凝膠滲透色譜法GPC也可稱為體積排阻色譜(SEC),是一種用溶劑作流動(dòng)相,多孔性填料或凝膠作為分離介質(zhì)的柱色譜。接上不同的檢測器,GPC可以同時(shí)測定聚合物的各種相對分子質(zhì)量及其分布。
在凝膠色譜技術(shù)應(yīng)用之前,許多經(jīng)典方法都可以測定高聚物的相對分子質(zhì)量,如端基測定法、滲透壓法、粘度法等,但在測定時(shí)都有局限。凝膠(滲透)色譜(GPc)的應(yīng)用改善了測試條件,并提供了可以同時(shí)測定聚合物的相對分子質(zhì)量及其分布的方法,使其成為測定高分子相對分子質(zhì)量及其分布較常用、快速和有效的技術(shù)。
高聚物的平均分子量及其分布。根據(jù)所用凝膠的性質(zhì),可以分為使用水溶液的凝膠過濾色譜法(水相GFC)和使用有機(jī)溶劑的凝膠滲透色譜法(溶劑相GPC)。溶劑相依據(jù)測試溫度又可將GPC又分為常溫GPC和高溫GPC。常見材料溶劑相選擇如下:此外,一些聚合物,例如聚乙烯(PE)和聚丙烯(PP)在室溫下不溶解。由于它們在室溫下不溶,因此需要特殊的高溫GPC系統(tǒng)以在分子量分布分析期間將其保持在溶液中。如:聚丙烯(PP)、高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和線性低密度聚乙烯(LLDPE)是要求溶解和GPC分析需要130°C以上高溫的聚烯烴的常見示例。常見的不同高溫溶流動(dòng)相對應(yīng)分子量范圍如下:DMF:3000-100萬;THF:500-200萬;水相:300-50萬;氯仿:500-200萬。高溫相要保證在該測試溫度下樣品不分解,目前高溫流動(dòng)相是三氯苯相,是針對高溫溶解后降溫會(huì)析出的樣品,如果溶解后降溫不析出樣品可測常溫 GPC。
此外,由于傳統(tǒng)GPC法、ASTM D4020標(biāo)準(zhǔn)和IS011542-2標(biāo)準(zhǔn)中的黏均分子量法、ASTM標(biāo)準(zhǔn)和ISO標(biāo)準(zhǔn)中引入的定伸應(yīng)力法對超高分子量聚乙烯(UHMWPE)的表征存在一些缺陷,目前,較新的GPC-IR5MCT技術(shù)能夠精確表征分子量在1000萬左右的UHMWPE的分子量及其分布信息,對于UHMWPE纖維的研發(fā)具有重大意義。
小不點(diǎn):超高分子量聚乙烯(UHMWPE)一般指黏均分子量在100萬以上的線性長鏈聚乙烯材料,具有高強(qiáng)度、耐沖擊、耐磨損、自潤滑、耐化學(xué)腐蝕、耐低溫等優(yōu)異性能,利用其制備的纖維是世界三大高性能纖維之一,其比強(qiáng)度和比模量更是優(yōu)于碳纖維以及芳綸纖。此外,該纖維還具有良好的彎曲性能、耐紫外線輻射、耐化學(xué)腐蝕、比能量吸收高、介電常數(shù)低、電磁波透射率高、摩擦系數(shù)低及突出的抗沖擊、抗切割等優(yōu)異性能。
常見GPC結(jié)果涵義釋意:
Mn(數(shù)均分子量)
Mw(重均分子量)
Mp(峰值分子量)
Mz(Z均分子量)
Polydispersity(多分散系數(shù))
重均分子量與數(shù)均分子量的比值就稱為多分散系數(shù),即PD=Mw/Mn。
Mp代表著這個(gè)分子量左右分分子在整個(gè)材料的占比是較多的。
Mn體現(xiàn)小分子物質(zhì)在材料中情況,因?yàn)榉肿恿吭叫?huì)導(dǎo)致分子數(shù)據(jù)越多。
Mw體現(xiàn)的大分子物質(zhì)才材料的情況,因?yàn)榉肿恿吭酱髣t單個(gè)分子會(huì)更重。
PD系數(shù)則體現(xiàn)了整體大分子與小分子的分布情況,系數(shù)越接近1就代表著分子量分布越小,分子量越集中,所有的分子分子量都在一個(gè)比較窄的范圍內(nèi)。系數(shù)越大則分布越寬,說明大大小小各種分子量的分子都存在。(其中系數(shù)約等于1的我們稱之為單分散物質(zhì),理想的單分散物質(zhì)系數(shù)等于1即材料中只有一種分子量的分子,但是現(xiàn)實(shí)中一般較難實(shí)現(xiàn)。)
要表征一個(gè)高分子材料的分子量情況,一般工業(yè)上常使用重均分子量Mw作為代表,因?yàn)楦叻肿游镔|(zhì)具有諸多特異性的性能主要就因?yàn)樗麄兊姆肿恿刻貏e高,而重均分子量正好體現(xiàn)的是大分子的情況,而大分子的也更能體現(xiàn)高分子材料的特性。
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