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一体化专用GPC测定高聚物分子量

2020.3.10

本实验考察了新型一体化专用凝胶色谱仪HLC-8320GPC EcoSEC的基本性能，对比了一体化仪器和组合式仪器在保留时间重复性、基线稳定性方面的区别；对保留时间、分子量测定结果的日内、日间重复性进行了考察；采用单分散宽孔径分布的聚苯乙烯填料装填的TSK-GEL SuperMutiporeHZ系列色谱柱和PStQuick标准品进行了一些高聚物的分子量测定实验，并对比了半微型和常规型凝胶柱的分离结果。实验结果表明：新型一体化专用凝胶色谱仪相比组合式仪器具有稳定性好、自动化程度高、在不同场合下测定结果重复性好等特点，适合于进行半微、高通量的SEC分析。

高效凝胶渗透色谱是上世纪70年代发展起来的一种分离、纯化、测定聚合物分子量的新型液相色谱技术。东曹公司在1972年推出了首台凝胶色谱仪HLC-801型凝胶色谱仪。在凝胶色谱仪器系统的开发过程中，东曹公司一直不断追求四点理念：一体化专用凝胶色谱仪、稳定的示差折光检测器基线、高重现性、半微型分析，这些理念获得了广大高聚物研究人员的广泛认可。2008年东曹公司推出了第7代凝胶色谱仪HLC-8320GPC EcoSEC系统。该仪器系统由可控温输液系统、在线脱气系统、自动进样系统、柱温控制系统以及配有示差折光检测器和紫外检测器的检测系统构成，是一体化、计算机全控制GPC/SEC专用分析仪。本文通过实验考察了新型仪器的各种基本性能，并与组合式仪器，以及上一代凝胶色谱仪HLC-8220GPC进行了对比实验。采用新型半微型凝胶色谱柱系列TSK-GEL SuperMutiporeHZ和PStQuick标准品进行了一些高聚物的SEC分析和分子量测定实验。

图1. 环境温度对保留时间的影响。
Column：TSKgel SuperMultiporeHZ-M×2；
Eluent：THF；Flow Rate：0.35 ml/min
Sample：Std polystyrene （Mw：14100）

实验部分

仪器和主要试剂

HLC-8320GPC/EcoSEC （日本东曹公司）；四氢呋喃（日本关东化学公司），PStQuick 标准品（日本东曹公司）。

色谱条件

色谱柱：各种H型TSK-GEL凝胶色谱柱（日本东曹公司）；流动相：四氢呋喃。

样品制备

采用实验时使用的流动相四氢呋喃配置合成聚合物样品及聚苯乙烯标准品，合成聚合物样品浓度范围在0.0125~0.1g/L；聚苯乙烯标准品浓度范围在0.2~1.0 g/L。

图2. 保留时间重复性考察。
Column：TSKgel SuperMultiporeHZM-M×2；Eluent：THF；Flow Rate：0.35 ml/min； # of injection：10/day；Samples：F-10，Standard polystyrene；F-2，Standard polystyrene。

结果与讨论

环境温度对保留时间的影响

在环境温度变化5℃范围内，连续进样50次以上考察了环境温度变化对保留时间测定的影响，结果见图1。实验结果表明：新型GPC/SEC专用凝胶色谱仪HLC-8320GPC的保留时间测定的相对标准偏差（RSD）可控制在0.06%以内。组合式GPC系统保留时间测定的相对标准偏差（RSD）为0.193%。由此说明一体化GPC系统对保留时间测定受外界环境温度变化的影响更小。

日间及日内重复性考察

HLC-8320GPC的保留时间测定的日内、日间相对标准偏差（RSD）分别可控制在0.04%和0.03%以内。分子量测定结果的日内、日间相对标准偏差（RSD）分别可控制在0.2%和0.3%以内。由此说明一体化GPC系统保留时间和分子量的测定精密度很高。结果见图2、图3。

图3. 分子量测定结果重复性考察。
Column：TSKgel SuperMultiporeHZ-M×2；Eluent：THF；Flow rate：0.35 ml/min；Temp：40℃；# of injection：10/day；Samples：Vinyl chloride/vinyl acetate/vinyl alcohol terpolymer （2g/L，20μl）。

基线稳定性考察

连续进样5次，对比一体化GPC系统和组合式GPC系统的RI基线稳定性。实验见图4，结果表明，一体化GPC系统RI基线稳定性明显优于组合式GPC系统。这主要是由于HLC-8320GPC一体化系统采用了双流路的示差折光检测器、精密的泵温控和双层柱温控系统，有助于基线稳定性的提高。

图4.一体化专用凝胶色谱仪与组合式凝胶色谱仪基线稳定性比较。
Column：TSKgel SuperHZ-H；Eluent：THF；Flow rate：0.35ml/min；Sample：Dicyclohexyl phthalate；# of Inj：5/day；x-axis scale：7min；y-axis full scale：50mV。

半微柱和常规柱的分离结果比较

分别采用半微柱和常规柱在HLC-8320GPC系统上进行了聚四亚甲基醚二醇分离实验，见图5。结果表明，使用相同数量的半微柱系统和常规柱系统，在半微柱系统上可以获得一样或更好的分离效果。在相同的总柱长条件下，半微柱系统可以获得更高的分辨率。在取得相同分离效果的条件下，使用半微柱有机溶剂的使用量仅为使用常规柱有机溶剂量的六分之一，因此可以大大节省溶剂。

图5. 聚四亚甲基醚二醇在常规柱和半微柱分离谱图比较。
Column：（A） SuperMultiporeHZ-M （4.6 mmID x 15 cm x 2），（B） SuperMultiporeHZ-M （4.6 mmID x 15 cm x 4），（C） MultiporeHXL-M （7.8 mmID x 30 cm x 2）；Eluent：THF；Flow rate：（A） &（B） 0.35 ml/min，（C） 1.0 ml/min；Temperature：40℃；Detection：RI （HLC-8120GPC）；Sample：PTMEG 650 （1.0%）（A） & （B） 10 μl，（C） 35 μl。

结论

新型一体化专用凝胶色谱仪具有比组合式凝胶色谱仪以及上一代HLC-8220 GPC更好的稳定性、自动化程度以及在不同场合下测定重现性。更适合于进行半微、高通量的SEC分析。

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