相，流经分离介质多孔填料（如多孔硅胶或多孔树脂）而实现物质的分离。
GPC可用于小分子物质和化学性质相同而分子体积不同的高分子同系物等的分离和鉴定。
凝胶渗透色谱是测定高分子材料分子量及其分布的最常用、快速和有效的方法[1]。
凝胶渗透色谱（GPC）的创立历程如下[2,5]：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；1964年J. C. Moore将高交联密度聚苯乙烯-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。
近年来，光散射技术（如图9-1所示，一束光通过一间充满烟雾的房间，会产生光散射现象。
）广泛应用于高分子特征分析领域[3]。
将光散射技术和凝胶渗透色谱（GPC）分离技术相结合，可以测定大分子绝对分子量、分子旋转半径、第二维里系数，也可测定分子量分布、分子形状、分枝率和聚集态等。
目前，该技术在高分子分析领域已成为一种非常有效的工具，在美国，日本及欧洲广为使用，国内近年来亦引进了此项技术。
入射光散射光图9-1光散射现象9.1 基本原理9.1.1凝胶渗透色谱分离原理让被测量的高聚物溶液通过一根内装不同孔径的色谱柱，柱中可供分子通行的路径包括粒子间的间隙（较大）和粒子内的通孔（较小）。
如图9-2、图9-3所示，当待测聚合物溶液流经色谱柱时，较大的分子只能从粒子间的间隙通过，被排除在粒子的小孔之外，速率较快；较小的分子能够进入粒子中的小孔，通过的速率慢得多。
GPC讲稿
K1、K2、α 1、α 2在固定条件下是常数，已知两种高
聚物在该条件下的K1、K2、α 1、α 2值
由标准样品的logM-Ve标定线求出被测样品高聚物的 logM-Ve标定线
GPC分析方法
计算平均分子量
可处理任何形状的GPC谱图 选20个点
选20个点
选40个点
GPC分析方法
计算平均分子量
多数聚合物的GPC谱图是对称的，近 似于高斯分布
GPC图谱
高分子材料的GPC全分析谱图
GPC分析方法
GPC图谱
单 分 散 多 分 散
横坐标色谱保留值 纵坐标代表流出液的浓度
GPC分析方法
单分散标准曲线数据处理
选用一系列不样品同类型的丌同 分子量(已知)的单分散（ Mw/Mn< 1.1）标样，不被测样 品在相同条件下进行GPC分析， 每一个标样的Ve对应其lgM，即 可得到lgM Ve曲线，称为单分 散性标样校准曲线
GPC分析方法
进样浓度范围及体积
• 分子量范围 样品浓度
–低于5,000 <1.0% –5,000～25,000 <0.5% –25,000～200,000 <0.25%
–200,000～2,000,000 <0.1%
–高于2,000,000 <0.05%
• 进样体积：50-100uL
GPC分析方法
分布
• GPC可以同时测定聚合物的相对分子质量及其分
布，方法快速有效
GPC分离原理
• 立体排斥理论
– 固定相是多孔填料，小分子样品可进入孔径内部 – 样品不固定相之间无作用力 – 迁秱时间丌同
GPC分离原理
被分离的高聚物在溶液中以无规线团的形式存在，
现代材料分析测试技术 凝胶渗透色谱 GPC
• 含有固化剂的EPOXY
酚醛树脂在室温条件下的自然 固化现象观察
8 6 4
RI/mv
2 0 -2 -4 15
1d 2d 5d 11d 19d
20
25 t/min
30
35
补充内容：水相GPC的应用
• 用于溶解于水的聚合物 • 较有机相GPC要复杂得多
水相GPC中存在的问题
• 非体积排除效应
• 分子尺寸不能直接反映分子质量及其分布 的信息。
聚合物分子量的特点
1.分子量大 2.多分散性
3.分子量统计平均值+分布系数才能确切 描述聚合物分子量
GPC分离机理
二、GPC仪器的基本配置
• • • • • • 溶剂贮存器(Solvent) 泵(Pump) 进样系统(Autosample ) 色谱柱(column) 检测器(detector) 数据采集与处理系统(Data Acquirement and Process System) • 废液池 (Waste)
（1）分子质量变化不大
• 这是由于分子链发生了氧化现象，生成了 其它物质，如羟基被氧化为醛、酮或酯的 结构，这时聚合物整体的分子链长度没有 明显的改变，但聚合物的性质发生了变化， 这时可以通过红外的方法检测其分子链结 构组成的变化。
（2）分子质量降低
• 有些高聚物的老化是因为分子链的断裂， 这时分子量急剧下降，使产品性能发生显 著的变化。如纤维强度下降，变脆，达不 到使用要求。
仪器基本配置流程图
3 2.5 2
RI/mv
1.5 1 0.5 0 -0.5 0 5 10 15 20 25 30 35 t/min
泵(515 HPLC Pump)
• 要求精度很高
凝胶渗透色谱(GPC)
凝胶渗透色谱（GPC）1. 简介凝胶渗透色谱（Gel Permeation Chromatography，简称GPC）是一种常用的分离和分析高分子化合物的方法。
该技术基于样品中高分子与凝胶基质之间的相互作用特性进行分离，并通过检测其分子量进行定性和定量分析。
2. 原理GPC的原理基于高分子在溶剂中形成的动态螺旋结构。
在这个多孔的凝胶基质中，高分子可以通过不同的速度渗透进入孔隙中，较大分子量的高分子会更难进入孔隙，而较小分子量的高分子则相对容易进入。
因此，在GPC中，高分子化合物会根据其分子量的大小在凝胶柱中得到分离，从而实现对样品的分析。
3. 实验操作3.1 样品制备：将待分析的高分子化合物溶解在合适的溶剂中，得到样品溶液。
确保样品溶液中没有明显的悬浮物或杂质。
3.2 柱装填：将凝胶柱装入色谱柱座，并根据柱座的要求进行调整和固定。
3.3 校准：使用一系列已知分子量的标准品进行校准。
将标准品溶液以一定流速注入凝胶柱中，记录各标准品的保留时间。
3.4 样品进样：使用自动进样器或手动进样器将样品溶液以适当流速注入凝胶柱中。
3.5 分离：样品在凝胶柱中进行凝胶渗透分离，不同分子量的高分子以不同的速度通过凝胶基质，完成分离。
3.6 检测：通过不同的检测器检测凝胶柱中流出的样品，常用的检测器包括紫外-可见光谱检测器、折光率检测器等。
3.7 数据处理：根据标准品的保留时间和已知分子量，结合样品的保留时间，计算出样品的分子量。
4. 应用领域GPC广泛应用于高分子化合物的分析和研究领域。
主要应用包括但不限于以下几个方面：•分析聚合物的分子量分布：通过GPC可以获得聚合物样品的分子量分布情况，了解样品中分子量大小的范围和占比，有助于进一步研究和应用。
•聚合物纯度分析：GPC可以用于判断聚合物样品的纯度，通过检测样品中的低分子量杂质，评估样品的纯净度。
•聚合物杂质分析：GPC可以用于分析聚合物样品中的杂质物质，如副产物、残留单体等。
凝胶渗透色谱
凝胶渗透色谱目录一、基本原理 (2)1.1 凝胶的特性 (2)1.2 色谱的分离原理 (3)1.3 凝胶渗透色谱在分离技术中的应用 (5)二、仪器设备 (6)2.1 凝胶渗透色谱仪的主要组成部分 (7)2.2 主要性能指标及选择 (9)2.3 仪器设备的清洁与维护 (9)三、样品前处理 (11)3.1 样品的选择与制备 (11)3.2 样品浓缩与净化 (12)3.3 样品检测方法的建立 (13)四、实验操作流程 (14)4.1 样品进样 (16)4.2 柱塞泵的设置与调节 (17)4.3 检测器的选择与校准 (18)4.4 数据处理与结果分析 (19)五、理论基础与数学模型 (20)5.1 凝胶渗透色谱的理论基础 (22)5.2 数学模型在凝胶渗透色谱中的应用 (23)5.3 实验数据的解释与处理 (24)六、应用领域 (26)6.1 在化学领域中的应用 (28)6.2 在生物医学领域中的应用 (29)6.3 在环境科学领域中的应用 (30)七、常见问题与解决方案 (31)7.1 常见问题及原因分析 (32)7.2 预防措施与解决策略 (33)八、实验安全与防护 (34)8.1 实验室安全规程 (36)8.2 个人防护装备的使用 (37)8.3 应急处理措施 (38)九、最新研究进展 (39)9.1 新型凝胶材料的研究与应用 (40)9.2 色谱技术的创新与发展 (41)9.3 聚合物凝胶渗透色谱法的探索 (43)一、基本原理它的基本原理是利用具有不同孔径大小的多孔凝胶颗粒作为固定相，将待分离的混合物通过凝胶柱进行分离。
在色谱过程中，待分离的混合物会与凝胶颗粒发生相互作用，从而导致不同成分在凝胶颗粒之间的分配系数和扩散速率的差异。
根据这些差异，混合物中的各个成分可以通过不同的时间顺序依次通过凝胶柱，从而实现对混合物中各组分的高效分离。
GPC的关键参数包括：凝胶颗粒的大小和形状；溶液流速；压力；洗脱剂的选择和浓度。
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无机凝胶： 最常用改性多孔硅胶。 主要特点是适 用范围广（包 括极性和非极 性溶剂）、尺 寸稳定性好、 耐压、 易更换溶剂、流动阻力小，缺点是吸附现象比聚苯乙烯凝胶严重。
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
（二）仪器
1．色谱柱
各 种 平均
稀溶液粘度
> 10 2
数均
> 10 2
2
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
1. 凝胶渗透色谱（ GPC ）：测定高分子材料的分子量及其分布的最常用、 快速和有效的方法。
GPC 是柱液相色谱。
测定：（ 1 ）高聚物的分子量及分布； （ 2 ）高分子材料内小分子物质的测定、支化度等某些结构分析； （ 3 ）作为分离手段，进行级分的定性和定量检测。
2. 高效液相色谱（ HPLC ）：另一种柱液相色谱。是非极性固定相，以 极性溶液为流动相。
HPLC 在高分子领域中的应用：主要是测定高分子材料中的小分子物。
由于 GPC 和 HPLC 都是液固色谱，除了柱子不同外仪器的其他部分可 以 通 用 ； 两 者 机 理 不 同 ， 因 而结 果 有很 好 的互 补 性 。
(2) 溶剂 四氢呋喃在室温下能溶解许多高分子，是最常用的 GPC 溶剂。 三氯苯多用于高温下测定，操作温度 135 ℃，适用于聚乙烯、聚丙烯、
乙 丙 橡 胶 、 丁 苯 橡 胶 、 丁 腈 橡胶 等 。
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
8
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
一、基本原理
GPC 以 体积排除 为主要原理。 GPC 的核心部件：色谱柱内装有多孔性填料（称为凝胶），凝胶的表面和 内 部 有 各 种 大 小 不 同 的 孔 洞 和通 道 。当 被 分析 的 样 品随 着 淋 洗 溶 剂 子 后 ， 溶 质 分 子 即 向 填 料 内 部孔 洞 扩散 。 较小 的 分 子除 了 能 进 入 大 还 能 进 人 较 小 的 孔 ； 较 大 的 分子 则 只能 进 人较 大 的 孔； 而 比 最 大 的 大的分子就只能留在填料颗 粒之间的空隙中。从渗透的 深度来说，较小的分子能渗 人孔洞更深的内部。
浓度检测器
分子量检测器
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
（二）仪器
1 ．色谱柱（ Water Styragel 为例，不锈钢，内径 8 mm ，长度 400 mm ） (1) 凝胶 GPC 凝胶可分为有机凝胶与无机凝胶两大类 。
有 机 凝 胶 ： 苯 乙 烯 — 二 乙 烯 苯 共 聚 得到 的 交 联聚 苯 乙烯 凝 胶 。 特点是孔径分 布宽，分离范 围大，适用于 非极性有机溶 剂。三个系列 柱的凝 胶 颗 粒分别 为 5 、 10 和 20um ，分 别 用 于测 定低、 中 和 超高 分 子 量 的
数均
沸点升高
＜ 3×10 4
数均
冰点降低
＜ 3×10 4
数均
气象渗透压
＜ 3×10 4
数均
膜平衡渗透压
5×10 5 -10 6
数均
电子显微镜
> 5×10 5
数均
光散射
> 10 2
重均
X 光小角散射 超离心沉降平衡
> 10 2 1×10 4 -1×10 5
重均 重均，平10 7
凝胶渗透色谱法 GPC 高效液相色谱 HPLC
测定高聚物分子量的方法 :
端基分析、沸点升高、冰点降低、气相渗透压。膜平衡渗透压、光散 射、 X 光小角散射、超速离心沉降、稀溶液粘度和凝胶渗透色谱等。
表 1-4 分子量的测定方法及其大致适用范围
测定方法
使用分子量范围
平均分子量
端基分析
＜ 3×10 4
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
（三）数据处理
如果 GPC 仪没有连接分子量检测器，则 GPC 谱图的横坐标不是 分子量，而是保留体积 Ve （或时间），纵坐标是浓度检测器讯号 H 。
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
（三）数据处理
1. 校准曲线 Ve 与分子量 M 之间有如下线性关系：
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
（二）仪器和实验技术
3. 分子量检测器
分子量检测器主要有激光小角光散射检测器和自动粘度检测器两种。 （ 1 ） 激 光 小 角 光 散 射 (LALLS ） 检 测 器 ， 通 过 测 定 散 射 光 强 来 计 是测定分子量的绝对方法。
特点：快速精确。激光准直性好而不必进行角度外推（可在 2 o 测定），光强 度大而不必进行浓度外推（可稀释至 10 -4 ～ 10 -6 g/ml ），样品池体积小（ 10 µl ）而简化了除尘操作，有可能与 GPC 联用。 （ 2 ）自动粘度检测器： 是利用毛细管两端压力降的测定来求得分子量，它 仍是测定分子量的相对方法。
（二）仪器和实验技术
2. 浓度检测器
示 差 折 光 和 紫 外 吸 收 检 测 器 是 最 常 用。 还 有 红 外 、 电 导 和 介 电 常 数 等 示差折光检测器（ RI ） ：利用溶液与溶剂之间折射率之差来测定浓度的。 优 点 是 ： 通 用 性 强 ， 只 要 溶 质 与 溶 剂 有 折 射 率 差 别 就 可 以 应 用。
紫外吸收检测器（ UV ）： 有较强的选择性，它要求溶剂不能有紫外吸收，比如四氢 呋喃必须完全除掉阻聚剂 2,6— 二叔丁基对甲酚后才能使用。测定时，波长常固定在 一个单一值（如 254 nm 或 280 nm ）。
有时利用双检测器，通过比较 RI 和 UV 的检测结果，可对组成鉴定提供帮助。
丁苯橡胶型粘合剂的紫外检测的 GPC 图上， 可明显观察到两个 RI 检测不明显的峰， 说明其中含有具有强紫外吸收基团的添加剂。
因此，随着溶剂的淋洗， 大小不同的分子就得到分离， 较大的分子先被淋洗出来， 较小的分子较后被淋洗出来。
分 离 的 基 础 主 要 根 据 溶 液 中 分子 体 积 （即流体力学体积）的大小。
凝胶渗透色谱法 GPC 和高效液相色谱 HPLC
（二）仪器
仪器组成：
输液系统 （柱塞泵）
进样器 色谱柱
凝胶、溶剂