Analysis of polymers in organic solvents by FFF-MALS
Technické články | | WatersInstrumentace
Od analytické charakterizace polymerů závisí mnoho klíčových vlastností jako jsou mechanická pevnost, viskozita nebo schopnost krystalizace. Rozdělení podle molární hmotnosti a molekulární struktury zásadně ovlivňuje chování v praxi. Metoda asymetrické průtokové dělení (AF4) spojená s multiúhlovou rozptylovou detekcí (MALS) nabízí jemné a efektivní oddělení i pro vysoce větvené nebo velmi vysokomolekulární materiály, které často selhávají při běžné SEC separaci.
Článek shrnuje principy FFF-MALS a porovnává ji s size exclusion chromatography s MALS. Příklady z autorovy laboratoře ukazují aplikace v organických rozpouštědlech na polymerních systémech jako jsou lineární i větvené polymery, emulzní kopolymery, nanogely a přírodní kaučuk.
Všechny experimenty proběhly s nosičem tetrahydrofuranem. K separaci a detekci byly použity:
• Při analýze lineárního PMMA se FFF-MALS a SEC-MALS shodují v molárních hmotnostech a distribuci.
• Větvené emulzní kopolymery vykazují v SEC artefakty ukotvení frakcí, které vedou k chybné konformaci a podhodnocení nižších molárních hmotností. FFF eliminuje tyto artefakty a zabraňuje degradaci šetrným oddělením.
• U směsí oligomerů a nanogelů FFF-MALS rozděluje a kvantifikuje plně rozpuštěné řetězce od křížených gelových struktur s molární hmotností kolem 1e8 g/mol.
• Pro styren-butadienové kaučuky FFF-MALS s UV detektorem určuje obsah styrenu jako funkci molární hmotnosti a odhaluje větvenou strukturu se sklonem konformačního grafu pod 0.5.
• Analýza přírodního kaučuku prokázala jemné oddělení frakcí až do stovek milionů g/mol bez výrazné degradace.
• Derivatizovaný celulózní trikarbanilát v THF ukázal lepší rozlišení hemicelulózy ve srovnání se SEC-MALS.
• Pokročilá charakterizace větvených a vysoce molekulárních polymerů, kde SEC selhává
• Méně fyzikálního poškození vzorku a reprodukovatelné výsledky
• Snadná optimalizace rozlišení volbou průtokových parametrů bez výměny zařízení
• Nižší provozní náklady díky trvanlivým kanálům a levným membránám
• Kombinace FFF a SEC na jednom systému zajišťuje maximální flexibilitu
Očekává se rozšíření FFF-MALS do dalších organických rozpouštědel i pro agresivní matrice a biopolymery. Vývoj odolnějších membrán a integrovaných detektorů umožní širší škálu aplikací v průmyslové kvalitě, včetně online monitoringu polymerizačních procesů a analýzy nanomateriálů.
Asymetrická FFF s MALS představuje spolehlivou a jemnou techniku pro detailní charakterizaci polymerních distribucí a struktur, zejména u obtížně zpracovatelných vzorků. Díky eliminaci interakcí s pevnou fází a možnosti snadné modifikace rozlišení se stává nepostradatelnou metodou v polymerním výzkumu i QA/QC pracovištích.
GPC/SEC, Spotřební materiál, LC kolony
ZaměřeníPrůmysl a chemie
VýrobceAgilent Technologies, Waters
Souhrn
Význam tématu
Od analytické charakterizace polymerů závisí mnoho klíčových vlastností jako jsou mechanická pevnost, viskozita nebo schopnost krystalizace. Rozdělení podle molární hmotnosti a molekulární struktury zásadně ovlivňuje chování v praxi. Metoda asymetrické průtokové dělení (AF4) spojená s multiúhlovou rozptylovou detekcí (MALS) nabízí jemné a efektivní oddělení i pro vysoce větvené nebo velmi vysokomolekulární materiály, které často selhávají při běžné SEC separaci.
Cíle a přehled studie / článku
Článek shrnuje principy FFF-MALS a porovnává ji s size exclusion chromatography s MALS. Příklady z autorovy laboratoře ukazují aplikace v organických rozpouštědlech na polymerních systémech jako jsou lineární i větvené polymery, emulzní kopolymery, nanogely a přírodní kaučuk.
Použitá metodika a instrumentace
Všechny experimenty proběhly s nosičem tetrahydrofuranem. K separaci a detekci byly použity:
- Agilent HPLC systém s isokratickou pumpou a autosamplerem
- Eclipse FFF kontroler a kanál
- Maloúhlový MALS detektor typu DAWN
- Diferenciální refraktometrický detektor Optilab
- UV/Vis detektor pro analýzu kopolymerů se styrenem
- Software ASTRA pro akvizici a vyhodnocení dat
- Standardní SEC kolony Agilent PLgel Mixed pro komparaci
Hlavní výsledky a diskuse
• Při analýze lineárního PMMA se FFF-MALS a SEC-MALS shodují v molárních hmotnostech a distribuci.
• Větvené emulzní kopolymery vykazují v SEC artefakty ukotvení frakcí, které vedou k chybné konformaci a podhodnocení nižších molárních hmotností. FFF eliminuje tyto artefakty a zabraňuje degradaci šetrným oddělením.
• U směsí oligomerů a nanogelů FFF-MALS rozděluje a kvantifikuje plně rozpuštěné řetězce od křížených gelových struktur s molární hmotností kolem 1e8 g/mol.
• Pro styren-butadienové kaučuky FFF-MALS s UV detektorem určuje obsah styrenu jako funkci molární hmotnosti a odhaluje větvenou strukturu se sklonem konformačního grafu pod 0.5.
• Analýza přírodního kaučuku prokázala jemné oddělení frakcí až do stovek milionů g/mol bez výrazné degradace.
• Derivatizovaný celulózní trikarbanilát v THF ukázal lepší rozlišení hemicelulózy ve srovnání se SEC-MALS.
Přínosy a praktické využití metody
• Pokročilá charakterizace větvených a vysoce molekulárních polymerů, kde SEC selhává
• Méně fyzikálního poškození vzorku a reprodukovatelné výsledky
• Snadná optimalizace rozlišení volbou průtokových parametrů bez výměny zařízení
• Nižší provozní náklady díky trvanlivým kanálům a levným membránám
• Kombinace FFF a SEC na jednom systému zajišťuje maximální flexibilitu
Budoucí trendy a možnosti využití
Očekává se rozšíření FFF-MALS do dalších organických rozpouštědel i pro agresivní matrice a biopolymery. Vývoj odolnějších membrán a integrovaných detektorů umožní širší škálu aplikací v průmyslové kvalitě, včetně online monitoringu polymerizačních procesů a analýzy nanomateriálů.
Závěr
Asymetrická FFF s MALS představuje spolehlivou a jemnou techniku pro detailní charakterizaci polymerních distribucí a struktur, zejména u obtížně zpracovatelných vzorků. Díky eliminaci interakcí s pevnou fází a možnosti snadné modifikace rozlišení se stává nepostradatelnou metodou v polymerním výzkumu i QA/QC pracovištích.
Reference
- Wahlund KG, Giddings JC. Anal Chem. 1987;59:1332–1339.
- Wyatt PJ. Anal Chim Acta. 1993;272:1–40.
- Schimpf MS, Caldwell K, Giddings JC, eds. Field-Flow Fractionation Handbook. Wiley; 2000.
- Podzimek S, Vlcek T, Johan C. J Appl Polym Sci. 2001;81:1588–1594.
- Podzimek S. Light Scattering, Size Exclusion Chromatography and Asymmetric Flow Field Flow Fractionation. Wiley; 2011.
- Podzimek S in Encyclopedia of Analytical Chemistry. Wiley; 2012.
- Podzimek S et al. J Appl Polym Sci. 2014;131:40995.
Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.
Podobná PDF
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
Comparison of Polymer Separation by Size Exclusion Chromatography and Asymmetric Flow Field Flow Fractionation
2016|Agilent Technologies|Prezentace
Comparison of Polymer Separation by Size Exclusion Chromatography and Asymmetric Flow Field Flow Fractionation Stepan Podzimek,1 Christoph Johann2 1SYNPO / University of Pardubice, Czech Republic, [email protected] 2Wyatt Technology Europe, Dernbach, Germany Overview Size exclusion chromatography (SEC/GPC) versus asymmetric flow…
Klíčová slova
molar, molarrms, rmsradius, radiusmol, molmass, masssec, secpolymers, polymersmals, malsbranched, branchedversus, versustime, timemin, minpolystyrene, polystyreneplots, plotsroot
Branching revealed: Characterizing molecular structure in synthetic polymers by multi-angle light scattering
|Waters|Technické články
W H I T E PA P E R WP1003: Branching revealed: Characterizing molecular structure in synthetic polymers by multi-angle light scattering Stepan Podzimek, Ph.D., University of Pardubice Summary This white paper provides a brief overview of the basic principles…
Klíčová slova
branching, branchingbranched, branchedsec, secmals, malspolymers, polymerslinear, linearexclusion, exclusionmolar, molarpolymer, polymermacromolecules, macromoleculessakurada, sakuradaconformation, conformationradius, radiusplots, plotssize
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