Download
1 / 16
190 likes | 706 Views
Gel Permeation Chromatography 膠體滲透層析儀. 輔仁大學 化學系 化學實驗數位學習平台之建立. 大綱. 儀器原理 ︰ 實驗圖譜分析 、 動畫模擬 儀器操作程序 ︰ 儀器操作步驟 、 影片示範 、 注意事項 參考資料. 儀器原理. 高分子聚合物大多為長鏈且分子量高的物質，但由於碳鏈和碳鏈之間結合的數目不相同，因此高分子分子量有一定的分布。 Gel Permeation Chromatography （膠體滲透層析儀），便是用於測量高分子聚合物的平均分子數、平均分子量，以及分子量的分布。
E N D
Gel Permeation Chromatography膠體滲透層析儀 輔仁大學 化學系 化學實驗數位學習平台之建立
大綱 • 儀器原理︰實驗圖譜分析、動畫模擬 • 儀器操作程序︰儀器操作步驟、影片示範、 注意事項 • 參考資料
儀器原理 • 高分子聚合物大多為長鏈且分子量高的物質，但由於碳鏈和碳鏈之間結合的數目不相同，因此高分子分子量有一定的分布。 • Gel Permeation Chromatography （膠體滲透層析儀），便是用於測量高分子聚合物的平均分子數、平均分子量，以及分子量的分布。 • 通常Gel Permeation Chromatography也被稱為Size Exclusion Chromatography。
儀器原理 • GPC是先將聚合物溶於溶劑（通常為溶解度高的溶劑，例如：Tetrahydrofuran 、 Chloroform 、 Toluene等）中，經動相（Mobile Phase）沖提，藉由不同分子量之間的高分子與靜相（Stationary Phase）的大小顆粒不同，造成在管柱內滯留時間的不同而分離。 • 較高分子量的聚合物在管柱的滯留時間較短，分子量較低的聚合物則因可通過管柱孔洞而滯留時間較長，藉此得知此聚合物分子量的分布。
儀器原理 • GPC管柱和一般管柱的差異： • GPC所使用之填充物是由具有均勻之孔洞網狀構造，而能讓溶質與溶劑分子擴散進入其中的矽膠或是聚合物顆粒所構成。 • 一般的管柱通常為C18或是 Silica Gel。 ←吸附式管柱 ↑分離式管柱 ←顆粒式管柱
儀器原理 (C)大溶質 析出 (D)小溶質 析出 (A)樣品注入 (B)大小分離 樣品注入 填充孔洞 時間 當樣品注入管柱時，根據流體力學，高分子通過靜相（Stationary Phase）時，因為大小不一而被分離，分子量較小的高分子會被填充孔洞阻擋而流速變慢。反之，分子量較大的高分子則順利通過，先被偵測。
儀器原理 (C)大溶質 析出 (D)小溶質 析出 (A)樣品注入 (B)大小分離 樣品注入 偵測器連接點 電腦訊號 樣品注入起始點 滯留時間
儀器原理 Mobile Phase （Solvent）動相溶劑 GPC Columns GPC管柱 Injector 注射口 Detector(s)偵測器 Waste/Collect廢液收集 PUMP 加壓幫浦 Solvent Delivery System 溶劑沖提系統 Sample樣品 Recorder記錄器（電腦）
實驗圖譜分析 由此Peak可以看出高分子的分布，並可以得知平均分子量。 因為不同的管柱填充物，會造成聚合物在管柱中的滯留時間皆不相同，所以需要基準點，因此得知的數據皆為相對基準點的分子數和分子量。
動畫模擬 GPC Columns GPC管柱 GPC Injector 注射口 Waste/Collect廢液收集 Detector(s)偵測器 PUMP 加壓幫浦 Solvent Delivery System 溶劑沖提系統
儀器操作步驟 • 由於GPC為相對莫耳重，所以儀器必須先校正（Calibration ）。 • 公式[η]為本質黏度(intrinsic viscosity)M為分子量(molecular weight)Φ為常數(universal constant)r02為均方根尾端與尾端距離(root-mean-square end-to-end distance) • 一般來說，以polystyrene為基準，分子量為103~106，polydispersity約1.15。
儀器操作步驟 • 配置沖堤溶液及待測高分子聚合物 • 將流速調為0.1ml/min ，沖堤管柱一天 • 依序開機 • 使用時將流速調為1.0ml/min並測定baseline • 置入樣品 • 圖譜分析 • 關機（與開機順序相反）
注意事項 • 為了確保整個系統中沒有多餘的氣泡以及雜質，溶液必須先經過除氣過濾的步驟。且整個系統必須先沖提一天。 • 樣品需先經過過濾後方可使用。 • 若不長時間使用儀器，則可能需先做基準檢量線圖。 • 平常不使用時，流速通常保持在0.1 ml/min，使用時在調至1.0 ml/min。
參考資料 • Daniel C. Harris (2003) Sixth edition Quantitative Chemical Analysis • L. H. Sperling Fourth edition (2006) Introduction to Physical Polymer Science • http://www.perkinelmer.com/
