凝膠滲透色譜儀

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1、高分子物理實(shí)驗(yàn)?zāi)z滲透色譜法測(cè)定高聚物分子量及分子量分布指導(dǎo)教師：周麗玲莊濤實(shí)驗(yàn)室：重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室213課時(shí)：3學(xué)時(shí)凝膠滲透色譜法（GelPermeationChromatography，簡(jiǎn)稱GPC）是利用高分子溶液通過(guò)填充有微孔凝膠的柱子把高分子按尺寸大小進(jìn)行分離的方法。GPC實(shí)驗(yàn)?zāi)軠y(cè)定聚合物的分子量及分子量分布，確定聚合物支化度及共聚物組成等。GPC的優(yōu)點(diǎn)是：快速、簡(jiǎn)便、重復(fù)性好、進(jìn)樣量少，可實(shí)現(xiàn)高度自動(dòng)化。簡(jiǎn)介實(shí)驗(yàn)?zāi)康?．了解GPC法測(cè)定分子量及分子量分布的原理。2．掌握GPC法測(cè)定分子量及分子

2、量分布的操作步驟；測(cè)定高聚物試樣的分子量及分子量分布。分離機(jī)理—排斥體積理論色譜柱內(nèi)填充著起到分離作用的凝膠，是一種多孔性的高分子聚合體，表面布滿孔隙，能被流動(dòng)相浸潤(rùn)，吸附性很小。凝膠色譜法的分離機(jī)制是根據(jù)分子的體積大小和形狀不同而達(dá)到分離目的。其分離機(jī)理眾說(shuō)不一，目前較通用的一種理論是“排斥體積”理論。該理論認(rèn)為：在色譜柱中加入高分子溶液，用溶劑淋洗時(shí)，體系處于擴(kuò)散平衡狀態(tài)。聚合物分子在柱內(nèi)流動(dòng)過(guò)程中，不同大小的分子程度不同地滲透到柱內(nèi)有大小孔徑分布的載體的空洞中去。實(shí)驗(yàn)原理★體積大于凝膠孔隙的分

3、子，由于不能進(jìn)入孔隙而被排阻，直接從表面流過(guò)，先流出色譜柱；★小分子可以滲入大大小小的凝膠孔隙中而完全不受排阻，然后又從孔隙中出來(lái)隨流動(dòng)相流動(dòng)，后流出色譜柱；★中等體積的分子可以滲入較大的孔隙中，但受到較小孔隙的排阻，介乎上述兩種情況之間。凝膠色譜法是一種按分子尺寸大小的順序進(jìn)行分離的一種色譜分析方法。色譜柱和柱內(nèi)填料進(jìn)樣口連接檢測(cè)器AFLOWCBABC單分散樣品T分子量的測(cè)定單分散試樣分子量均一，不存在分布和平均值問(wèn)題，可以根據(jù)GPC譜圖求出Ve值，根據(jù)標(biāo)定曲線求得其分子量多分散樣品T（2）色譜柱

4、的標(biāo)定GPC法測(cè)定聚合物分子量是個(gè)相對(duì)方法，不能直接測(cè)得聚合物的絕對(duì)分子量。GPC實(shí)驗(yàn)中直接測(cè)出的是淋出體積，必須首先測(cè)定一系列已知分子量的樣品的淋出體積，確立logM~Ve關(guān)系曲線，即該色譜柱的校正曲線。通過(guò)色譜柱校正曲線就可以查出對(duì)應(yīng)于欲測(cè)樣品的分子量及其分布。圖1.標(biāo)準(zhǔn)試樣的校正曲線色譜柱的標(biāo)定方法-校正曲線的測(cè)定：可用已知分子量的單分散標(biāo)準(zhǔn)樣對(duì)色譜柱進(jìn)行標(biāo)定。分子量和淋洗體積的關(guān)系如下：logM=A–BVe（見(jiàn)圖1），可采用最小二乘法求出常數(shù)A、B及方程。（3）普適校正曲線由于聚合物結(jié)構(gòu)的復(fù)

5、雜性以及分子量的多分散性，其分子量和分子尺寸不一定成線性關(guān)系，即不完全符合GPC色譜柱的分離機(jī)理，因此應(yīng)進(jìn)行普適校正，以便于測(cè)定各種結(jié)構(gòu)聚合物的分子量。實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn)，各種不同聚合物的特性粘數(shù)[η]和分子量M的乘積，與淋出體積的關(guān)系非常規(guī)律，即用log[η]M對(duì)Ve作圖得到一條直線，即普適校正曲線。實(shí)驗(yàn)中用聚苯乙烯標(biāo)樣測(cè)得該曲線，再通過(guò)[η]=KMα的方程K、α變換得到待測(cè)聚合物的校正曲線。兩個(gè)不同試樣淋出體積相同Ve1=Ve2，則[η]1M1=[η]2M2，推導(dǎo)出：logK1+(α1+1)logM1

6、=logK2+(α2+1)logM2若知道M1的分子量，則可計(jì)算出M2：分子結(jié)構(gòu)與物理性質(zhì)不同分子量與物理性質(zhì)的相關(guān)性：Mn與流動(dòng)性有關(guān)Mw與制品強(qiáng)度有關(guān)，如張力和抗沖擊力Mz與延伸和柔順性有關(guān)Mz+1與擠出膨脹有關(guān)分子量大小與物理性質(zhì)的相關(guān)性物理性能隨Mw增大沖擊強(qiáng)度熔融粘度加工溫度脆性拉伸能力（纖維）融流實(shí)驗(yàn)儀器本實(shí)驗(yàn)采用Waters凝膠滲透色譜儀，該儀器包括：高效液相泵，折光率檢測(cè)器，計(jì)算機(jī)。樣品首先在高效液相系統(tǒng)中流動(dòng)，淋洗分離；然后溶液通過(guò)折光率檢測(cè)器，得到的檢測(cè)信號(hào)將傳送到計(jì)算機(jī)進(jìn)行紀(jì)錄

7、。儀器結(jié)構(gòu)泵進(jìn)樣器色譜柱柱溫箱檢測(cè)器THF,氯仿,DMF示差檢測(cè)器廢液瓶實(shí)驗(yàn)要求：1．預(yù)習(xí)報(bào)告：2．實(shí)驗(yàn)步驟：溶解待測(cè)樣品啟動(dòng)儀器。設(shè)置操作條件校正儀器基線過(guò)濾待測(cè)樣品實(shí)驗(yàn)結(jié)束處理數(shù)據(jù)樣品脫氣，并由進(jìn)樣口注入樣品開始實(shí)驗(yàn)記錄數(shù)據(jù)。3．注意事項(xiàng)：溶解待測(cè)樣品，使溶液濃度在1%左右；設(shè)定淋洗液流量1ml·min-1；取樣品時(shí)應(yīng)排出空氣。4．結(jié)果分析：利用儀器所帶的操作軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，得到待測(cè)物的分子量和分子量分布曲線（如圖2）圖2.S-SBR2606的GPC曲線5．實(shí)驗(yàn)報(bào)告GPC測(cè)定分子量及分子量分

8、布的原理。本實(shí)驗(yàn)的操作步驟。樣品的平均分子量及分子量分布系數(shù)的測(cè)定結(jié)果。附GPC打印圖譜?；卮饘?shí)驗(yàn)教材中本節(jié)的思考題。