高分子材料問世至今僅有一百多年的歷史，但其發(fā)展速度之快及應(yīng)用范圍之廣，使它和鋼鐵、木材、水泥一起構(gòu)成現(xiàn)代社會的四大基礎(chǔ)材料。與其它材料相比，高分子材料具有非常優(yōu)良的成型加工性能和機械強度，這與其特殊的結(jié)構(gòu)、分子量大小和分子量的差異程度（分子量分布）有著非常密切的關(guān)系。

因此，掌握平均分子量和分子量分布等信息，對于高分子材料的研究、開發(fā)、制備以及生產(chǎn)工藝管理和品質(zhì)把控等方面至關(guān)重要。

PART 01

一、分子量測試常用設(shè)備

GPC也可稱為體積排阻色譜(SEC)，是一種用溶劑作流動相，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可以同時測定聚合物的各種相對分子質(zhì)量及其分布。

超高效聚合物色譜儀（Advanced Polymer Chromatography，APC），在高分子化合物的分子量及分子量分布測定中具有顯著優(yōu)勢，與傳統(tǒng)的凝膠色譜儀比較，提高了分離度，尤其在相對較小分子部分，獲得了更好的分離效果，可以得到較為準(zhǔn)確的分子量和分子量分布，分析速度快，由于使用了小顆粒的凝膠色譜柱，分離速度大大提升，平均分析時間縮短了3~5倍。

國高材分析測試中心APC色譜儀

PART 02

二、載體種類差異

1、GPC載體的種類

· 交聯(lián)聚苯乙烯凝膠

· 多孔性玻璃

· 半硬質(zhì)及軟質(zhì)填料包括聚乙酸乙烯酯凝膠及聚丙烯酰胺凝膠

· 木質(zhì)素凝膠等

2、APC載體的種類

· APC XT：3μm鍵合高覆蓋率三甲基硅烷亞乙基橋雜化(BEH)顆粒填充，可用于任何有機溶劑相中高溫(不高于90°C)測試

· APC AQ：采用未鍵合的亞乙基橋雜化(BEH)顆粒基質(zhì)，用于水相中測試(小于45°C)

PART 03

三、標(biāo)樣、待測樣的配制

聚苯乙烯（PS，溶于各種有機溶劑）

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）

聚環(huán)氧乙烷（PEO，也叫聚氧化乙烯，溶于水）

聚乙二醇（PEG，溶于水）

GPC的矯正曲線

色譜柱為HR4(THF)串聯(lián)HR5(THF)，色譜柱適應(yīng)范圍為1000-4000000。在柱溫為40℃，流動相為四氫呋喃，流速為0.6ml/min, 流通池溫度為40℃下測定。

APC的矯正曲線

分子量跨度較大的ACQUITY APC XT450串聯(lián)ACQUITY APC XT125再串聯(lián)ACQUITY APC XT45三柱串聯(lián)的方式，此區(qū)間可覆蓋分子量在200-400000的聚合物，在柱溫為40℃，流動相為四氫呋喃，流速為0.5ml/min，流通池溫度為40℃下測定。

PART 04

四、APC與GPC的測試差異

1、光刻膠分子量測試

流動相：四氫呋喃；分別用ACQUITY的APC模式與GPC進樣模式測試，結(jié)果如下：

樹脂A樣品的GPC（上）和APC（下）RI圖譜。

光刻膠樹脂通常呈現(xiàn)多分散的分子量分布，而傳統(tǒng)凝膠滲透色譜（GPC）在低分子量區(qū)域分辨率不足，難以準(zhǔn)確識別低聚物組分。

通過上述對照，同一濃度的同一樣品，使用APC檢測具有以下優(yōu)勢：

1）低分子量段的優(yōu)良分離度，各出峰對稱性好，可用工作站精準(zhǔn)積分 

2）更高響應(yīng)值

3）保留時間更短，測試速度更快 

4）可以將分子量在300-2000之間的低聚物，按照聚合度的不同，精準(zhǔn)分離，對研究低聚物的分布更有參考意義 

5）APC測試可獲得更好的重復(fù)性，RSD%在1以下

PART 05

五、分子量的應(yīng)用

1. 在塑煉時分子量分布的變化（檢測橡膠）

在塑煉過程中定時取樣分析，結(jié)果如圖，隨時間的增加，高分子量組分裂解增加，GPC曲線向低分子量方向移動，經(jīng)過25min以后，高分子量組分幾乎完全消失。如果塑煉的目的就是消除該組分，那么25min足夠了。通過GPC數(shù)據(jù)可以幫助工作人員確定塑煉時間。

2. 控制聚合反應(yīng)的終點

對聚合物進行中間反應(yīng)分析，使生產(chǎn)人員能在達到預(yù)定的單體/聚合物比后即時中止反應(yīng)。

3. 高分子材料老化過程研究

可以研究高分子材料在使用過程中的老化；多數(shù)聚合物加工時，必需加適量抗氧劑。

PART 06

六、測試注意事項

1. RID檢測器其靈敏度不太高，所以試樣的濃度不能配置得太稀。但另一方面色譜柱的負荷量是有限的，濃度太大易發(fā)生“超載”現(xiàn)象。

2. 一般情況下，進樣濃度按分子質(zhì)量大小的不同在0.05~0.5% (質(zhì)量分數(shù))范圍內(nèi)配置。分子質(zhì)量越大，溶液濃度越低。

標(biāo)樣配制應(yīng)該嚴格按照標(biāo)樣說明書進行。

3. 通常室溫靜置12小時以上，然后輕輕混勻。絕對不能超聲或者劇烈振蕩來加速溶解。(降解）

4. 溶液進樣前應(yīng)先經(jīng)過過濾，以防止固體顆粒進入色譜柱內(nèi)，引起柱內(nèi)堵塞，損壞色譜柱。

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