三检测器凝胶渗透色谱法测定聚丙烯酰胺的分子量及其分布的实验技术研究

蓝丽丹 张奇

（四川大学高分子研究所 四川 成都 610065）

引言

聚丙烯酰胺（PAM）是一类水溶性高分子聚合物，具有调流变性、增稠、助絮凝等功能，在造纸、选矿、采油、污水处理和医药等行业均有广泛的应用[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基础而关键的参数。目前，测定PAM分子量的方法主要有黏度法、分级法、光散射法和GPC法[3-5]，其中GPC法可同时获得PAM的分子量及其分布信息，成为测定PAM的分子量及其分布的有效手段。但是，常规的GPC法得到的是PAM相对于某一标准品的相对分子质量，若分析物与标准品的构象差别很大，所得到的结果无法反映真实的分子量及其分布信息。由于光散射测量不依赖标准品及标准品的分子构象，因此，光散射-示差折光-粘度-GPC的联用，可为PAM的分子量及其分布的测试提供一个理想的平台。本文采用光散射-示差折光-粘度三检测器GPC，建立了PAM的分子量及其分布的GPC测试方法，该方法具有结果准确，重现性好等优点，可用于PAM的分子量及其分布的测试及研究。

1 实验部分

1.1 实验原料

聚丙烯酰胺 (PAM)：Mn=150000，Sigma-Aldrich；硝酸钠(NaNO3)、无水醋酸钠 (NaAc)：分析纯，购于成都市科隆化学品有限公司；超纯水由超纯水机（millipore，美国）制备。

1.2 主要仪器

光散射-示差-粘度-凝胶渗透色谱仪：Viscotek 270max，马尔文仪器有限公司；色谱柱PL aquagel-OH MIXED-H 8um，7.5×300mm，美国 Showa Denko 公司；柱温：35℃，流速0.7mL/min。

2 结果与讨论

2.1 GPC色谱条件的优化

样品以流动相溶解过夜，经0.22um滤膜过滤后进样分析。图1为不同流动相下PAM的色谱图。以纯水为流动相时，由于聚电解质效应，PAM链的构象舒展而导致保留体积减少，同时，色谱峰变形并展宽，分子量分布失实。在流动相中添加硝酸钠，可以增加抗衡离子的浓度，抑制PAM分子链的伸展，屏蔽其聚电解质效应。测试结果表明，以0.2M NaNO3为流动相，PAM测试值(155656)与标准值(150000)的偏差小于5%，方法具有较高的准确性。盐对聚合物的色谱分离有两方面的影响，一方面，增加抗衡离子的浓度，削弱高分子链间相互排斥作用及样品与色谱柱间的作用；另一方面，盐浓度的增加，会使色谱柱压力增加，对仪器的保养及维护产生不良影响。图2为不同NaNO3浓度下PAM的色谱图，可以看出，在所考察的盐浓度范围内，盐浓度的大小对PAM的色谱行为无明显影响，考虑到盐浓度过高，色谱柱压力大，易损坏色谱柱，实验最终选定0.2M NaNO3为PAM的流动相。

2.2 方法重现性研究

以0.2M NaNO3为流动相，对同一样品重复5次测定，如表1所示，测试结果具有良好的重现性。

表1 PAM的GPC测试结果重现性

3 结语

本研究建立了基于光散射-示差折光-粘度-凝胶渗透色谱联用技术的PAM分子量及其分布的GPC测试方法。在优化的色谱条件下，PAM的分子量测试值与理论值偏差小于5%，重复性测试结果相对标准偏差小于5%。该方法具有操作简单、结果准确，重现性好等优点，可用于PAM的分子量及其分布的日常监测，为建立详细的高分子制品分子量及其分布与性能之间的关系提供可靠的数据。