凝胶渗透色谱法GPC测定高分子材料分子量及其分布

凝胶渗透色谱法GPC也可称为体积排阻色谱(SEC)，是一种用溶剂作流动相，多孔性填料或凝胶作为分离介质的柱色谱。接上不同的检测器，GPC可以同时测定聚合物的各种相对分子质量及其分布。

在凝胶色谱技术应用之前,许多经典方法都可以测定高聚物的相对分子质量，如端基测定法、渗透压法、粘度法等，但在测定时都有局限。凝胶(渗透)色谱(GPc)的应用改善了测试条件，并提供了可以同时测定聚合物的相对分子质量及其分布的方法，使其成为测定高分子相对分子质量及其分布较常用、快速和有效的技术。

高聚物的平均分子量及其分布。根据所用凝胶的性质，可以分为使用水溶液的凝胶过滤色谱法（水相GFC）和使用有机溶剂的凝胶渗透色谱法（溶剂相GPC）。溶剂相依据测试温度又可将GPC又分为常温GPC和高温GPC。常见材料溶剂相选择如下：此外，一些聚合物，例如聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）在室温下不溶解。由于它们在室温下不溶，因此需要特殊的高温GPC系统以在分子量分布分析期间将其保持在溶液中。如：聚丙烯（PP）、高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）和线性低密度聚乙烯（LLDPE）是要求溶解和GPC分析需要130°C以上高温的聚烯烃的常见示例。常见的不同高温溶流动相对应分子量范围如下：DMF：3000-100万；THF：500-200万；水相：300-50万；氯仿：500-200万。高温相要保证在该测试温度下样品不分解，目前高温流动相是三氯苯相，是针对高温溶解后降温会析出的样品，如果溶解后降温不析出样品可测常温 GPC。

此外，由于传统GPC法、ASTM D4020标准和IS011542-2标准中的黏均分子量法、ASTM标准和ISO标准中引入的定伸应力法对超高分子量聚乙烯（UHMWPE）的表征存在一些缺陷，目前，较新的GPC-IR5MCT技术能够精确表征分子量在1000万左右的UHMWPE的分子量及其分布信息，对于UHMWPE纤维的研发具有重大意义。

小不点：超高分子量聚乙烯（UHMWPE）一般指黏均分子量在100万以上的线性长链聚乙烯材料，具有高强度、耐冲击、耐磨损、自润滑、耐化学腐蚀、耐低温等优异性能，利用其制备的纤维是世界三大高性能纤维之一，其比强度和比模量更是优于碳纤维以及芳纶纤。此外，该纤维还具有良好的弯曲性能、耐紫外线辐射、耐化学腐蚀、比能量吸收高、介电常数低、电磁波透射率高、摩擦系数低及突出的抗冲击、抗切割等优异性能。

常见GPC结果涵义释意：

Mn（数均分子量）

Mw（重均分子量）

Mp（峰值分子量）

Mz（Z均分子量）

Polydispersity（多分散系数）

重均分子量与数均分子量的比值就称为多分散系数，即PD=Mw/Mn。

Mp代表着这个分子量左右分分子在整个材料的占比是较多的。

Mn体现小分子物质在材料中情况，因为分子量越小会导致分子数据越多。

Mw体现的大分子物质才材料的情况，因为分子量越大则单个分子会更重。

PD系数则体现了整体大分子与小分子的分布情况，系数越接近1就代表着分子量分布越小，分子量越集中，所有的分子分子量都在一个比较窄的范围内。系数越大则分布越宽，说明大大小小各种分子量的分子都存在。（其中系数约等于1的我们称之为单分散物质，理想的单分散物质系数等于1即材料中只有一种分子量的分子，但是现实中一般较难实现。）

要表征一个高分子材料的分子量情况，一般工业上常使用重均分子量Mw作为代表，因为高分子物质具有诸多特异性的性能主要就因为他们的分子量特别高，而重均分子量正好体现的是大分子的情况，而大分子的也更能体现高分子材料的特性。

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