GPC測試結(jié)果數(shù)據(jù)分析

GPC測試結(jié)果數(shù)據(jù)分析

對(duì)于GPC測試的數(shù)據(jù)的測試結(jié)果來說，并不是單一的出一個(gè)分子量是多少多少的數(shù)據(jù)，而常常有很多種數(shù)據(jù)，比如數(shù)均分子量，重均分子量，峰值分子量等等很多個(gè)，到底哪個(gè)才是分子量結(jié)果？為什么會(huì)有這么多個(gè)分子量？下面跟鑠思百檢測小編一起來詳細(xì)說一說為什么GPC的結(jié)果會(huì)這么復(fù)雜而繁多。

GPC數(shù)據(jù)呈現(xiàn)形式（以傳統(tǒng)GPC為例子）

一般GPC的數(shù)據(jù)結(jié)果會(huì)包含以下4個(gè)部分。

1）流出曲線圖

2）分子量分布曲線圖

3）分子量統(tǒng)計(jì)結(jié)果

4）切片數(shù)據(jù)。

流出曲線圖

分子量分布曲線圖

分子量統(tǒng)計(jì)結(jié)果

切片數(shù)據(jù)

1. 切片數(shù)據(jù)

在此我們要先說明一下什么叫切片數(shù)據(jù)，不管從流出曲線圖還是分子量分布曲線圖我們看到的都是一條曲線，但是實(shí)際上在測試過程中，這條曲線是擬合的結(jié)果，實(shí)際上在GPC測試的過程中，是一份一份進(jìn)行測試的。例如，我們將1s時(shí)間內(nèi)通過檢測器溶液作為一個(gè)部分，測試他的信號(hào)響應(yīng)，然后將第二個(gè)1s時(shí)間內(nèi)用過檢測器的溶液作為第二個(gè)部分，將整個(gè)流程切分為很多個(gè)部分，對(duì)每一個(gè)部分進(jìn)行測量，最后先得到的是如下圖左邊的直方圖，只要我們切分的組分足夠多，它與曲線的相似度就越高，從而得到如下圖右邊的曲線圖。我們就將這切分成一份一份的數(shù)據(jù)稱為切片數(shù)據(jù)。

2. 流出曲線圖：

如圖。橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為信號(hào)強(qiáng)度，如之前我們說的，GPC的色譜柱就是將分子按照從大到小的先后順序排列分離，分子量大的通過時(shí)間短，分子量小的通過時(shí)間長，流出曲線圖就是代表著這一個(gè)過程。有信號(hào)產(chǎn)生就代表著有目標(biāo)物質(zhì)通過，信號(hào)強(qiáng)度就代表著含量，下方的時(shí)間結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)曲線的換算就能得到分子量分布曲線圖，同時(shí)在這里也能直觀的看出有幾個(gè)出峰，一般有幾個(gè)出峰就代表著有幾種分子量分子。

3. 分子量分布曲線圖

如圖所示：橫坐標(biāo)為分子量，從小到大排列?？v坐標(biāo)分為左右兩邊，左邊代表信號(hào)每種分子量的信號(hào)強(qiáng)度，越高代表這個(gè)分子量的分子越多。右邊代表累積分的結(jié)果，即圖中那條從0%開始慢慢漲到到100%的的曲線，這條稱為累積積分曲線，利用它可以直接在圖中估計(jì)任意分子量區(qū)間的分子在總分子中的占比。

舉個(gè)例子：如圖中，可以直接讀出：分子量在100至10000之間分子約占總量的25%。通過分子量分布曲線圖，我們可以直觀的從圖中得到各種分子量的分子具體分分布情況以及含量的情況。

4. 分子量統(tǒng)計(jì)結(jié)果

如圖中所示左邊的編號(hào)代表峰號(hào)，當(dāng)出現(xiàn)多個(gè)峰的完整峰的時(shí)候一般會(huì)分開計(jì)算。后面依次是一些統(tǒng)計(jì)量的分子量結(jié)果。分別有：

Mn（數(shù)均分子量）

Mw（重均分子量）

Mp（峰值分子量）

Mz（Z均分子量）

Polydispersity（多分散系數(shù)）

.....

到這里應(yīng)該有很多人就蒙了，這么多分子量數(shù)據(jù)之間的差異還這么大，到底哪個(gè)才是我們測試出來的分子量？其實(shí)這些都是待測物的分子量，數(shù)據(jù)差異的原因只是因?yàn)榻y(tǒng)計(jì)的方式不一樣導(dǎo)致的，沒錯(cuò)，統(tǒng)計(jì)方式，分子量的結(jié)果是一個(gè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果，這個(gè)是高分子的特殊性質(zhì)決定的，一個(gè)高分子樹脂里面可能包含著成千上萬種分子，分子量從上千到幾十萬可能都有，我們不可能一一列舉，列舉也沒有意義，因此表征高分子物質(zhì)的分子量結(jié)果是一個(gè)統(tǒng)計(jì)值，但是統(tǒng)計(jì)的方式根據(jù)各自統(tǒng)計(jì)方式的不一樣會(huì)得到不同的分子量結(jié)果，這個(gè)就是為什么上面會(huì)有這么多分子量出現(xiàn)的原因，而不同的統(tǒng)計(jì)方式出現(xiàn)的結(jié)果相互結(jié)果也能表征出高分子材料整體的性質(zhì)。

一般來說最常會(huì)關(guān)注的是以下幾個(gè)結(jié)果Mn（數(shù)均分子量）、Mw（重均分子量）、Mp（峰值分子量）、Polydispersity（多分散系數(shù)）以上四個(gè)結(jié)果是最實(shí)用的，下面來對(duì)這些數(shù)據(jù)的含義進(jìn)行說明：

1. Mp（峰值分子量）

顧名思義，就是峰頂端的分子量，通過之前的流出曲線圖或者分子量分布曲線圖，曲線的最高峰處的分子量就是峰值分子量。

2. Mn（數(shù)均分子量）

以數(shù)目為加權(quán)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的分子量結(jié)果，計(jì)算公式如下：

簡單來說，就是先取其中一種分子的分子量與乘以這種分子在總分子數(shù)中的占比，然后將所有分子量的分子都這么處理之后求和得到。

例如，我們的溶液中有分子量100、200、300、2000的各有4、3、2、1個(gè)，分子總數(shù)就應(yīng)該是10個(gè)。那么求得的結(jié)果就應(yīng)該是Mn=100*（4/10）+200*（3/10）+300*（2/10）+2000*（1/10）=360

3. Mw（重均分子量）

以質(zhì)量作為加權(quán)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)的分子量結(jié)果，計(jì)算公式如下：

我們可以發(fā)現(xiàn)，重均分子量量與數(shù)均分子量好像就是再公式上多乘上了一個(gè)M？根據(jù)質(zhì)量計(jì)算公式m=n*M得來，類似于數(shù)據(jù)分子量，重均分子量就是先取其中一個(gè)分子的分子量乘以這種分子在總分子質(zhì)量中的占比，然后將所有分子量的分子都這么處理之后求和得到。

我們依舊用上面求數(shù)均分子量的數(shù)據(jù)試著求一下：

所有分子的總質(zhì)量=4*100+3*200+2*300+1*2000=3600

Mw=100*（4*100/3600）+200*（3*200/3600）+300*（2*300/3600）+2000*（1*2000/3600）≈1205

4. Polydispersity（多分散系數(shù)）

重均分子量與數(shù)均分子量的比值就稱為多分散系數(shù)，即PD=Mw/Mn，還是用上面的數(shù)據(jù)：PD=1205/360=3.347 。

上面各自的名稱代表的含義已經(jīng)說明白了，那么他們各自又有著說明意義？為什么要這么去體現(xiàn)高分子材料的分子量信息？

首先Mp比較直觀，其實(shí)就是代表著這個(gè)分子量左右分分子在整個(gè)材料的占比是最多的。而Mn更多會(huì)體現(xiàn)小分子物質(zhì)在材料中情況，因?yàn)榉肿恿吭叫?huì)導(dǎo)致分子數(shù)據(jù)越多，而Mw更多的體現(xiàn)的大分子物質(zhì)才材料的情況，因?yàn)榉肿恿吭酱髣t單個(gè)分子會(huì)更重，PD系數(shù)則體現(xiàn)了整體大分子與小分子的分布情況，系數(shù)越接近1就代表著分子量分布越小，分子量越集中，所有的分子分子量都在一個(gè)比較窄的范圍內(nèi)。系數(shù)越大則分布越寬，說明大大小小各種分子量的分子都存在。（其中系數(shù)約等于1的我們稱之為單分散物質(zhì)，理想的單分散物質(zhì)系數(shù)等于1即材料中只有一種分子量的分子，但是現(xiàn)實(shí)中一般較難實(shí)現(xiàn)。）

因此如果要表征一個(gè)高分子材料的分子量情況，一般是需要從多個(gè)角度去看的，而不是單一看一個(gè)結(jié)果。

如果必須選取一個(gè)數(shù)值作為代表，一般工業(yè)上常使用重均分子量作為代表，因?yàn)楦叻肿游镔|(zhì)具有諸多特異性的性能主要就因?yàn)樗麄兊姆肿恿刻貏e高，而重均分子量正好體現(xiàn)的是大分子的情況，而大分子的也更能體現(xiàn)高分子材料的特性。

如上面我們計(jì)算過程中的例子，其中100-300分子量的物質(zhì)很可能就是其中未反應(yīng)的殘留物質(zhì)，其中會(huì)讓材料產(chǎn)生高分子特性的可能就為2000分子量的那個(gè)分子，但是在Mn中計(jì)算之后其分子量結(jié)果是360，而Mw的是1205。很顯然在以Mn作為參考值的話基本就忽略掉了2000分子量的那個(gè)高分子可能引入的高分子特性。所以一般工業(yè)上常說的分子量如果未特指，一般采用重均分子量Mw作為表征結(jié)果。

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