

本报告汇集了苏州禾川化学技术服务团队在GPC-MALS应用中的典型实践案例,涵盖聚碳酸酯、聚丙烯酸丁酯、氰基丙烯酸酯聚合物、端乙烯基聚酯、聚酯型聚氨酯、支化乙二胺改性聚乳酸等各类体系。既展示了MALS在常规聚合物分子量测试中“去伪存真”的校准优势,也揭示了其在高灵敏度美利体育登录入口官网、低聚物分析、支化结构判别及无标准品新型聚合物表征中的独特价值。
多角度激光光散射(Multi-Angle Light Scattering, MALS)是一种基于静态光散射理论的绝对分子量测定技术。

MALS直接依据静态光散射方程从第一性原理计算分子量,无需标准品校准或构型假设,因而被称为“绝对分子量”测定方法;结合示差折光(dRI)和在线粘度(DP)美利体育登录入口官网器,还可同步获取均方根回转半径、特性粘度及Mark-Houwink参数,实现对分子尺寸、链构象(线型/支化/球状)的全面表征。
传统GPC/SEC依赖于标准品(如窄分布聚苯乙烯)进行柱校正,通过比较未知样品与标准品的洗脱体积来推算相对分子量,存在固有误差。而MALS直接从第一性原理光散射方程计算分子量,无需任何标准品校准或假设分子构型,因此称为“绝对分子量”。

图1. 系统配备的三联美利体育登录入口官网器,APC-RI-MALS-Vis。

聚碳酸酯的分子量测试
待测样为其他聚合物(如PC)时,偏差可能高达百分之几十甚至翻倍,MALS的测试结果完全不受色谱柱更换、PS标品更换的影响。

聚样品的分子量测试
MALS与DP相比RID,具有更好的灵敏度。

改性聚乳酸的分子量测试
MALS结合在线粘度美利体育登录入口官网器,可以同时获得分子量和构象信息。

其他类型高分子量的分子量测试
与常见校准品PS、PMMA、PEO结构相差较大,RID无法得到其分子量。
同一个PC样品(包装上分子量值为3.5万),分别用传统GPC-RID法(PS校正)和SEC-MALS法测定分子量:
01
GPC-RID测试结果
美利体育官网首页网址:
Waters ACQUITY APC,GPC柱温箱
色谱柱:
Waters HR4、HR3、HR2三根串联
流动相:
THF,流速为1.0 mL/min,柱温:35 ℃
校准标准品:
聚苯乙烯PS

图2. GPC-RI聚碳酸酯分子量分析。
02
APC-RID测试结果
美利体育官网首页网址:
Waters ACQUITY APC,APC柱温箱
色谱柱:
Waters XT200、XT125、XT45三根串联
流动相:
THF,流速为0.4 mL/min,柱温:35 ℃
校准标准品:
聚苯乙烯PS


图3. APC-RI聚碳酸酯分子量分析。
对比后得出,采用同一台美利体育官网首页网址和相同的分子量校准套装,将GPC与APC的结果对照:
①
都是相对于PS标准品的“相对值”,二种方法得到的分子量结果与分布相差比较大;相对来说,分辨率更高的APC将聚合物多个出峰分离得更开,结果相比GPC来说更可信。
②
经过大量的测试案例发现:选用GPC-RID测试聚合物分子量,当柱子组合改变时,往往分子量的结果有较大差异。这可能是不同色谱柱的“分离窗口”和“选择性”不同,导致PC样品的“淋洗体积(保留时间)”差异,因此为了得到更接近真实值的结果,放弃使用PS相对校准法,使用GPC-MALS来测试此PC的分子量。
03
GPC-MALS测试结果
美利体育官网首页网址:
Waters ACQUITY APC,GPC柱温箱,
美利体育登录入口官网器:怀亚特DAWN系列
色谱柱:
Waters HR4、HR3两根串联
流动相:
THF,流速为1.0 mL/min,柱温:35 ℃


更换两套不同色谱柱重复测试:
美利体育官网首页网址:
与前面一致
色谱柱:
PLgel 10 μm MIXED-B两根串联
流动相:
THF,流速为1.0 mL/min,柱温:35 ℃



本案例直观地显示出“标准品校准法的局限性” - 当待测样品的化学结构与标准品不一致时,传统RID美利体育登录入口官网器给出的“相对分子量”与真实值之间可能存在显著偏差。

换用MALS美利体育登录入口官网器可直接测得PC的绝对分子量,Mw的实测值为3.45万,更接近样品包装袋上的标示值;同时发现这种方法完全不受色谱柱更换、标品更换的影响(只要柱效能分开组分即可),因此MALS给出的才是该分子真正的物理属性。

本期我们从MALS核心原理切入,以聚碳酸酯(PC)为典型案例,直观对比传统GPC/APC相对分子量测试与SEC-MALS绝对分子量测试的结果差异,清晰展现了传统标品校正法的数据缺陷,验证了MALS不受色谱柱、标准品干扰、可输出真实分子量的核心优势。
但MALS的应用场景远不止单一PC材料,也不只是单纯测定分子量!下一期将带来聚丙烯酸丁酯、氰基丙烯酸正丁酯聚合物、端乙烯基聚酯、聚酯型聚氨酯、支化乙二胺改性聚乳酸五大类高分子实测案例,重点讲解搭配在线粘度美利体育登录入口官网器后,借助Mark-Houwink参数解析分子链构象、区分线性/支化结构的进阶用法,同时完整介绍APC超高效色谱与MALS联用的整套表征方案,干货满满,欢迎持续关注。
参考文献
[1] 吴扬兰,王远亮,杨亚联等,GPC-十八角激光光散射联用法测定聚乳酸的分子量及分子量分布,现代科学仪器2007(2):78-81.
[2] 王喜云,王远亮,吴扬兰等,凝胶渗透色谱-十八角激光散射仪(GPC-MALLS)的应用,光散射学报,2007年3月第19卷第一期,49-54.
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