GPC原理与聚合物分子量测定

"GPC原理.ppt - 基础知识介绍，涉及GPC(凝胶渗透色谱)原理、统计平均分子量、多分散系数及粘均分子量等概念" GPC，全称为 Gel Permeation Chromatography，中文名为凝胶渗透色谱，是一种广泛应用于聚合物科学中的分析技术，用于测定高分子化合物的分子量分布。该方法基于分子大小差异导致在凝胶填充床中移动速度的不同，从而分离和分析聚合物分子。 GPC的工作原理是将聚合物试样溶解在适当的溶剂中，然后通过装有凝胶颗粒的色谱柱。较大的分子无法进入凝胶的微孔，因此移动速度快；而较小的分子能更深入微孔，移动速度相对较慢。通过检测器记录不同分子量的聚合物分子出峰的时间，可以得到分子量分布的信息。 在GPC中，有几种重要的平均分子量概念： 1) 数均分子量(Mn)：以数量为权重计算的平均分子量，表示样品中所有分子平均每个分子的质量。数均分子量可以通过下式计算： Mn = Σ(ni * Mi) / Σni 2) 重均分子量(Mw)：按质量为权重的平均分子量，表示单位质量的聚合物中包含的平均分子量。其计算公式为： Mw = Σ(wi * Mi) / Σwi 其中，wi是第i种分子的质量分数。 3) 多分散系数(PDI)或Polydispersity Index：它是重均分子量与数均分子量的比值，用来衡量聚合物分子量分布的宽窄。PDI值越高，分子量分布越宽，表明聚合物的均匀性越差。例如，若Mw/Mn=1.063，则PDI=1.063。 4) Z均分子量(Mz)：Z量的统计平均分子量，是考虑了分子量分布的全部信息的平均分子量，但其计算较为复杂，一般不直接用于实际操作。 5) 粘均分子量(Mη)：根据聚合物在溶液中的粘度测量得到的平均分子量，与聚合物的流变性质直接相关。它依赖于Mark-Houwink方程，其中α是一个经验参数。当α=1时，粘均分子量等于重均分子量；当α=-1时，粘均分子量等于数均分子量。在大多数情况下，0.5 < α < 1，因此Mn < Mη < Mw。 通过理解这些基本概念，我们可以更好地分析和理解GPC实验结果，从而评估聚合物的质量和特性，对材料的加工性能和应用性能有重要指导意义。