为什么凝胶色谱的原理是基于蛋白质的相对分子质量而不是分子大小?有什么区别吗
1964年由J.C.Moore首先研究,它不仅可用于小分子物质的分离和鉴定,还可用于化学性质相同但分子体积不同的聚合物同系物的分析。(根据分子流体力学的体积在分离柱上分离聚合物)
1.基本原则
1.1分离原理
让被测聚合物溶液通过不同孔径的色谱柱,分子通过色谱柱的路径是颗粒之间的缝隙(较大)和颗粒中的通孔(较小)。当聚合物溶液流过色谱柱时,较大的分子被排除在颗粒的孔隙之外,只能以较快的速度通过颗粒之间的缝隙;较小的分子可以以慢得多的速度进入颗粒的孔隙。通过一定长度的色谱柱后,分子按相对分子量分离,相对分子量大的在前面(即冲洗时间短),相对分子量小的在后面(即冲洗时间长)。从样品进入色谱柱的时间到它被滤出的时间,接收到的洗脱液的总体积称为样品的滤出体积。在仪器和实验条件确定的情况下,溶质的淋溶体积与其分子量有关,分子量越大,淋溶体积越小。
(1)卷排除
(2)有限扩散
(3)流动分离
1.2修正原则
用已知相对分子质量的单分散标准聚合物,预先作出洗涤体积或洗涤时间与相对分子质量的对应关系曲线,称为“校准曲线”。单分散标准样品在聚合物中几乎找不到,一般用窄分布样品代替。在相同的测试条件下,制作一系列GPC标准谱图,将不同相对分子质量样品的保留时间用lgM对T作图,所得曲线即为“校准曲线”。通过校正曲线,我们可以从GPC谱图中计算出相对分子质量和相对分子质量分布的各种信息。可以制备标准样品的聚合物种类不多。没有标准样品,就不可能有校准曲线,用GPC法不可能得到聚合物的相对分子量和相对分子量分布。为此,可以使用通用校正原理。
1.3通用校正原理
因为GPC对聚合物的分离是基于分子流体力学体积,即对于相同的分子流体力学体积,在相同的保留时间流出,即流体力学体积相同。
两条柔性链的流体动力体积相同:
[η]1M1=[η]2M2
k 1m 1α1+1 = k 1m 2α2+1
两边的对数:lgk 1+(α1+1)lgm 1 = lgk 2+(α2+1)LG m2。
也就是说,如果已知标准样品和待测聚合物的K值和α值,就可以用已知相对分子质量的标准样品M1标定待测样品的相对分子质量M2。
【编辑本段】2。实验部分
直接法:在测定其浓度的同时,测定浸出液的粘度或光散射,从而求出其分子量。
间接法:用一组分子量不同的单分散样品作为标准样品,分别测定它们的溶出体积和分子量,就可以确定它们之间的关系。
2.1.仪器:
GPC仪器由泵系统、(自动)进样系统、凝胶色谱柱、检测系统和数据采集处理系统组成。
2.1.1.泵系统:包括溶剂存储器、脱气器和高压泵。它的作用是使流动相(溶剂)以恒定的流速流入色谱柱。泵的工作状况直接影响最终数据的准确性。仪器越精密,就要求泵的工作状态越稳定。所需流量的误差应小于0.01毫升/分钟。
2.1.2.色谱柱:GPC分离的核心部件。将不同孔径的颗粒作为填料加入不锈钢空心细管中。每个色谱柱都有一定的相对分子质量分离范围和透过极限,色谱柱有上限和下限。色谱柱的上限是当聚合物最小分子的尺寸大于色谱柱中最大凝胶的尺寸时,聚合物无法进入凝胶颗粒的孔径,全部从凝胶颗粒外部流出,达不到分离不同相对分子量聚合物的目的。而且凝胶孔可能会堵塞,影响色谱柱的分离效果,降低其使用寿命。色谱柱的下限是当聚合物中最大的分子链小于凝胶孔的最小孔径时,达不到分离不同相对分子量的目的。因此,在使用凝胶色谱法测定相对分子量时,首先要选择与聚合物相对分子量范围相匹配的色谱柱。
2.1.3.填料(对填料最基本的要求是不能被溶剂溶解):交联聚苯乙烯凝胶(适用于有机溶剂和耐高温)、交联聚醋酸乙烯凝胶(最高100℃,适用于乙醇、丙酮等极性溶剂)、多孔硅球(适用于水和有机溶剂)。
2.1.4.柱子:玻璃,不锈钢。
2.1.5.检测系统:通用检测器:适用于所有聚合物和有机化合物的检测。有示差折光检测器、紫外吸收检测器和粘度检测器。
2.1.6.差示折光仪检测器:溶剂的折光率尽可能与待测样品的折光率不同。
2.1.7.紫外吸收检测器:溶剂在溶质特征吸收波长附近无强吸收。
2.1.8.选择性检测器:适用于对该检测器有特殊响应的聚合物和有机化合物。有紫外、红外、荧光和电导检测器。
2.2.操作:
2.2.1.溶剂的选择:能溶解各种聚合物;不能腐蚀仪器部件;与探测器匹配。
2.2.2.将激光散射和凝胶色谱结合起来,可以得到浓度谱和散射光强随溶出量的变化谱,从而计算出整个样品的分子量分布曲线和各种平均分子量。
2.2.3.在激光光散射实验中,必须对样品进行严格的除尘,溶液中的粉尘会产生强烈的光散射,严重干扰聚合物溶液光散射的测量。溶液除尘是光散射成功的关键。第一步是溶剂除尘。制备供试品的溶剂在使用前应经过0.2μm超滤膜的精馏和过滤。配制好的溶液也要用0.2μm超滤膜过滤。另外,检测中使用的仪器,如注射器等,使用前要用洗液浸泡并用清水冲洗干净。