三檢測器凝膠滲透色譜法測定聚丙烯酰胺的分子量及其分布的實驗技術研究

藍麗丹 張奇

（四川大學高分子研究所 四川 成都 610065）

引言

聚丙烯酰胺（PAM）是一類水溶性高分子聚合物，具有調流變性、增稠、助絮凝等功能，在造紙、選礦、采油、污水處理和醫藥等行業均有廣泛的應用[1-2]。不同分子量大小的PAM具有不同的用途，因此，PAM的分子量及其分布信息是研究PAM基礎而關鍵的參數。目前，測定PAM分子量的方法主要有黏度法、分級法、光散射法和GPC法[3-5]，其中GPC法可同時獲得PAM的分子量及其分布信息，成為測定PAM的分子量及其分布的有效手段。但是，常規的GPC法得到的是PAM相對于某一標準品的相對分子質量，若分析物與標準品的構象差別很大，所得到的結果無法反映真實的分子量及其分布信息。由于光散射測量不依賴標準品及標準品的分子構象，因此，光散射-示差折光-粘度-GPC的聯用，可為PAM的分子量及其分布的測試提供一個理想的平臺。本文采用光散射-示差折光-粘度三檢測器GPC，建立了PAM的分子量及其分布的GPC測試方法，該方法具有結果準確，重現性好等優點，可用于PAM的分子量及其分布的測試及研究。

1 實驗部分

1.1 實驗原料

聚丙烯酰胺 (PAM)：Mn=150000，Sigma-Aldrich；硝酸鈉(NaNO3)、無水醋酸鈉 (NaAc)：分析純，購于成都市科隆化學品有限公司；超純水由超純水機（millipore，美國）制備。

1.2 主要儀器

光散射-示差-粘度-凝膠滲透色譜儀：Viscotek 270max，馬爾文儀器有限公司；色譜柱PL aquagel-OH MIXED-H 8um，7.5×300mm，美國 Showa Denko 公司；柱溫：35℃，流速0.7mL/min。

2 結果與討論

2.1 GPC色譜條件的優化

樣品以流動相溶解過夜，經0.22um濾膜過濾后進樣分析。圖1為不同流動相下PAM的色譜圖。以純水為流動相時，由于聚電解質效應，PAM鏈的構象舒展而導致保留體積減少，同時，色譜峰變形并展寬，分子量分布失實。在流動相中添加硝酸鈉，可以增加抗衡離子的濃度，抑制PAM分子鏈的伸展，屏蔽其聚電解質效應。測試結果表明，以0.2M NaNO3為流動相，PAM測試值(155656)與標準值(150000)的偏差小于5%，方法具有較高的準確性。鹽對聚合物的色譜分離有兩方面的影響，一方面，增加抗衡離子的濃度，削弱高分子鏈間相互排斥作用及樣品與色譜柱間的作用；另一方面，鹽濃度的增加，會使色譜柱壓力增加，對儀器的保養及維護產生不良影響。圖2為不同NaNO3濃度下PAM的色譜圖，可以看出，在所考察的鹽濃度范圍內，鹽濃度的大小對PAM的色譜行為無明顯影響，考慮到鹽濃度過高，色譜柱壓力大，易損壞色譜柱，實驗最終選定0.2M NaNO3為PAM的流動相。

2.2 方法重現性研究

以0.2M NaNO3為流動相，對同一樣品重復5次測定，如表1所示，測試結果具有良好的重現性。

表1 PAM的GPC測試結果重現性

3 結語

本研究建立了基于光散射-示差折光-粘度-凝膠滲透色譜聯用技術的PAM分子量及其分布的GPC測試方法。在優化的色譜條件下，PAM的分子量測試值與理論值偏差小于5%，重復性測試結果相對標準偏差小于5%。該方法具有操作簡單、結果準確，重現性好等優點，可用于PAM的分子量及其分布的日常監測，為建立詳細的高分子制品分子量及其分布與性能之間的關系提供可靠的數據。