陳健英　周秋璇　胡麗華

(蘇州大學(xué)分析測(cè)試中心，蘇州 215123)

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凝膠滲透色譜與多角度激光光散射聯(lián)用儀(GPC-MALLS)的使用和維護(hù)

陳健英周秋璇胡麗華

(蘇州大學(xué)分析測(cè)試中心，蘇州 215123)

摘要：光散射與凝膠滲透色譜聯(lián)用技術(shù)在高分子分析領(lǐng)域應(yīng)用日益廣泛，本文結(jié)合實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，介紹了儀器使用和日常維護(hù)中應(yīng)注意的問題，以達(dá)到延長(zhǎng)儀器使用壽命的目的。

關(guān)鍵詞：多角度激光光散射儀；凝膠滲透色譜儀；使用;維護(hù)

近年來，光散射技術(shù)在高分子分析領(lǐng)域的應(yīng)用得到了快速發(fā)展，不僅能夠測(cè)得大分子的重均絕對(duì)分子量、分子旋轉(zhuǎn)半徑與第二維利系數(shù)，將光散射技術(shù)與凝膠滲透分析技術(shù)(GPC-MALLS)聯(lián)用，還可測(cè)得分子量分布[1-3]。目前，GPC-MALLS聯(lián)用技術(shù)已成為測(cè)定聚合物分子量一種非常有效的工具，該技術(shù)測(cè)定分子量時(shí)受聚合物結(jié)構(gòu)及分子量的限制較小，操作非常簡(jiǎn)單，有較高的精度。與傳統(tǒng)GPC相比，無需標(biāo)樣校正，無需建立標(biāo)準(zhǔn)曲線，能直接測(cè)出絕對(duì)分子量及其分布，因而受到越來越多的關(guān)注。我們實(shí)驗(yàn)室根據(jù)實(shí)際情況配備了Model 500紫外檢測(cè)器，美國Wyatt公司DAWN HELEOS-Ⅱ光散射檢測(cè)器，Optilab T-rEX示差檢測(cè)器和ViscoStar-Ⅱ粘度檢測(cè)器，以及Waters公司的1515單元泵和2707自動(dòng)進(jìn)樣器，組合成GPC-MALLS聯(lián)用系統(tǒng)。本文參照儀器說明書，結(jié)合實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)，簡(jiǎn)單介紹GPC-MALLS聯(lián)用儀的使用與日常維護(hù)的一些心得體會(huì)，供同行們參考。

1實(shí)驗(yàn)室基本要求

儀器對(duì)溫度、濕度、電源等有一定的要求。室溫壓要控制在20～25 °C，濕度不大于85%，儀器周圍不能有強(qiáng)烈的機(jī)械振動(dòng)、電磁波、強(qiáng)磁場(chǎng)等干擾源；室內(nèi)要有良好的通風(fēng)設(shè)備。電源最好要有穩(wěn)壓電源供電，且有良好的接地措施。

2測(cè)試前準(zhǔn)備工作

2.1　流動(dòng)相要求

由于儀器流路系統(tǒng)和流通池管路直徑較小，微粒和粉塵會(huì)導(dǎo)致流路堵塞和柱污染，流動(dòng)相需要經(jīng)過嚴(yán)格的過濾，流動(dòng)相盡量使用HPLC等級(jí)溶劑，一般采用孔徑為0.45 μm的微

孔濾膜過濾2~3次，并盡量使用柱前在線過濾器。

流動(dòng)相液體內(nèi)都會(huì)溶解一定量的氧氣，氣體進(jìn)入流路后，會(huì)影響流量的穩(wěn)定性，也會(huì)在色譜圖上出現(xiàn)尖銳的峰，影響測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，所以流動(dòng)相需要先超聲脫氣，條件許可的話，使用在線脫氣機(jī)。

2.2　平衡儀器系統(tǒng)和色譜柱

在進(jìn)樣之前要充分平衡儀器系統(tǒng)和GPC色譜柱，最好以較小的流速例如0.1 mL/min過夜。待基線穩(wěn)定后，才可進(jìn)樣。

3樣品測(cè)試

3.1　光散射儀器校正

光散射檢測(cè)器使用時(shí)，需要把90°的原始電壓值轉(zhuǎn)換為散射光強(qiáng)度，需用甲苯校正儀器常數(shù)[4]。把過濾后的色譜純甲苯注入光散射檢測(cè)器流通池，ASTRA軟件自動(dòng)計(jì)算儀器常數(shù)。正常狀態(tài)下，大約1年做一次儀器校正，長(zhǎng)時(shí)間不用或者儀器經(jīng)過維修以后最好也做一下儀器校正。

3.2　折光指數(shù)增量dn/dc的測(cè)定

稱取一定量的樣品配成溶液，用相應(yīng)的溶劑稀釋后，配制成不同濃度的溶液，然后將溶液按濃度從稀到高的順序注入樣品池中，進(jìn)行測(cè)量和數(shù)據(jù)的收集，用ASTRA軟件處理相應(yīng)的數(shù)據(jù)，得到樣品的dn/dc值。聯(lián)機(jī)模式下，重均分子量隨dn/dc值的增加而減少，因而dn/dc值的正確測(cè)量非常重要，會(huì)影響重均分子量的測(cè)試結(jié)果，dn/dc值10%的誤差將引起分子量計(jì)算的10%的誤差。在dn/dc值的測(cè)試過程中應(yīng)盡量避免和減少各種原因造成的誤差，通常要測(cè)試2次以上，以保證數(shù)據(jù)的重復(fù)性。

聯(lián)機(jī)模式下，ASTRA軟件也能在線檢測(cè)估算dn/dc，但是其前提是樣品經(jīng)過GPC色譜柱后100%被洗脫出來。相對(duì)來說，單機(jī)測(cè)定dn/dc更精確，但如果樣品量較少，聯(lián)機(jī)模式下估算dn/dc也是一個(gè)很實(shí)用的方法。

3.3　樣品測(cè)試

GPC-MALLS聯(lián)用時(shí)，首先需要檢查儀器工作是否正常，還需要使用一個(gè)單分散的標(biāo)樣來測(cè)定歸一化系數(shù)、延時(shí)體積等儀器常數(shù)，并把它作為一個(gè)模板測(cè)定其它待測(cè)樣品。同時(shí)，單分散的標(biāo)樣的測(cè)定也可以檢驗(yàn)儀器是否正常工作，排除儀器潛在問題。

當(dāng)樣品的分子量較小或溶液折光指數(shù)增量dn/dc值較小時(shí)，散射光強(qiáng)度較弱，受噪音干擾大，與之對(duì)應(yīng)的激光信號(hào)也較弱，會(huì)導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果誤差增大，可以適當(dāng)增大進(jìn)樣量或者提高樣品濃度來提高散射光強(qiáng)度。

4GPC-MALLS聯(lián)用儀的日常維護(hù)及管理

儀器必須由專人管理及維護(hù)，并建立專門的技術(shù)檔案。上機(jī)操作人員必須經(jīng)過專門培訓(xùn)，充分了解儀器后，經(jīng)上機(jī)考核合格后才能操作使用。在使用過程中，操作人員應(yīng)嚴(yán)格遵守操作規(guī)程。當(dāng)儀器出現(xiàn)故障時(shí)，需先退出檢測(cè)狀態(tài)，并及時(shí)向儀器負(fù)責(zé)人報(bào)告，查明故障原因，及時(shí)修理。

平時(shí)要注意保持儀器室整潔，保持儀器外殼干凈，儀器風(fēng)扇處空氣過濾網(wǎng)需要定時(shí)清洗。儀器要定時(shí)開機(jī)，避免電器元件因?yàn)槌睗癯霈F(xiàn)故障。

4.1　流動(dòng)相置換

有機(jī)相與水相體系置換時(shí)需要溶劑逐漸過渡，先用與流動(dòng)相互溶的溶劑進(jìn)行沖洗，一般按照以下步驟進(jìn)行：四氫呋喃、無水乙醇或者甲醇、純水、 水相緩沖液，嚴(yán)禁直接從有機(jī)相置換成水相緩沖液，可能會(huì)導(dǎo)致儀器流路系統(tǒng)和流通池管路堵塞。沖洗時(shí)間一定要足夠，每換一種液體，需要在1.0 mL/min的流速下沖洗30 min以上。

4.2　檢測(cè)器維護(hù)

紫外和激光光散射檢測(cè)器的光源都有一定的壽命，控制好檢測(cè)器的開關(guān)時(shí)間。在進(jìn)樣前30 min打開紫外檢測(cè)器，激光檢測(cè)器處于“Laser on”狀態(tài)。檢測(cè)完畢，應(yīng)立即關(guān)閉紫外和激光光散射檢測(cè)器。

要注意示差檢測(cè)器的光強(qiáng)度，更換溶劑時(shí)，光強(qiáng)度會(huì)發(fā)生顯著變化，需Purge on/off進(jìn)行多次切換，如果仍顯示low Light，也可使用“Optimize LED Power”進(jìn)行優(yōu)化。

粘度檢測(cè)器流通池也容易堵塞，當(dāng)Diagnostics不在normal狀態(tài)時(shí)，需要以較小的流速，IP 和DP 都處于purge狀態(tài)，直至沖洗至Diagnostics處于normal狀態(tài)，然后再逐步提高流速，逐步purge IP 和DP ，最終達(dá)到測(cè)定樣品所需的流速。

參考文獻(xiàn)

[1] 程廣文，范曉東，周志勇, 等.凝膠滲透色譜-多角度激光散射測(cè)定聚乙二醇分子量[J]. 高分子材料科學(xué)與工程，2008，24(10)：127-130.

[2] 劉紅妮，陳曼，楊彩寧，等. GPC-MALLS技術(shù)測(cè)定PAMMO的分子量及分子量分布[J]. 分析測(cè)試技術(shù)與儀器，2010，16(3)：27-31.

[3] 施良和．凝膠色譜法. 北京：科學(xué)出版社，1985：80-91．

[4] 懷雅特(Wyatt)光散射儀使用說明書.

Application and maintenance of gel permeation chromatograph coupled with multiangle laser light scattering (GPC-MALLS).

ChenJianying,ZhouQiuxuan,HuLihua

(AnalysisandTestingCenterofSoochowUniversity,Suzhou215123,China)

Abstract:GPC-MALLS is widely used in the field of polymer analysis. Combined our experiences, some problems like daily maintenance were introduced to achieve the objective of extending the life of the instrument.

Key words：MALLS; GPC; application

收稿日期：2014-10-23

DOI:10.3936/j.issn.1001-232x.2015.02.021

作者簡(jiǎn)介：陳健英，女，1976年出生，實(shí)驗(yàn)師，主要從事凝膠色譜和X衍射分析工作，E-mail:chenjianying@suda.edu.cn。