Fast, High-Resolution Analysis of Polydimethylsiloxanes in Toluene with Advanced Polymer Chromatography Coupled to Refractive Index Detection
Aplikace | 2022 | WatersInstrumentace
Polydimethylsiloxan (PDMS) patří mezi nejrozšířenější silikony díky svým jedinečným fyzikálně-chemickým vlastnostem, včetně optické čirosti, inertnosti a termální stability. Analýza distribučního rozložení molekulových hmotností (MW) PDMS je klíčová pro predikci reologického chování, zpracovatelnosti materiálu a jeho finálních aplikací od medicínských zařízení až po kosmetiku a elektroniku.
Cílem aplikace bylo ukázat výkonnost systému ACQUITY Advanced Polymer Chromatography (APC) pro analýzu PDMS rozpuštěného v toluenu v čase kratším než 15 minut na vzorek. Tradiční techniky SEC/GPC zabírají 45–60 minut, zatímco APC slibuje čtyřnásobné zrychlení při zachování nebo zlepšení rozlišení a přesnosti výsledků.
Vzorky PDMS a referenční polystyrenové standardy se připravily v toluenu. Čtyři APC XT kolony s různými velikostmi pórů (45 Å–450 Å) byly spojeny do sekvenčního proudu, provozovány při 50 °C a průtoku 0,5 ml/min. Detekce se prováděla pomocí refraktometrického detektoru (RI) rovněž při 50 °C. Data se sbírala a zpracovávala v systému Empower 3 s GPC modulem.
Kalibrace polystyrenových standardů (14 bodů) poskytla lineární kalibrační křivku s R² > 0,999. Analýzy PDMS vzorků ukázaly:
Rychlá vysokorozlišovací analýza PDMS v toluenu přináší:
Další rozvoj by mohl zahrnovat integraci více detektorů (např. MALS, viskozimetry) pro komplexní charakterizaci polymerů, využití multikomponentních eluentů pro analýzu kopolymerů a rozšíření aplikace na šarže špičkových materiálů v biomedicíně či mikroelektronice. Vývoj umělé inteligence pro automatickou interpretaci molekulových distribucí navíc zefektivní každý krok analytického workflow.
Systém ACQUITY APC ve spojení s APC XT kolony a Empower 3 softwarem prokázal významné zrychlení a zlepšení rozlišení molekulových hmotností PDMS v toluenu. Čas analýzy se snížil ze 45–60 minut na 15 minut, přičemž byla zachována vysoká přesnost kalibrace a schopnost rozlišit i nízkomolekulární frakce.
GPC/SEC
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceWaters
Souhrn
Význam tématu
Polydimethylsiloxan (PDMS) patří mezi nejrozšířenější silikony díky svým jedinečným fyzikálně-chemickým vlastnostem, včetně optické čirosti, inertnosti a termální stability. Analýza distribučního rozložení molekulových hmotností (MW) PDMS je klíčová pro predikci reologického chování, zpracovatelnosti materiálu a jeho finálních aplikací od medicínských zařízení až po kosmetiku a elektroniku.
Cíle a přehled studie
Cílem aplikace bylo ukázat výkonnost systému ACQUITY Advanced Polymer Chromatography (APC) pro analýzu PDMS rozpuštěného v toluenu v čase kratším než 15 minut na vzorek. Tradiční techniky SEC/GPC zabírají 45–60 minut, zatímco APC slibuje čtyřnásobné zrychlení při zachování nebo zlepšení rozlišení a přesnosti výsledků.
Použitá metodika
Vzorky PDMS a referenční polystyrenové standardy se připravily v toluenu. Čtyři APC XT kolony s různými velikostmi pórů (45 Å–450 Å) byly spojeny do sekvenčního proudu, provozovány při 50 °C a průtoku 0,5 ml/min. Detekce se prováděla pomocí refraktometrického detektoru (RI) rovněž při 50 °C. Data se sbírala a zpracovávala v systému Empower 3 s GPC modulem.
Použitá instrumentace
- ACQUITY Advanced Polymer Chromatography System (APC) se čtyřkanálovým čerpadlem
- ACQUITY APC XT kolony: 450 Å 2,5 µm (4,6×150 mm), 200 Å 2,5 µm (4,6×75 mm), 125 Å 2,5 µm (4,6×75 mm), 45 Å 1,7 µm (4,6×150 mm)
- Refraktometrický detektor (UPLC RI Detector)
- Empower 3 Chromatography Data System, FR5
Hlavní výsledky a diskuse
Kalibrace polystyrenových standardů (14 bodů) poskytla lineární kalibrační křivku s R² > 0,999. Analýzy PDMS vzorků ukázaly:
- Průměrné molekulové hmotnosti kolem 50 000 Da s polydisperzními indexy (PDI) od 4,4 do 9,2.
- Jemnější rozlišení nízkomolekulární frakce (≤ 20 000 Da) díky nízké disperzi systémových detektorů a malé částicové velikosti APC XT kolon.
- Čtyřnásobné zkrácení doby analýzy (15 min oproti 60 min u konvenční GPC).
Přínosy a praktické využití metody
Rychlá vysokorozlišovací analýza PDMS v toluenu přináší:
- Výrazné zvýšení throughputu laboratoře a rychlejší rozhodovací cykly pro vývoj a kontrolu kvality.
- Snížení spotřeby rozpouštědel a nákladů na likvidaci odpadů.
- Flexibilitu změny rozpouštědel v rámci jedné série měření díky quaternárnímu čerpadlu a odolným APC XT kolonám.
Budoucí trendy a možnosti využití
Další rozvoj by mohl zahrnovat integraci více detektorů (např. MALS, viskozimetry) pro komplexní charakterizaci polymerů, využití multikomponentních eluentů pro analýzu kopolymerů a rozšíření aplikace na šarže špičkových materiálů v biomedicíně či mikroelektronice. Vývoj umělé inteligence pro automatickou interpretaci molekulových distribucí navíc zefektivní každý krok analytického workflow.
Závěr
Systém ACQUITY APC ve spojení s APC XT kolony a Empower 3 softwarem prokázal významné zrychlení a zlepšení rozlišení molekulových hmotností PDMS v toluenu. Čas analýzy se snížil ze 45–60 minut na 15 minut, přičemž byla zachována vysoká přesnost kalibrace a schopnost rozlišit i nízkomolekulární frakce.
Reference
- Summers M., Shia J., Fountain K.J. Solvent Flexibility for Size-Based Polymer Analysis Using the Advanced Polymer Chromatography (APC) System. Waters Application Note, 2013.
- Seethapathy S., Górecki T. Applications of Polydimethylsiloxane in Analytical Chemistry: A review. Analytica Chimica Acta, 750: 48–62, 2012.
- Janco M. et al. Ultra-High Performance Size-Exclusion Chromatography of Synthetic Polymers. Journal of Separation Science, 36(15): 2718–2727, 2013.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Fast Discrimination of Industrial Polyamide Gears with Varying Regrind Material Content Using Advanced Polymer Chromatography for SEC/GPC
2022|Waters|Aplikace
English Hungary | Application Note Fast Discrimination of Industrial Polyamide Gears with Varying Regrind Material Content Using Advanced Polymer Chromatography for SEC/GPC Donald A. Trinite, Jennifer Gough Waters Corporation Abstract This application note demonstrates the advantages of using the Waters…
Klíčová slova
regrind, regrindpolyamide, polyamidegears, gearsgpc, gpcvarying, varyingdiscrimination, discriminationpolymer, polymerindustrial, industrialsec, secadvanced, advancedmaterial, materialcontent, contentfast, fastchromatography, chromatographyapc
Waters CQUITY ADVANCED POLYMER CHROMATOGRAPHY SYSTEM
2019|Waters|Brožury a specifikace
[ A C Q U I T Y A D VA N C E D P O LY M E R C H R O M AT O G R A P H Y S Y S T E M…
Klíčová slova
apc, apcpolymer, polymeracquity, acquityyour, yourmolecular, moleculargpc, gpcµriu, µriusystem, systemweight, weightdwt, dwtpolymers, polymerswfm, wfmlogm, logmbisphenol, bisphenolsolvents
Analysis of Polylactic-co-Glycolic Acid (PLGA) by Gel Permeation Chromatography (GPC) using the Arc™ HPLC System with a Refractive Index (RI) Detector
2024|Waters|Aplikace
Application Note Analysis of Polylactic-co-Glycolic Acid (PLGA) by Gel Permeation Chromatography (GPC) using the Arc™ HPLC System with a Refractive Index (RI) Detector Margaret Maziarz Waters Corporation Abstract Polylactic-co-glycolic acid (PLGA) is a biodegradable polymer widely used in medical applications…
Klíčová slova
plga, plgapolylactic, polylacticglycolic, glycolicgpc, gpcarc, arcrefractive, refractivepermeation, permeationgel, gelindex, indexhplc, hplcacid, aciddetector, detectorchromatography, chromatographysystem, systemusing
Application Note Accurate Molecular Weight Determination of Polystyrene-Tetrahydrofuran Solutions using the Arc™ HPLC System with a Strong Solvent Compatibility Kit and Refractive Index (RI) Detector Margaret Maziarz Waters Corporation Abstract Achieving accurate and reproducible molecular weight measurements is paramount to…
Klíčová slova
polystyrene, polystyrenearc, arctetrahydrofuran, tetrahydrofuranrefractive, refractivecompatibility, compatibilitymolecular, molecularstrong, strongweight, weightindex, indexkit, kithplc, hplcaccurate, accuratesolutions, solutionsdetermination, determinationsolvent