Absolute characterization of polymers with light scattering and UHP-SEC
Technické články | | WatersInstrumentace
Charakterizace makromolekuľ, zejména syntetických polymerů, je kľíčová pro vývoj a kontrolu kvality v pr̊umyslu i výzkumu. UHP-SEC (ultra vysoká výkonová SEC) nabízí díky kratším analýzám, snížené spotřebe vzorků a rozpouštědel i výrazně vyšší pr̊ėkazku a úsporu nákladů. Absolutní určení molární hmotnosti a velikosti molekul pomocí svetelně rozptylové techniky (SEC-MALS) odstraňuje omezení klasické kalibrace kolonou a zaručuje pr̊esné výsledky i u konformačně složitějších polymerů.
White paper WP1004 demonstruje výhody integrace UHP-SEC s online MALS a doplňkovou detekcí (DLS, RI, UV) pro absolutní stanovení molární hmotnosti a velikosti syntetických polymerů. Studie porovnává výkon UHP-SEC-MALS s tradičními SEC-MALS systémy, zkoumá možná pochybení chromatografie a potvrzuje spolehlivost metody na standardních i složitějších vzorcích.
Vzorky polymerů (polystyren, PMMA, epoxidové pryskyřice, kopolymerní směsi) byly analyzovány injekcemi 4–20 µl a průtokem 0,5–1,0 ml/min. UHP-SEC separace probíhala za tlaků do ultra vysokých hodnot s krátkou dobou analýzy (<90 sekund). Autorský výpočet molární hmotnosti a polydisperzity vychází z prvoprincipového vztahu rozptylové intenzity a koncentrace, nezávisle na retenčním čase.
Analýza polystyrenových standardů potvrdila dokonalou shodu MALS molárních hmotností s klasickou kalibrací kolonou, navíc prokázala vysokou homogenitu jednotlivých piků. Vzorky PMMA vykázaly odchylky od kalibrace kvůli větvení a vnitřní heterogenitě. Srovnání SEC-MALS a UHP-SEC-MALS pro 1,5 MDa polystyren ukázalo identické průměrné molární hmotnosti i radius, což vylučuje mechanické poškození polymeru v kolonech UHP-SEC. Složitější epoxidové pryskyřice měly elutovanou molární hmotnost o 40–50 % nižší než lineární polystyren za stejných podmínek, což odráží jejich tuhý, prodloužený tvar. Tabulka s průměrnými momenty a polydisperzitou dvou epoxidových vzorků prokazuje opakovatelnost měření (Mn 1,55–3,58 kDa, Mw 3,25–7,96 kDa, PD 2,10–2,30).
Další vývoj se zaměří na rozšíření pracovního rozsahu UHP-SEC-MALS pro vyšší molární hmotnosti a různé povrchové chemie kolon. Plánují se studie možného mechanického ovlivnění polymerů při vyšších průtocích a integrace pokročilých detekčních modulů pro rychlejší charakterizaci kopolymerů a komplexních biopolymerů. Potenciál pro vysokoprůchodové analýzy v průmyslové kvalitativní kontrole je významný.
Integrace UHP-SEC s online MALS poskytuje robustní platformu pro rychlou, úspornou a absolutní charakterizaci polymerů. Metoda překonává omezení tradiční kalibrace kolonou a umožňuje přesné stanovení molární hmotnosti, rozdělení velikostí a odhalení konformací i u složitých materiálů. SEC-MALS je klíčovým nástrojem pro výzkum, vývoj i QC v poli polymerů.
GPC/SEC
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceWaters
Souhrn
Význam tématu
Charakterizace makromolekuľ, zejména syntetických polymerů, je kľíčová pro vývoj a kontrolu kvality v pr̊umyslu i výzkumu. UHP-SEC (ultra vysoká výkonová SEC) nabízí díky kratším analýzám, snížené spotřebe vzorků a rozpouštědel i výrazně vyšší pr̊ėkazku a úsporu nákladů. Absolutní určení molární hmotnosti a velikosti molekul pomocí svetelně rozptylové techniky (SEC-MALS) odstraňuje omezení klasické kalibrace kolonou a zaručuje pr̊esné výsledky i u konformačně složitějších polymerů.
Cíle a přehled studie
White paper WP1004 demonstruje výhody integrace UHP-SEC s online MALS a doplňkovou detekcí (DLS, RI, UV) pro absolutní stanovení molární hmotnosti a velikosti syntetických polymerů. Studie porovnává výkon UHP-SEC-MALS s tradičními SEC-MALS systémy, zkoumá možná pochybení chromatografie a potvrzuje spolehlivost metody na standardních i složitějších vzorcích.
Použitá instrumentace
- Acquity UPLC systém s APC 125 a 450 Å SEC kolony (Waters)
- MicroDAWN MALS detektor (Wyatt Technology)
- MicroOptilab refraktometr pro UHPLC (Wyatt Technology)
- Embedded WyattQELS DLS modul a ViscoStar viskozimetr (volitelně)
- Software ASTRA pro zpracování dat (Wyatt Technology)
Metodika
Vzorky polymerů (polystyren, PMMA, epoxidové pryskyřice, kopolymerní směsi) byly analyzovány injekcemi 4–20 µl a průtokem 0,5–1,0 ml/min. UHP-SEC separace probíhala za tlaků do ultra vysokých hodnot s krátkou dobou analýzy (<90 sekund). Autorský výpočet molární hmotnosti a polydisperzity vychází z prvoprincipového vztahu rozptylové intenzity a koncentrace, nezávisle na retenčním čase.
Hlavní výsledky a diskuse
Analýza polystyrenových standardů potvrdila dokonalou shodu MALS molárních hmotností s klasickou kalibrací kolonou, navíc prokázala vysokou homogenitu jednotlivých piků. Vzorky PMMA vykázaly odchylky od kalibrace kvůli větvení a vnitřní heterogenitě. Srovnání SEC-MALS a UHP-SEC-MALS pro 1,5 MDa polystyren ukázalo identické průměrné molární hmotnosti i radius, což vylučuje mechanické poškození polymeru v kolonech UHP-SEC. Složitější epoxidové pryskyřice měly elutovanou molární hmotnost o 40–50 % nižší než lineární polystyren za stejných podmínek, což odráží jejich tuhý, prodloužený tvar. Tabulka s průměrnými momenty a polydisperzitou dvou epoxidových vzorků prokazuje opakovatelnost měření (Mn 1,55–3,58 kDa, Mw 3,25–7,96 kDa, PD 2,10–2,30).
Přínosy a praktické využití metody
- Výrazné zkrácení doby analýzy a snížení spotřeby vzorku i rozpouštědla
- Absolutní stanovení molární hmotnosti a velikosti bez závislosti na kalibraci kolonou
- Spolehlivá analýza větvených, kopolymerních i tuhých makromolekul
- Konzistence výsledků mezi SEC-MALS a UHP-SEC-MALS potvrzená na příkladech vysoce molárních polymerů
Budoucí trendy a možnosti využití
Další vývoj se zaměří na rozšíření pracovního rozsahu UHP-SEC-MALS pro vyšší molární hmotnosti a různé povrchové chemie kolon. Plánují se studie možného mechanického ovlivnění polymerů při vyšších průtocích a integrace pokročilých detekčních modulů pro rychlejší charakterizaci kopolymerů a komplexních biopolymerů. Potenciál pro vysokoprůchodové analýzy v průmyslové kvalitativní kontrole je významný.
Závěr
Integrace UHP-SEC s online MALS poskytuje robustní platformu pro rychlou, úspornou a absolutní charakterizaci polymerů. Metoda překonává omezení tradiční kalibrace kolonou a umožňuje přesné stanovení molární hmotnosti, rozdělení velikostí a odhalení konformací i u složitých materiálů. SEC-MALS je klíčovým nástrojem pro výzkum, vývoj i QC v poli polymerů.
Reference
- Wyatt PJ Analytica Chimica Acta 272 1–40 (1993)
- Hsieh VH a Wyatt PJ Scientific Reports 7 10030 (2017)
- Rowland SM a Striegel AM Analytical Chemistry 84(11) 4812–4820 (2012)
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
Advancing HPLC/ UHPLC Analysis with Multi-Angle Light Scattering Technology
2019|Waters|Ostatní
Advancing HPLC/ UHPLC Analysis with Multi-Angle Light Scattering Technology JUNE 2019 Next-Gen Multi-Angle Light Scattering Interview with Daniel Some Applications of Analytical Light Scattering in a Biophysics Core Facility Ewa Folta-Stogniew UHP-SEC-MALS: Absolute Characterization of Polymers with Light Scattering and…
Klíčová slova
mals, malssec, secuhp, uhpscattering, scatteringlight, lightspon, sponmolar, molarstudies, studiescase, casetechnology, technologynew, newangle, angleten, tenwyatt, wyattprotein
Beyond GPC: UsinG LiGht sCatterinG for aBsoLUte PoLymer CharaCterization
2016|Waters|Ostatní
JUNE 2016 Beyond GPC: Using Light Scattering for Absolute Polymer Characterization TOC Table of contents Beyond GPC: USING LIGHT SCATTERING For Absolute Polymer Characterization Adding MALS Detection to GPC Overcoming Fear, Uncertainty, and Doubt in GPC: The Need for an…
Klíčová slova
mals, malsmolar, molarbranching, branchingbranched, branchedpolymerization, polymerizationpolymer, polymergpc, gpcsec, seccharacterizing, characterizingmass, massradius, radiusmol, molweight, weightprocesses, processesrms
Analysis of polymers in organic solvents by FFF-MALS
|Agilent Technologies|Technické články
W H I T E PA P E R WP2304: Analysis of polymers in organic solvents by FFF-MALS Stepan Podzimek, Ph.D., Wyatt Technology Europe Summary Numerous properties of technically important polymers utilized in the paint, rubber and adhesive industries are…
Klíčová slova
fff, fffmals, malsmolar, molarsec, secstyrene, styrenebranched, branchedmass, masspolymers, polymerseclipse, eclipsenanogels, nanogelscopolymers, copolymersdri, driplot, plotacrylic, acrylicbranching
EC-MALS for absolute biophysical characterization
|Waters|Technické články
I TEE PPAAPPEERR WWHHI T WP1615: SEC-MALS for absolute biophysical characterization Daniel Some, Ph.D., Waters | Wyatt Technology Summary Accurate characterization of biomacromolecules is essential for successful programs of research and development in the life sciences and biopharmaceuticals. The basic…
Klíčová slova
mals, malsprotein, proteinscattering, scatteringsec, seclight, lightproteins, proteinsmolar, molarcomplexes, complexesdetergent, detergentastra, astrasize, sizecharacterization, characterizationangle, angleexclusion, exclusionwyatt