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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2019-03-05 17:36
聚合物的分子量和分子量分布是聚合物性能表征的重要參數(shù),對(duì)聚合物的物理機(jī)械性能影響很大。
凝膠滲透色譜法(GPC)法是測(cè)定聚合物分子量分布必不可少的手段。GPC不但可用于分離測(cè)定高聚物的相對(duì)分子質(zhì)量和相對(duì)分子質(zhì)量分布,同時(shí)根據(jù)所用凝膠填料不同,可分離脂溶性和水溶性物質(zhì),分離相對(duì)分子質(zhì)量的范圍從幾百萬(wàn)到1000以下。
圖1 凝膠滲透色譜儀
高聚物分子量的特點(diǎn)
分子量在103-107之間,分子量不均一,具有多分散性;
高聚物具有相同的化學(xué)組成,是由聚合度不等的同系物的混合物組成,所以高聚物的分子量只有統(tǒng)計(jì)的意義。用實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定的分子量只是統(tǒng)計(jì)平均值,若要確切描述高聚物分子量,除了給出統(tǒng)計(jì)平均值外,還應(yīng)給出試樣的分子量分布。
分子量分布測(cè)試的意義
分子量分布對(duì)材料的物理機(jī)械性能影響很大,通過(guò)分子量大小、分子量分布可研究聚合物的聚合反應(yīng)、老化裂解、結(jié)構(gòu)與性能機(jī)理;
例如,在滌綸片基生產(chǎn)過(guò)程中,若分子量分布過(guò)寬,即含有較多的高分子量和低分子量時(shí),其成膜性差,抗應(yīng)力開(kāi)裂能力也會(huì)降低。
平均分子量及分散度的參數(shù)與含義
數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量(Mn):不同分子量按數(shù)量分?jǐn)?shù)貢獻(xiàn)所得的平均分子量。
重均相對(duì)分子質(zhì)量(Mw):不同分子量按質(zhì)量分?jǐn)?shù)貢獻(xiàn)所得的平均分子量。
Z均相對(duì)分子質(zhì)量(Mz):按Z量統(tǒng)計(jì)的平均分子量。
峰值分子量(Mp):是指含量最多的組份片段的分子量。
分子量分布指數(shù)(PDI):試樣中各個(gè)分子量與平均分子量之間差值的平均值。
相對(duì)分子質(zhì)量分布的定義為質(zhì)均相對(duì)分子質(zhì)量與數(shù)均相對(duì)分子質(zhì)量之比:D(分散度)=Mw/Mn
圖2 分子量分布圖
凝膠滲透色譜法(GPC)法的基本原理
凝膠滲透色譜法(GPC)法是基于不同分子質(zhì)量、不同結(jié)構(gòu)的聚合物具有不同流體力學(xué)體積的原理對(duì)聚合物進(jìn)行分離。聚合物在分離柱上按分子流體力學(xué)體積大小被分離開(kāi),不同淋洗時(shí)間下(保留時(shí)間)所流出的聚合物分子的相對(duì)分子質(zhì)量不同。
凝膠滲透色譜法(GPC)法的分離原理
GPC的分離原理就是體積排阻理論。色譜柱中,所填裝的多孔性填料表面和內(nèi)部有各種各樣、大小不一的空的通道,當(dāng)高分子溶液試樣隨溶劑進(jìn)入柱子后,由于存在濃度差(推動(dòng)力),所有溶質(zhì)分子都力圖向填料內(nèi)部孔洞滲透。較小分子除了能進(jìn)入較大的孔,停留時(shí)間適當(dāng)短些;而最大的分子,只能從填料顆粒之間的空隙中通過(guò),所以停留時(shí)間最短。隨著溶劑提洗過(guò)程的進(jìn)行,經(jīng)過(guò)多次滲透-擴(kuò)散平衡,分子根據(jù)相對(duì)分子質(zhì)量被分開(kāi),最大的聚合物分子從載體的粒間首先流出,依次流出的是尺寸較小的分子,最小的分子最后被洗提出來(lái),這樣達(dá)到了大小不同聚合物分子分離的目的。
圖3 凝膠滲透色譜法(GPC)法的分離原理圖
凝膠滲透色譜法(GPC)測(cè)定分子量的應(yīng)用
(1)合成高聚物的時(shí)候,通過(guò)分子量監(jiān)控控制聚合物的終點(diǎn)。
(2)測(cè)定高分子材料中小分子化合物的含量。
(3)研究高分子材料老化行為。
(4)回收料的監(jiān)控。
來(lái)源:SGS