Green SEC/GPC – comparison of two calibrations in three different solvents

Význam tématu

Výroba a charakterizace polymerů z obnovitelných zdrojů je klíčová pro udržitelný rozvoj a snížení ekologické stopy plastů. Polydisperzita a průměrné molární hmotnosti ovlivňují fyzikálně-chemické vlastnosti polymerů, a proto přesné stanovení těchto parametrů pomocí SEC/GPC je zásadní pro vývoj i kontrolu kvality nových materiálů.

Cíle a přehled studie / článku

Cílem studie bylo porovnat dvě univerzální kalibrace (polystyren – PS, polymethyl­metakrylát – PMMA) v třech rozpouštědlech (THF, chloroform, etylacetát) na lineární GPC koloně. Studie hodnotí přesnost molární hmotnosti úzkých PS standardů, čas analýzy a spotřebu rozpouštědel ve srovnání s konvenční tříkolonovou metodou.

Použitá metodika a instrumentace

Kalibrační standardy PS (Agilent EasiCal PS-1/2, 3 670–2 561 000 Da) a PMMA (PSS ReadyCal, 2 380–2 200 000 Da) byly rozpuštěny v 1 ml THF, CHCl₃ nebo EtOAc. Jako průtokový marker sloužil butylhydroxytoluen (BHT, 1,5 mg/ml). Analýzy probíhaly při 25 °C, průtok 1 ml/min, detekce refraktometrická, injekce 20 µl, data rate 10 Hz. Kalibrační křivky byly fitovány polynomem 5. řádu a doplněny o Mark–Houwinkovy konstanty z literatury.

Použitá instrumentace

• Pumpa AZURA P6.1L HPG
• Autosampler AZURA AS 6.1L
• Refraktometr RID 2.1L
• Termostat CT 2.1
• Lineární GPC kolony AppliChrom StyDiViBe (předkolony a kolony pro THF, CHCl₃, EtOAc)
• Software ClarityChrom 8.2.3 se SEC/GPC rozšířením

Hlavní výsledky a diskuse

• Kalibrace PS a PMMA v THF i chloroformu dosahují odchylek <5 %, analýza trvá <15 min a spotřeba rozpouštědel je o ≈67 % nižší než u tříkolonových metod.
• V etylacetátu selhává univerzální kalibrace PS kvůli interakcím π-sražením s kopolymerní stacionární fází.
• PMMA v EtOAc vykazuje rostoucí odchylky při nižší hmotnosti, což indikuje selektivní interakce se stacionární fází.
• Vyhodnocení úzkých PS standardů potvrzuje vysokou přesnost v THF a CHCl₃ (<10 %), zatímco v EtOAc jsou systematické chyby až 40 %.

Přínosy a praktické využití metody

• Zkrácení doby analýzy polymerů s udržením vysoké přesnosti a reprodukovatelnosti.
• Výrazné snížení spotřeby často halogenovaných rozpouštědel.
• Možnost rutinního nasazení lineárních kolon v QA/QC i vývojových laboratořích.

Budoucí trendy a možnosti využití

• Nasazení zelenějších rozpouštědel s nižší toxicitou při zachování rozlišovací schopnosti GPC.
• Online kombinace molární hmotnosti s dalšími charakterizacemi (např. viskozimetrie, UV-VIS).
• Vývoj stacionárních fází s minimalizací nežádoucích interakcí pro širší spektrum polymerů.

Závěr

Lineární GPC kolona ve spojení s univerzálními kalibracemi PS a PMMA v THF a chloroformu umožňuje rychlou, přesnou a ekologičtější analýzu polymerů. Etylacetát se jeví jako nevhodný pro analýzu PS kvůli nežádoucím interakcím. Metoda nabízí snížení času i rozpouštědel a podporuje udržitelnost analytických provozů.

Reference

• Benoit H., Grubisic Z., Rempp P., Decker D., Zilliox J., J. Chim. Phys. 1966, 63, 1507.
• Dobbin C.J.B., Rudin A., Tchir M.F., J. Appl. Polym. Sci. 1980, 25, 2985.
• Chee K.K., Polymer 1987, 28, 978.
• Bischoff J., Desreux V., Bull. Soc. Chim. Belg. 1952, 61, 10.
• Eriksson A.F.V., Acta Chem. Scand. 1953, 7, 623.