【国家标准(GB)】 凝胶渗透色谱法(GPC) 用四氢呋喃做淋洗液

ICS13.300
中华人民共和国国家标准
GB/T21863-—2008
凝胶渗透色谱法（GPC）
用四氢肤喃做淋洗液
Gel permeation chromatography(GPC)--.Tetrahydrofuran as elution solvent2008-05-12发布
中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局中国国家标准化管理委员会　
2008-09-01实施
GB/T21863—2008
本标准等同采用德国标准化组织DIN55672-1：2007《凝胶渗透色谱谐法（GPC）第1部分：用四氢
呋喃（THF)作洗脱溶剂》（德文版）。本标准的附录A、附录C为规范性附录，附录B为资料性附录。本标准由全国危险化学品管理标准化技术委员会(SAC/TC251)提出并归口。本标准起草单位：中国检验检疫科学研究院、中化化工标准化研究所。本标准主要起草人：于文莲、陈会明、王军兵、周新、郝楠、梅建、王晓兵、王立峰、孙鑫、王峰。本标准为首次发布。
1范围
凝胶渗透色谱法（GPC）
用四氢呋喃做淋洗液
GB/T21863—2008
本标准规定了凝胶渗透色谱法(GPC)测定在四氢呋哺(THF)中溶解的聚合物的分子量分布、数均分子量M.和重均分子量Mw的方法和试验条件。如果试样/洗脱剂/分离材料系统中发生特殊的相互作用（例如吸收），即使单个聚合物得到色谱分离且有良好的可重复性也不适用本方法。凝胶渗透色谱（GPC)是相对测定方法，需要用市售线性、使用绝对方法已知分子量的聚米乙烯标准物质进行校正。其结果对于具有不同结构的聚合物试样仅可以作为相同结构试样组的参考值。本标准不适用于测定Mw大于10°g/mol的聚合物（见附录C)。本标准无法实施校正方法（如消除峰值扩散）。如果需要测定绝对摩尔质，则应使用绝对方法（例如：用于测定M.的膜渗压法，或者Mw的光散射法）。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注目期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T3186一2006色漆、清漆和色漆与清漆用原材料取样（ISO155282000，IDT）GB/T6379.1测量方法与结果的准确度（正确度与精密度）第1部分：总则与定义(GB/T6379.1—2004,ISO5725-1:1994，IDT)GB/T20777一2006色漆和清漆试样的检查和制备（ISO1513：1992，IDT）DIN50014气候及其技术应用标准大气压3术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。3.1
凝胶渗透色谱（GPC）gelpermeationchromatography凝胶渗透色谱法是液相色谱法的特殊形式，聚合物试样分子分散溶解到洗脱剂里，根据溶质分子的体积大小分离，大分子先行洗脱，小分子随后洗脱，聚合物按照分子量大小得到分离。淋洗体积在规定的试验条件下是合物分子的单一函数。4方法概要
试样溶解在淋洗液中，制备成待测试样溶液（质量浓度小于5g/L），并将试样溶液以整除部分注人GPC系统中。淋洗液中溶质从色谱柱洗脱，经检测器连续检测，其对应浓度通常由示差折光检测器测量，从而得到相应色谱图，使用该系统测定的校正曲线计算相对分子量分布、数均分子量M，和重均分子量M.以及重均数均比M./M.。
5试验设备
5.1总则
凝胶渗透色谱法（GPC)仪器由以下部件组成（见图1），这些部件在下文中作了详细说明。1
GB/T21863-—2008
在选择这些仪器时通常应保证：所有与淋洗液或者试样溶液接触的部件对其具有耐受性，且不会发生任何类型的吸收和吸附效应。用四氢呋喃作为淋洗液的仪器部件之间应使用钢管或者钛管连接。数据
恒温装置
淋洗波
储存器
5.2淋洗液储存器
进样器
分离柱
GPC仪器的方框示意图
检测器
淋洗液的储存器应防淋洗液受到外部的影响（接触空气、光线照射），必要时需在液体表面使用惰性气体防护。
对于仪器状态调节和逊行多次重复分析，淋洗液的储存器应能够储存足够的淋洗液。因泵系统抽取和进人检测器时减压会产生气泡/淋洗液在使用前应脱气，也可以在溶剂储存器和泵系统之间加装在线脱气机。排气原现（例如：气泡沉淀、用氨气在线排气、真空排气）可以自由选择。5.3泵系统
泵系统应尽可/能均的和无脉动地将淋洗液输送过分离柱。流速为1mL/min（见附录A）。泵系统在该流速和系统威
5.4进样系统
处于理想的输送区域，泵系统的流速精密度偏差不允许超过0.1%。进样系统应保证将试样溶液定量和固定间隔时间精确注人分离柱。可以使用手动进样器，也可以使用自动进样器。
在注人和输送淋洗液时应通过足转大的冲洗量，即使存在扩散效应也可以将进样管精确地使用试样溶液进行填充，接差君保留地排出，因先前的试样潜波造成的进样系统的记忆效应，通过足够的冲洗加以排除。5.5分离柱
根据试样情况选使一个或者多个依次连接的填充有球状渗透填料的分离样组成。填料孔径与待测聚合物分子大小柏延配
典型填料由聚合方法制成的苯乙烯-二乙烯苯共聚物（S-DVB），淋洗液通过该聚合物仅会造成微小变化，在设定流量的压力下也不会变形。除了这种球型大孔径S-DvB料，也可使用其他以二氧化硅为基料的有机单体粒子制成的填料。在使用该填料时，起决定性的条件是该材料表面不会发生与聚合物试样分子的相互吸收作用。此外试样和色谱系统不允许导致化学和结构上的变化。由于试样和填料表面的相互作用（例如：吸收）可能在个别情况下对GPC分离机理造成干扰。对此效应的特征现象和对策在附录C中作了说明。如果这类试样来自不同实验室的分析进行相互比较，需要对试验条件进行本标准以外的约定。本方法在不同的实验室、不同GPC仪器测定相同的试样时，为获得尽可能一致的结果，在峰加宽效应(通过理论塔板数表示)和分离效率应遵守以下最低要求。a）理论塔板数
根据半峰宽法测定每米分离柱长度的理论塔板数（见图2）。在聚合物分析所使用的试验条件下，乙苯进样量最多20 μL(质量浓度=1g/L)(见附录A)。得到的色谱图根据式(1)进行分析：×100
N = 5. 54 × (w)
·（1）
式中：
一峰高的淋洗体积或者淋洗时间；V.
半峰宽；对于V。和W1/2应使用相同单位；L--分离柱（组合）的长度，单位为厘米(cm）。GB/T21863—2008
针对每米分离柱长度的理论塔板数作相对说明，本标准的分离柱组合理论塔板数要求达到每米至少20000。
注：色谱峰的前伸和拖尾见附录C。N=5.54×
图2根据半峰高法测定理论塔板数b）分离度
为了获得足够的分离，校正曲线1gM对所使用分离柱组合的淋洗体积V.不能超过特定的比例；聚合物试样的峰高范围中适用以下关系，见式（2)：V..m, -V.10xM? > 6. 0
式中：
Ve.(10×M)
聚苯乙烯摩尔质量M的淋洗体积，单位为平方厘米（cm2）；十倍的摩尔质量的淋洗体积，单位为平方厘米（cm2）；A。—一色谱柱横截面面积（圆柱十字交叉区域），单位为平方厘米（cm2）。在选择M时应使待测聚合物试样的峰高在两个淋洗体积的中间。5.6恒温装置
·（2）
在室温下（15℃35℃），或者在不超过40℃的更高温度下进行分析，在分析过程中，分离柱的温度变化不能超过1℃（见附录C）。5.7检测器
使用示差折光检测器。检测池体积不大于0.010mL（见附录A）。注：对于个别检测器型号的限制见附录C。如果对共聚合物试样或者聚合物混合物进行试验，则应保证所有成分在淋洗浓度和检测器信号之间存在较大的比例系数（对于示差折光检测器：比折光指数增量dn/dc)，对于比例系数k；和k，，所有的成分i和i适用以下比例，见式（3）：k;
（3）
注：如果对于试样或者试样组的分析无法避守该比例，则可以另选其他的检测器或者合适的检测器组合。如果这一类试样的测量在不同的实验室间相互进行比较，则应对检测器的选择进行约定。与该标准的偏差在试验报告中单独说明理由；见附录C。
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对于下述注入量，干扰电平在最低可调节的阻尼下小于聚合物峰值最大度的1%。因为该干扰电平，其对于示差折光检测器会因压力、温度和流速变化而被放大，因此应果取合适的措施稳定温度并防止振动。5.8数据采集
通过电子数据系统采集由检测系统输出的信号：详细内容见第11章。6试剂(淋洗液）
氢峡嘴作淋洗液，质量分数符合以下要求四氢峡嘴
过氮化物
在四氢嘴中，加人抗氧化剂2，6-二救予基对甲基苯酚（BHT)（最高质量浓度0.250g/L），防止形成过氧化物。在使用前检验四氨联嘴的过氧化物含量（例如：使用测试带）。注1：如果在淋洗波TH中加质量分数最大为10g/L的其他成分，在试验报告中应说明原因，以便在对特殊试样进行分析时避免干扰伴细内容见附录C)。注2：在本标准中，否萨延希对分离柱进行预处理还是在分析时，淋洗液均应一次性使用，不能将其重新放回淋洗液储存器中。
7仪器的校正
7.1总则
GPC仪器的瓶过窄分布线性聚苯乙烯标准物质进行（见附录C)，聚苯乙烯标准物质通过独立的绝对方法，用于拥岔晰聚苯乙烯试样之前评价GPC分析的校正曲线。如果校正曲线用于其他成分和结构的试样分析，期结巢被称为“聚举乙烯相对分子量”(参见参考文献)。7.2校正标准物质的要求
依据峰圾大值时的婚尔质量M，标准物质的分布宽度应在以下极限值之内：M,<2 00bp@/mol
2000g/mb<105g/m0l
10°g/mol
/M./M,≤1.2
M./M,≤1.05
M./M,≤l.2
从单个色谱图峰值最尖值划分前后一半高度的蜂值宽度A和B计算来自经验的非对称系数，并在以下范国中，见式（4)：
=1.00±0.15
（4）
宽度A和B通过电子数采集装盘以每个峰值至少60格测量点的来集密度进行测定。对每种单独用于校正的聚苯乙烯标准物质最低要求是：a）通过绝对方法测至少-种摩东质量平均值M.、Mw或M；b）通过至少一种方法测定靡尔质量分布，c）规范用于实施该方法所使用的参数；d）结果和数据应以一种对于用户可以理解的形式进行提交，并负责交付。注：这一类数据文件的示例参见附录B。如果校正标准物质具有低分子或者高分子肩峰、前伸峰或拖尾峰，则干扰峰面积与峰值面积的比应小于2.0%，否则不适合用作校正标准物质。聚苯乙烯标准物质系列用已基苯在低分子末端进行修饰，已基苯以M=162g/mol的摩尔质量包含在校正曲线中。
如果在低分子区域校正标准物质获得良好的分离，从而可以识别独立的低聚物峰值，则可以在考虑最终群组的情况下将该校正标准物质和其实际的摩尔质量包含进校正曲线中。7.3校正标准溶液的制备
GB/T21863—2008
校正标准物质在室温下揽拌溶解在淋洗液中，溶液在室温下进行保存。溶液使用0.45um的膜过滤，如果在过滤过程中出现明显的堵塞，则试样不适用于进行校正分析。该溶液应在48h内使用。如果所有峰值都是基线分离，一次进样可以对多种校正标准物质同时进行分析。该溶液中单个校正标准物质的质量浓度根据峰高靡尔质量为：M<50000g/mol
50000g/mol≤M,<10°g/mol
10°g/mol≤M,
进样量与分离柱尺寸的匹配不通过浓度进行，而是通过进样质量。根据第10章的规定确定进样质量，既适用于校正，也适用于试样测量。7.4校正测量的实施
校正测量的试验条件除了进样溶液的浓度外与试样分析的试验条件相同。7.5保留的测量
自进样起始点至峰最大值测量淋洗体积（V。）和保留时间（）。在计算最大值时，以进样至峰值的分析时间为准，线性基线漂移可以允许最大峰值高度5%的偏差。在漂移较大或者峰值区域的基线变化时应重复进行分析。
保留时间的测量可以通过内部标准进行检验，必要时进行线性修正。7.6校正曲线的结构
校正曲线以分子量的对数IgM，对淋洗体积V。或者校正后的保留时间ts做图来表示，即以半对数表示。每个摩尔质量级数至少需要两个校正点，总计至少五个校正点。在低分子区域，校正曲线在使用已基苯峰值时结构包含在系统峰值内。在高分子区域，一方面首次淋洗的校正标准物质最大值，应大于试样的商分子极限值；另一方而应测定排阻极限值的位置。
校正曲线既可以表格的形式也可以表示为一个或者多个依次的任意形式的乎衡曲线，并转换为分析图表；此外校正曲线应通过相应的表达随时可以直接进行检验。因为在分析色谱图在不同分布山线中的变化时需要校正区域第一次推导的倒数（见11.4)，因此1gM=(V.或者tr）是微分函数。为了检验校正曲线结构与测量的符合性，对于单个的校正点而言，按百分比计算的偏差如下：Mg,检正售— Mp,止算值 × 100Mp.校正值
应对V，或者t作图表说明。根据该图可以检验，沿着淋洗横坐标在统计学上是否分布有正负差值。导致单个淋洗区域频繁出现正负差异的校正曲线的回归模型是不适用的。如果由于在实验室中存在的回归模型（见附录C)无法对这一类的残数分布加以改，则应在结果中使用较大的误差逊行计算，并在试验报告中对其加以说明。仅对于在方法上会导致测量点和校正点重合的校正曲线结构，可以取消残数分布测试（例如：多边形偏移，无补偿的拟和运算法则）。对于该方法应通过其他方式保证计算的校正函线不包含在物理上无意义的区域，例如：相对极限值。8试样提取
根据试验产品的状态按照GB/T3186—2006提取平均试样，并按照GB/T20777-2006准备试验。
9试验的程序
9.1试样溶液的制备
称量可除尽数的聚合物试样，并使用储存器中的淋洗液进行溶解，室温条件下保存。试样溶液的浓5
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度取决于所使用分离柱的总体积和进样体积；详细内容见第10章。室温下播见试样瓶使加快溶解和均质，对于低于700000g/mol的中等摩尔质量的试样也可以使用磁性揽拌器。由于存在聚合物分解的可能性，通常不允许使用超声波。应避免使用较高的温度（最高60℃）。特殊情况应在试验报告中说明情况（例如：对于聚氯氮乙烯的试验）。称量的试样通常应使用几乎不含溶剂的聚合物试样。但如果存在溶剂且为敏感试样，可以对原始溶液直接进行称或者在室温下以真空浓缩的形式进行称量。其聚合物含量通过特定测定方法进行测定；所便用的方法应在试验报告中加以说明。如果对于这一类的试样造成了溶剂、系统和聚合物峰值的亚叠，其分析应限制在无干扰的聚合物区域，且说明校正聚合物摩尔质量单位的分析极限值。对于不同试样的比较试验应选择相同的分析极限值。无法溶解的添加剂（例如：颜料、添加剂、抗冲击成分）通过合适的措施（超高速离心、过滤、膜过滤）从溶液中去除。即使是外观比较清澈的溶液通常也推荐在2μm至0.2μm之间的膜过滤。如果试样包含无法溶解的聚合物成分（例如：微凝胶），应在报告中明确指出：本试验结果仅以溶解的成分为准，应说明观察到的现象。试样溶液应在48h内使用。
9.2分析仪器的使用
按照第10章设定的仪器参数进行工作。事先用淋洗液平衡仪器，直至检测器灵敏度低于5.7规定的噪声，且满足7.5规定的基线条件，从该时间点开始进行分析。10分析参数
进样溶液的浓度：介于0.1mg/mL至5.0mg/mL之间。进样体积：针对所使用的分离柱进行调整，且每300mm×7.8mm分离柱不允许超过100μL；总计不允许超过250μL（见附录A）。对于较紧密分布和较高的摩尔质量，淋洗体积取决于进样聚合物的质量；如果观察到试样的这种情况，则应稀释试样，直至对M数值的影响低于5%。如果特殊的聚合物由于不合适的检测器参数需要较高的进样量，应在试验报告中明确加以说明。试样多次进样分析，在试验报告中说明进样的总次数；最后两次进样单独进行分析，结果单独加以说明。进样顺序应可以识别。
不同实验室之间的比较试验，应进行至少两种分别使用的试样溶液的进样。在5.5所述的试样溶液和分离材料表面之间可能存在的吸收相互作用的现象，应在试验报告中加以说明。
11数据采集和分析
11.1总则
色谱图的采集使用电子数据采集设备进行。在分离柱组合的排阻极限值前开始，在返回最终系统峰淋洗完全的基线后结束。
假定测量点密度为等距，对于使用的校正曲线的M组至少需要20个测量点；对每个进行分析的单独峰值应至少分布25个测量点。检测器振幅分辨率在最小可证明的测基值与扣除基线的净色谱图的峰值最大值之间至少为1：500。
试样和校正分析的数据应至少保存1年，以便可以重复进行分析。11.2原始数据的净色谱图的计算11.2.1基线测定
检测器零点信号的基线在排阻极限值前和最终系统蜂值后的淋洗区域之间确定为直线，也就是说6
在GPC理想分离区域的基线为直线。GB/T21863--2008
在该区域基线在总分析时间至占10%总分析时间的时间段内存在检测器信号，否则该分析视为无效。如果在该时间间隔内识别到与基线的偏差，则分析同时失效。使用该区域内基线点计算偏差：a）在高、低分子量和分析极限值之间所有偏差的总和；b）i一原始测量点一在该位置的基线内插点；c）在下文中被称作净色谱图。
11.2.2测量值和净色谱图的修正在本标准中不允许进行原始测量数据或者净色谱图的修正或者校正（例如：峰加宽效应的消除、浓度延迟的校正等）。
仅允许采取通过补偿最多五个相邻点的补偿措施或者间接的补偿措施，例如：在内插测值用于数据压缩时或者在匹配测量点和校正曲线网格时进行的补偿措施；对于一个点需要的补偿计算限制在小于0.251gM单位的间隔内。所有这一类的数据操作应详细加以说明。除了13.2中的数据允许对平均值或者平均分布曲线的重复分析结果附加进行说明（例如：色谱图叠加或者平均摩尔质量平均值）；所使用的方法应以可理解的方式加以说明，并说明发现的标准偏差。11.2.3分析极限值
在开始分析前测定系统或者溶剂峰的起点。在低分子量末端，色谱图在无系统或者溶剂峰的情况下进行分析，淋洗体积为低分子量分析极限值，其数值在试验报告中在说明相关校正曲线摩尔质量的情况下加以说明。
色谱图在系统或者溶剂峰区域有拖尾现象，本标准中无法加以分析，应加以弃除。11.3平均值的计算
在上文所作的测量点密度的假定中，可以使用通过求和获得分析需要的积分而积，色谱图曲线通过由带平行侧面的面积带组成的分级曲线代替。可以确定的是，单独的测量点位于这一类面积带的中间，在校正曲线第讠个测量点上读取的率尔质量适用于整个测量间隔。
如果测量点假定为等距的，因此在下述所有的计算中简化间隔宽度，间隔面积可以直接还过在第i间隔的测量值H：所代表。
摩尔质量平均值根据式(5）～式（8)进行计算：数均值：
重均值：
2均值：
（z十1）平均值：
2H,×M?
2H×M;
·（5）
（6）
（8）
聚合分布宽度指数D通过Mw和M，相除获得。因为不进行峰加宽修正，该测量方法通过GPC指7
GB/T21863—2008
数应可以进行特征化，以便与从绝对测量的靡尔质量数计算结果的数值加以区分。为了测定M，，在净色谱图中寻找具有较大高度H的测量点，并从校正曲线中读取相关的M值。平均值的重现性既可以通过说明重复分析的标准偏差，也可以根据所使用GPC仪器的经验值加以说明。
根据式（9)计算粘均分子量M，仅当试样和校正标准物质在化学结构特征上一致，或者两者在所使用的淋洗液中其相同的Mark-Houwink方程均有效时才有意义。H:XM
11.4分布曲线的计算
积分分布曲线S(M)通过整个面积上标记的间隔面积相加获得。确定S(M)为从低分子量分析极限值直至通过横坐标M；所确定分布曲线点的总面积，见式（10）：Z(H;-I +H,)/2
此外通过三1确定低分子量的分布终点，通过三n确定高分子量的分布终点。（10）
对数微分分布曲线的形状W(M)取决于所选择的横坐标；对于此处规定的描述，lgM的相对频率W形成式(11）、式(12)用于从净色谱图和横坐标V.或者tR计算W：H;
W(lgM,) =(-1)×
W(igM,) = (—1)×
(algM)
也就是说，标雅的净色谱图和校正曲线第一次推导的负的导数相乘。12精密度
12.1总则
该方法的精密度用数理统计的方法计算获得(见附录C)。（11）
（12）
如果对于单个试样出现和分离材料表面的相互作用，如5.5所述则可以将标准偏差增大至规定数值的数倍。
12.2重复性
重复性根据GB/T6379.1的方法，应在尽可能恒定的条件下进行试验，在较短的时间间隔内在相同的实验室、由相同的操作人员以相同的装置进行测量。重复性标准偏差，以下列测量值的百分比表示：
12.3再现性
再现性根据GB/T6379.1的方法，以在比较条件下进行的测量为基础，试验结果是用相同的试验8
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材料，在不同的实验室由不同的操作人员和不同的设备根据标准的试验方法获得。比较标准偏差对于在11.3中所述的摩尔质量平均值M.、M等与类型无关，与上述重复性标准偏差o，相比系数增大5。
对于再现性标准偏差αR，群组范围与5%拆分部分相比，平均积分分布曲线得出以下数值（详细内容见附录C)：
一在0%至10%的低分子区域：
在10%至90%的区域：
在90%至100%的高分子区域：
OR=50%
oR=11%
QR=38%
注1：由于重复性标准偏差o，和再现性标准偏差のR之间较大的差值，在不同实验室之间对可比较性通过附加的约定对本标准的规定进行改进。
注2：对于末端平直的色谱图峰高低分子成分的不同评价表现为个别实验室之间重大的偏差来源：应特别注意11.2.3和11.2.1中的规定；对于基线和分析极限值的确定这一点主要在显示器或者通过自动运行的软件程序加以确定。
13试验报告
13.1总则
试验报告在说明本标准的情况下包括以下数据；此外在试验时，试样在相同的条件下仅根据13.2进行一次报告。使用（＊）号标识的数据仅在实验室进行记录，但不需要在每个试验报告中加以说明。13.2测量数据
13.2.1系统参数
淋洗液、保护气体和淋洗液的脱气、必要时淋洗液的添加剂泵系统；
进样系统；
分离柱（生产商、分离材料和孔尺寸类型、数量、尺寸和所使用分离柱的顺序）；根据11.2.3规定的低分子分析极限值的数据和原因；e)
在所使用的仪器中每米分离柱组合的理论塔板数，根据5.5分析试样最大值范内的分离度；g）
分离柱温度；
恒温装置类型；
检测器（测量原理、型号、检测池体积）；数据来集、分析硬件和软件：生产商、型号、版本编号。13.2.2#
校正数据
易于理解的说明建立校正曲线的程序；对于该方法典型的质量标准数据（例如：误差平方和、相关系数、单次测量的平均误差）所有附加假定的数据，例如：通过外插法延长校正曲线、边缘条件和附加的仿样结构的附加节点、单个测量点的权重；
以校正曲线结构为基础的测量应通过对于每个校正点包含以下数据的表格加以记录：校正标准物质的名称；
一校正标准物质的生产商；
由生产商说明的或者通过补充测量获得的特征性参数M.、Mn、Mw、Mw/M，说明测定方法；
—进样溶液的浓度，单位：mg/mL；进样体积，单位：μL；
用于校正的M数值；
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