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实验 104 凝胶渗透色谱（ GPC ）测定 聚苯乙烯的相对分子质量 及相对分子质量分布

实验 104 凝胶渗透色谱（ GPC ）测定 聚苯乙烯的相对分子质量 及相对分子质量分布. 104.1 实验目的 (1) 了解凝胶渗透色谱的基本原理。 (2) 了解凝胶渗透色谱仪的构造和凝胶渗透色谱的实验技术。 (3) 测定聚苯乙烯样品的相对分子质量及相对分子质量分布。. 样品. 填充物颗粒. 大. 孔穴. 中. 小. 104.2 GPC 分离原理. (1) 固定相是多孔填料，小分子样品可以进入孔径内部 (2) 样品与固定相之间无作用力 (3) 迁移时间不同. GPC 分离原理示意图.

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实验 104 凝胶渗透色谱（ GPC ）测定 聚苯乙烯的相对分子质量 及相对分子质量分布

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Presentation Transcript

  1. 实验104 凝胶渗透色谱（GPC）测定聚苯乙烯的相对分子质量及相对分子质量分布 104.1 实验目的 (1) 了解凝胶渗透色谱的基本原理。 (2) 了解凝胶渗透色谱仪的构造和凝胶渗透色谱的实验技术。 (3) 测定聚苯乙烯样品的相对分子质量及相对分子质量分布。

  2. 样品 填充物颗粒 大 孔穴 中 小 104.2 GPC分离原理 • (1) 固定相是多孔填料，小分子样品可以进入孔径内部 • (2) 样品与固定相之间无作用力 • (3) 迁移时间不同

  3. GPC分离原理示意图

  4. GPC曲线 淋出体积代表了相对分子质量的大小—M 浓度响应代表了含量—W（M） GPC曲线就是聚合物的相对分子质量分布曲线

  5. 色谱柱 检测器 进样器 柱温箱 泵 示差检测器 THF, 氯仿, DMF GPC系统配制 需要GPC软件才可计算各平均相对分子质量

  6. 104.3 实验条件 • 色谱柱：Shim-pack GPC-80M • 保护柱：Shim-pack GPC 800p • 流动相：THF • 流 速：1.0 mL/min • 柱 温：50 ℃ • 进样量：50 μL • 检测器：示差折光检测器RID-10A • 标准品：PS(8个不同相对分子质量标样)

  7. 3. 置于 色谱纯级THF溶剂 脱气15 min 超声波发生器 4. 根据实验条件 仪器 调节至进样状态 按照仪器的操作步骤 待仪器达到平衡时 记录仪基线呈直线 104.4 实验步骤 1. 被测样(提前一天溶样)过滤 2. 仪器观摩 即可进样

  8. 运行批处理表 色谱柱冲洗及关机 • 6. 将盛有测试样品的试样托盘放入自动进样器 5. 编辑测试样品批处理表 7. 使用色谱工作站对所采数据进行处理

  9. 104.5 注意事项 • (1) 严格按照规定使用仪器，防止因错误操作造成仪器损坏； • (2) 流动相使用前应用0.45 μm 滤膜过滤并充分脱气； • (3) 测样品要能在四氢呋喃（THF）中充分溶解； • (4) 被测样应至少提前一天溶样，室温放置12～24 h，严禁超声振荡。使用前缓慢水平摇动样品瓶，使样品浓度均匀，且瓶壁无气泡，然后用0.45 μm的针筒式过滤器过滤，过滤时应严格操作以免引起交叉污染； • (5) 实验结束后，应冲洗色谱柱30 min以上，柱温冷却到室温后再关机。

  10. 104.6 问题讨论 • （1）在GPC测定聚合物相对分子质量时，为什么要用标样进行校正？ • （2）计算机是如何利用所得色谱图求得各种平均相对分子质量及分布宽度指数D的？ • （3）什么叫聚合物相对分子质量的质量微分分布曲线和质量积分分布曲线？ • （4）此实验的流动相为何要脱气，不脱气对实验有何影响？

  11. 104.7 参考答案 • （1）在GPC测定聚合物相对分子质量时，为什么要用标样进行校正？ • 答：由于GPC/SEC的分离机理是按照分子尺寸的大小进行分离的，不考虑溶质和载体之间的吸附效应，也不考虑溶质在流动相和固定相之间的分配效应，其淋出体积（自试样进柱到被淋洗出来所接收到的淋洗液总体积）仅仅由溶质分子尺寸和载体的孔洞尺寸决定，与相对分子质量仅仅是一个间接的关系。不同的高分子，虽然相对分子质量相同，但分子体积并不一定相同。例如，线形PE和支化PE，虽然有相同的相对分子质量，但分子尺寸后者比前者小。因此，在同一根柱子和相同的测试条件下，不同的高分子试样由于分子链形态不同，所得到的相对分子质量-淋出体积校正曲线并不重合。故需用标样进行校正。

  12. S Mi Hi Mw = S Hi ΣMi2Hi Mz = S Mi Hi （2）计算机是如何利用所得色谱图求得各种平均相对分子质量及分布宽度指数D的？ 答：计算机用“切割法”将GPC/SEC谱图的Ve,i(或VR,i)换算为对应的相对分子质量Mi，根据下式求得各种平均相对分子质量及分布宽度指数D S Hi 数均相对分子质量 Mn = S (Hi / Mi) 重均相对分子质量 Z均相对分子质量 ΣMi3Hi Z+1均相对分子质量 Mz+1 = S Mi2Hi Hi:峰高 Mi：相对分子质量 分布宽度指数D(分散度)= Mw/Mn

  13. （3）什么叫聚合物相对分子质量的质量微分分布曲线和质量积分分布曲线？ 答：用累积质量分布对分子量作图的曲线叫做聚合物相对分子质量的质量积分分布曲线即： 用质量分数W对相对分子质量作图的曲线叫做聚合物相对分子质量的质量微分分布曲线即：

  14. （4）此实验的流动相为何要脱气，不脱气对实验有何影响？ • 答：如果不脱气或脱气不充分流路中将形成气泡并引发一系列问题：泵的送液不稳定；改变保留时间和峰面积；改变峰形；形成尖峰或锯齿状噪声；出现鬼峰；基线漂移波动增大等。总之，脱气有两个目的：防止由气泡的产生引起的故障；防止由溶解气体量的的变动引起的测定不稳定性的发生。

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