Эксклюзионная хроматография

Эксклюзионная хроматография разделяет полимерные цепи по их размеру в растворе, при этом крупные цепи элюируют первыми, и является основным методом измерения полного распределения молярных масс.

Definition

Эксклюзионная хроматография, также называемая гель-проникающей хроматографией, представляет собой жидкостно-хроматографический метод, который разделяет растворенные полимерные цепи в соответствии с их гидродинамическим объемом путем дифференциального проникновения в пористую стационарную фазу, что позволяет получить распределение молярных масс.

Scope

Эта тема охватывает принцип разделения по гидродинамическому объему через пористый наполнитель, калибровку с использованием узких стандартов по сравнению с универсальной калибровкой, значение относительных и абсолютных результатов, а также использование сопряженных детекторов — дифференциальной рефрактометрии, светорассеяния и вискозиметрии — для получения истинных молярных масс, информации о разветвленности и полного распределения.

Core questions

• Как разделение по гидродинамическому объему упорядочивает элюцию цепей?
• Что такое универсальная калибровка и почему она необходима?
• Как сопряженные детекторы преобразуют элюцию в абсолютную молярную массу?
• Каковы ограничения и источники ошибок в измеренном распределении?

Key theories

Разделение по гидродинамическому объему

Малые цепи проникают в больший объем пор и элюируют позже, в то время как крупные цепи исключаются и элюируют раньше, поэтому удерживание отражает гидродинамический размер, а не непосредственно массу, поэтому для преобразования его в молярную массу требуется калибровка.

Универсальная калибровка

Поскольку произведение характеристической вязкости и молярной массы пропорционально гидродинамическому объему, единая калибровка в этих терминах применима к химически различным полимерам, устраняя зависимость от химически специфических стандартов.

Mechanisms

Разбавленный раствор полимера вводится в колонку, заполненную пористым гелем, и переносится растворителем. Крупные цепи, исключенные из пор, проходят меньший доступный объем и элюируют первыми; более мелкие цепи проникают в больший объем пор и элюируют позже. Сигнал детектора преобразуется в распределение молярных масс с использованием калибровочной кривой, полученной из узких стандартов, путем универсальной калибровки или непосредственно, когда детектор светорассеяния или вискозиметрии сообщает абсолютную молярную массу для каждого элюционного среза. Ошибки возникают из-за взаимодействий в колонке, уширения полос и неподходящих калибровочных стандартов.

Clinical relevance

Эксклюзионная хроматография является стандартным инструментом для контроля качества и исследований, поскольку предоставляемое ею распределение молярных масс определяет прочность, текучесть расплава и конечное применение. Она подтверждает, что контролируемая полимеризация дала низкую дисперсность, обнаруживает деградацию или разветвление и обеспечивает постоянство партии в различных областях применения, от упаковки до фармацевтики.

History

Гель-проникающая хроматография на сшитых полистирольных гелях была введена Джоном Муром в 1964 году, а универсальная калибровка, основанная на гидродинамическом объеме, была установлена Грубишичем, Ремппом и Бенуа в 1967 году, что в совокупности сделало распределение молярных масс рутинно доступным.

Key figures

• John Moore
• Zdenek Grubisic
• Henri Benoit

Seminal works

• hiemenz2007
• young2011

Frequently asked questions

Почему крупные молекулы выходят первыми при эксклюзионной хроматографии?

Крупные цепи не могут проникнуть в большинство пор наполнителя, поэтому они проходят через меньший общий объем и быстро элюируют. Малые цепи исследуют больший объем пор и удерживаются дольше, что обеспечивает разделение по размеру.

Почему результаты иногда называют относительными молярными массами?

Обычная калибровка использует стандарты одного типа полимера, поэтому сообщаемая масса другого полимера является относительной по отношению к этим стандартам. Для истинных молярных масс необходима универсальная калибровка или абсолютный детектор, такой как светорассеяние.