一體化專用GPC測定高聚物分子量實驗

本實驗考察了新型一體化專用凝膠色譜儀HLC-8320GPC EcoSEC的基本性能，對比了一體化儀器和組合式儀器在保留時間重復性、基線穩定性方面的區別；對保留時間、分子量測定結果的日內、日間重復性進行了考察；采用單分散寬孔徑分布的聚苯乙烯填料裝填的TSK-GEL SuperMutiporeHZ系列色譜柱和PStQuick標準品進行了一些高聚物的分子量測定實驗，并對比了半微型和常規型凝膠柱的分離結果。實驗結果表明：新型一體化專用凝膠色譜儀相比組合式儀器具有穩定性好、自動化程度高、在不同場合下測定結果重復性好等特點，適合于進行半微、高通量的SEC分析。

高效凝膠滲透色譜是上世紀70年代發展起來的一種分離、純化、測定聚合物分子量的新型液相色譜技術。東曹公司在1972年推出了首臺凝膠色譜儀HLC-801型凝膠色譜儀。在凝膠色譜儀器系統的開發過程中，東曹公司一直不斷追求四點理念：一體化專用凝膠色譜儀、穩定的示差折光檢測器基線、高重現性、半微型分析，這些理念獲得了廣大高聚物研究人員的廣泛認可。2008年東曹公司推出了第7代凝膠色譜儀HLC-8320GPC EcoSEC系統。該儀器系統由可控溫輸液系統、在線脫氣系統、自動進樣系統、柱溫控制系統以及配有示差折光檢測器和紫外檢測器的檢測系統構成，是一體化、計算機全控制GPC/SEC專用分析儀。本文通過實驗考察了新型儀器的各種基本性能，并與組合式儀器，以及上一代凝膠色譜儀HLC-8220GPC進行了對比實驗。采用新型半微型凝膠色譜柱系列TSK-GEL SuperMutiporeHZ和PStQuick標準品進行了一些高聚物的SEC分析和分子量測定實驗。

圖1. 環境溫度對保留時間的影響。

Column：TSKgel SuperMultiporeHZ-M×2；

Eluent：THF；Flow Rate：0.35 ml/min

Sample：Std polystyrene （Mw：14100）

實驗部分

儀器和主要試劑

HLC-8320GPC/EcoSEC （日本東曹公司）；四氫呋喃（日本關東化學公司），PStQuick 標準品（日本東曹公司）。

色譜條件

色譜柱：各種H型TSK-GEL凝膠色譜柱（日本東曹公司）；流動相：四氫呋喃。

樣品制備

采用實驗時使用的流動相四氫呋喃配置合成聚合物樣品及聚苯乙烯標準品，合成聚合物樣品濃度范圍在0.0125~0.1g/L；聚苯乙烯標準品濃度范圍在0.2~1.0 g/L。

圖2.  保留時間重復性考察。

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。

結果與討論

環境溫度對保留時間的影響

在環境溫度變化5℃范圍內，連續進樣50次以上考察了環境溫度變化對保留時間測定的影響，結果見圖1。實驗結果表明：新型GPC/SEC專用凝膠色譜儀HLC-8320GPC的保留時間測定的相對標準偏差（RSD）可控制在0.06%以內。組合式GPC系統保留時間測定的相對標準偏差（RSD）為0.193%。由此說明一體化GPC系統對保留時間測定受外界環境溫度變化的影響更小。

日間及日內重復性考察

HLC-8320GPC的保留時間測定的日內、日間相對標準偏差（RSD）分別可控制在0.04%和0.03%以內。分子量測定結果的日內、日間相對標準偏差（RSD）分別可控制在0.2%和0.3%以內。由此說明一體化GPC系統保留時間和分子量的測定精密度很高。結果見圖2、圖3。

圖3.  分子量測定結果重復性考察。

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）。

基線穩定性考察

連續進樣5次，對比一體化GPC系統和組合式GPC系統的RI基線穩定性。實驗見圖4，結果表明，一體化GPC系統RI基線穩定性明顯優于組合式GPC系統。這主要是由于HLC-8320GPC一體化系統采用了雙流路的示差折光檢測器、精密的泵溫控和雙層柱溫控系統，有助于基線穩定性的提高。

圖4.一體化專用凝膠色譜儀與組合式凝膠色譜儀基線穩定性比較。

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。

半微柱和常規柱的分離結果比較

分別采用半微柱和常規柱在HLC-8320GPC系統上進行了聚四亞甲基醚二醇分離實驗，見圖5。結果表明，使用相同數量的半微柱系統和常規柱系統，在半微柱系統上可以獲得一樣或更好的分離效果。在相同的總柱長條件下，半微柱系統可以獲得更高的分辨率。在取得相同分離效果的條件下，使用半微柱有機溶劑的使用量僅為使用常規柱有機溶劑量的六分之一，因此可以大大節省溶劑。

圖5.  聚四亞甲基醚二醇在常規柱和半微柱分離譜圖比較。
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。 

結論

新型一體化專用凝膠色譜儀具有比組合式凝膠色譜儀以及上一代HLC-8220 GPC更好的穩定性、自動化程度以及在不同場合下測定重現性。更適合于進行半微、高通量的SEC分析。