GPC原理与聚合物分子量测定
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"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。
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