凝膠滲透色譜（簡稱GPC，即Gel Permeation Chromatography），也稱作體積排斥色譜（簡稱SEC，即Size Exclusion Chromatography）是用溶劑作流動相，流經(jīng)多孔填料（如多孔硅膠或多孔樹脂）作為分離介質的液相色譜法。今天一起來看看GPC的哪些知識吧。

1、測試背景

     高分子材料問世至今僅有一百多年的歷史，但其發(fā)展速度之快及應用范圍之廣，使它和鋼鐵、木材、水泥一起構成現(xiàn)代社會的四大基礎材料。與其它材料相比，高分子材料具有非常優(yōu)良的成型加工性能和機械強度，這與其特殊的結構、分子量大小和分子量的差異程度（分子量分布）有著非常密切的關系。

     因此，掌握平均分子量和分子量分布等信息，對于高分子材料的研究、開發(fā)、制備以及生產(chǎn)工藝管理和品質把控等方面至關重要，而凝膠滲透色譜（GPC）則可以快速而簡單地提獲取這些信息。

2、凝膠滲透色譜（GPC）的概念

     GPC也可稱為體積排阻色譜(SEC)，是一種用溶劑作流動相，多孔性填料或凝膠作為分離介質的柱色譜。接上不同的檢測器，GPC可以同時測定聚合物的各種相對分子質量及其分布。

     在凝膠色譜技術應用之前，許多經(jīng)典方法都可以測定高聚物的相對分子質量，如端基測定法、滲透壓法、粘度法等，但在測定時都有局限。凝膠(滲透)色譜(GPC)的應用改善了測試條件，并提供了可以同時測定聚合物的相對分子質量及其分布的方法，使其成為測定高分子相對分子質量及其分布最常用、快速和有效的技術。

     高聚物的平均分子量及其分布，根據(jù)所用凝膠的性質，可以分為使用水溶液的凝膠過濾色譜法（GFC）和使用有機溶劑的凝膠滲透色譜法（GPC）。

3、分離機理

     GPC的分離機理通常用“空間排斥效應”解釋。

     使用外力使含有樣品的流動相（氣體、液體或超臨界流體）通過一固定于柱或平板上、與流動相互不相溶的固定相表面。樣品中各組份在兩相中進行不同程度的作用。與固定相作用強的組份隨流動相流出的速度慢，反之，與固定相作用弱的組份隨流動相流出的速度快。由于流出的速度的差異，使得混合組份最終形成各個單組份的“帶(band)”或“區(qū)(zone)”，對依次流出的各個單組份物質可分別進行定性、定量分析。

      色譜固定相是多孔性凝膠，只有直徑小于孔徑的組分可以進入凝膠孔道。大組分不能進入凝膠孔洞而被排阻，只能沿著凝膠粒子之間的空隙通過，因而最大的組分最先被洗提出來。

     小組分可進入大部分凝膠孔洞，在色譜柱中滯留時間長，會更慢被洗提出來。溶劑分子因體積最小，可進入所有凝膠孔洞，因而是最后從色譜柱中洗提出。

     通過GPC方法可實現(xiàn)具有不同分子大小的試樣的完全分離。2個檢測器的訊號同時輸入記錄儀可以得到反映相對分子質量分布的色譜圖。濃度檢測器最常用的是示差折光檢測器，紫外吸收檢測器和紅外吸收檢測器，相對分子質量檢測器有激光光散射檢測器和自動粘度計。在測定速度、可操作性、工作效率等諸多方面，凝膠色譜法都具有與經(jīng)典方法無可比擬的優(yōu)勢，且其結果與經(jīng)典方法測定的有良好的一致性。

4、GPC譜圖與標定曲線

GPC譜圖

標定曲線

     GPC需要通過標定曲線計算聚合物相對分子質量。所以標定曲線的準確與否直接影響分析結果。檢測方法可大致分為：間接測定法和直接測定法。

     間接法是由淋洗體積(V)與聚合物相對分子質量(M)間的關系(lgM-V)，來間接測定聚合物相對分子質量及其分布。主要有以下幾種標定方法：窄分布標樣校正法、漸進試差法、普適校正法、無擾均方末端距標定法及有擾均方末端距標定法。直接法可分為粘度法、光散射法。

      由于高分子的體積與其相對分子質量只存在間接關系，對于不同的聚合物，相對分子質量相同并不表示體積也相同。也就是說，相同測定條件時，不同的聚合物會有不同的標椎曲線。因此，需要尋找普適標定曲線。粘度與相對分子質量的乘積和溶質分子的流體力學體積成正比，可作為標定參數(shù)。不同聚合物以兩者作圖，得到的校準曲線相互重合，此曲線對各種聚合物具有普適性。

     采用GPC法測定聚合物的相對分子質量及其分布，具有精密度高、重復性好、分析速度較快的優(yōu)點。

5、流動相選擇

     根據(jù)不同樣品體系，選擇不同的流動相以及測試條件，分子量測試可以用不同的流動相進行測試。