GPC与APC：谁更适合于高分子材料分子量测试分析

高分子材料问世至今仅有一百多年的历史，但其发展速度之快及应用范围之广，使它和钢铁、木材、水泥一起构成现代社会的四大基础材料。与其它材料相比，高分子材料具有非常优良的成型加工性能和机械强度，这与其特殊的结构、分子量大小和分子量的差异程度（分子量分布）有着非常密切的关系。

因此，掌握平均分子量和分子量分布等信息，对于高分子材料的研究、开发、制备以及生产工艺管理和品质把控等方面至关重要。

PART 01

一、分子量测试常用设备

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。

超高效聚合物色谱仪（Advanced Polymer Chromatography，APC），在高分子化合物的分子量及分子量分布测定中具有显著优势，与传统的凝胶色谱仪比较，提高了分离度，尤其在相对较小分子部分，获得了更好的分离效果，可以得到较为准确的分子量和分子量分布，分析速度快，由于使用了小颗粒的凝胶色谱柱，分离速度大大提升，平均分析时间缩短了3~5倍。

国高材分析测试中心APC色谱仪

PART 02

二、载体种类差异

1、GPC载体的种类

· 交联聚苯乙烯凝胶

· 多孔性玻璃

· 半硬质及软质填料包括聚乙酸乙烯酯凝胶及聚丙烯酰胺凝胶

· 木质素凝胶等

2、APC载体的种类

· APC XT：3μm键合高覆盖率三甲基硅烷亚乙基桥杂化(BEH)颗粒填充，可用于任何有机溶剂相中高温(不高于90°C)测试

· APC AQ：采用未键合的亚乙基桥杂化(BEH)颗粒基质，用于水相中测试(小于45°C)

PART 03

三、标样、待测样的配制

聚苯乙烯（PS，溶于各种有机溶剂）

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）

聚环氧乙烷（PEO，也叫聚氧化乙烯，溶于水）

聚乙二醇（PEG，溶于水）

GPC的矫正曲线

色谱柱为HR4(THF)串联HR5(THF)，色谱柱适应范围为1000-4000000。在柱温为40℃，流动相为四氢呋喃，流速为0.6ml/min, 流通池温度为40℃下测定。

APC的矫正曲线

分子量跨度较大的ACQUITY APC XT450串联ACQUITY APC XT125再串联ACQUITY APC XT45三柱串联的方式，此区间可覆盖分子量在200-400000的聚合物，在柱温为40℃，流动相为四氢呋喃，流速为0.5ml/min，流通池温度为40℃下测定。

PART 04

四、APC与GPC的测试差异

1、光刻胶分子量测试

流动相：四氢呋喃；分别用ACQUITY的APC模式与GPC进样模式测试，结果如下：

树脂A样品的GPC（上）和APC（下）RI图谱。

光刻胶树脂通常呈现多分散的分子量分布，而传统凝胶渗透色谱（GPC）在低分子量区域分辨率不足，难以准确识别低聚物组分。

通过上述对照，同一浓度的同一样品，使用APC检测具有以下优势：

1）低分子量段的优良分离度，各出峰对称性好，可用工作站精准积分 

2）更高响应值

3）保留时间更短，测试速度更快 

4）可以将分子量在300-2000之间的低聚物，按照聚合度的不同，精准分离，对研究低聚物的分布更有参考意义 

5）APC测试可获得更好的重复性，RSD%在1以下

PART 05

五、分子量的应用

1. 在塑炼时分子量分布的变化（检测橡胶）

在塑炼过程中定时取样分析，结果如图，随时间的增加，高分子量组分裂解增加，GPC曲线向低分子量方向移动，经过25min以后，高分子量组分几乎完全消失。如果塑炼的目的就是消除该组分，那么25min足够了。通过GPC数据可以帮助工作人员确定塑炼时间。

2. 控制聚合反应的终点

对聚合物进行中间反应分析，使生产人员能在达到预定的单体/聚合物比后即时中止反应。

3. 高分子材料老化过程研究

可以研究高分子材料在使用过程中的老化；多数聚合物加工时，必需加适量抗氧剂。

PART 06

六、测试注意事项

1. RID检测器其灵敏度不太高，所以试样的浓度不能配置得太稀。但另一方面色谱柱的负荷量是有限的，浓度太大易发生“超载”现象。

2. 一般情况下，进样浓度按分子质量大小的不同在0.05~0.5% (质量分数)范围内配置。分子质量越大，溶液浓度越低。

标样配制应该严格按照标样说明书进行。

3. 通常室温静置12小时以上，然后轻轻混匀。绝对不能超声或者剧烈振荡来加速溶解。(降解）

4. 溶液进样前应先经过过滤，以防止固体颗粒进入色谱柱内，引起柱内堵塞，损坏色谱柱。

素材来源于网络

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