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凝膠滲透色譜法

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凝膠滲透色譜法(英語:Gel Permeation Chromatography,簡稱GPC)是尺寸排除色譜法(SEC)的一種。它通過多孔非吸附性的凝膠,將有機溶劑中的分析物分子按照分子的尺寸進行分離[1]。1964年道化學公司的J.C. Moore在研究體積排除色譜時發明了GPC。[2]在表徵聚合物時,分子量、分子量分佈分散性是很重要的指標。通過結合其它數據,凝膠滲透色譜法可以測定聚合物的數均分子量 (Mn)、重均分子量 (Mw)、Z均分子量(Mz)和粘度分子量(Mv)。故今日的GPC系統經常和其它表徵儀器連用,同時進行分離、純化和測量分子量分佈的工作。

工作原理

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多孔凝膠和聚合物分子尺寸之間示意圖,藍色球尺寸過大,無法進入孔隙,最早被洗脫;綠色球會進入較大的孔隙,而紅色球會進入較小的孔隙,所以停留時間更長

凝膠滲透色譜法是根據分析物的分子的大小或流體動力學體積迴轉半徑)來進行分離的,這不同於其他依靠化學或物理相互作用來分離分析物的分離技術。[3]。當溶液中的分析物分子經過填充在柱中的多孔珠時,比較小的分子更容易進入孔隙,因此在這些孔隙中停留的時間更長,增加了它們的保留時間。在用洗脫液洗脫時,這些較小的分子會最後才洗脫出來。相反,較大的分析物分子不會進入小的孔隙,在孔中花費的時間很少,所以洗脫速度很快。

可見,所有色譜柱都具有可分離的分子量範圍。如果分析物的分子尺寸太大,沒有分子會被保留在色譜柱中;相反,如果分析物尺寸太小,有可能所有的分子都被留在孔隙中無法洗脫。因此應根據待分離分析物的分子量範圍來選擇填料孔的大小。如果樣品的分子量分佈範圍很廣,可能需要串聯使用幾根GPC色譜柱才能完全分離樣品。

應用

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凝膠滲透色譜可以將聚合物分子分成多組尺寸相近的樣品組。然後根據分子尺寸和聚合物分子量的各種關係,比如尺寸和特性黏度的關係,求得聚合物的分子量和分子量分佈。單分散的聚苯乙烯經常用用於校正凝膠滲透色譜[4]但單分散的聚苯乙烯是線性聚合物,只能用於校正對線性聚合物的測量。對於交聯類的聚合物,誤差範圍較大。

參考資料

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  1. ^ 凝胶渗透色谱法. 術語在線. [2022-07-22]. 
  2. ^ Moore, J.C. Gel permeation chromatography. I. A new method for molecular weight distribution of high polymers. J. Polym. Sci., 1964, 2, 835-843.[1][失效連結] doi:10.1002/pol.1964.100020220
  3. ^ Skoog, D.A. Principles of Instrumental Analysis, 6th ed.; Thompson Brooks/Cole: Belmont, California, 2006, Chapter 28.
  4. ^ Sandler, S.R.; Karo, W.; Bonesteel, J.; Pearce, E.M. Polymer Synthesis and Characterization: A Laboratory Manual; Academic Press: San Diego, 1998.