一、基本介绍：
凝胶渗透色谱(GelPermeationChromatography，简称:GPC)一种快速而又简单的分离分析技术，由于设备简单、操作方便，不需要有机溶剂，对高分子物质有很高的分离效果。不仅可用于小分子物质的分离和鉴定，而且可以用来分析化学性质相同分子体积不同的高分子同系物。(聚合物在分离柱上按分子流体力学体积大小被分离开）。
二、基本原理：
当被分析的试样随着淋洗溶剂引入柱子后，溶质分子即向填料内部孔洞扩散。较小的分子除了能进入大的孔外，还能进入较小的孔;较大分子则只能进入较大的孔;而比最大的孔径还要大的分子就只能留在填料颗粒之间的空隙中。因此，随着溶剂的淋洗，大小不同的分子就得到分离，较大的分子先被淋洗出来。
较小的分子较晚被淋洗出来。（铄思百检测）
GPC数据呈现形式（以传统GPC为例子）
一般GPC的数据结果会包含以下4个部分。
1）流出曲线图
2）分子量分布曲线图
3）分子量统计结果
4）切片数据。
流出曲线图
分子量分布曲线图
分子量统计结果
切片数据
1. 切片数据
在此我们要先说明一下什么叫切片数据，不管从流出曲线图还是分子量分布曲线图我们看到的都是一条曲线，但是实际上在测试过程中，这条曲线是拟合的结果，实际上在GPC测试的过程中，是一份一份进行测试的。例如，我们将1s时间内通过检测器溶液作为一个部分，测试他的信号响应，然后将第二个1s时间内用过检测器的溶液作为第二个部分，将整个流程切分为很多个部分，对每一个部分进行测量，最后先得到的是如下图左边的直方图，只要我们切分的组分足够多，它与曲线的相似度就越高，从而得到如下图右边的曲线图。我们就将这切分成一份一份的数据称为切片数据。
2. 流出曲线图：
如图。横坐标为时间，纵坐标为信号强度，如之前我们说的，GPC的色谱柱就是将分子按照从大到小的先后顺序排列分离，分子量大的通过时间短，分子量小的通过时间长，流出曲线图就是代表着这一个过程。有信号产生就代表着有目标物质通过，信号强度就代表着含量，下方的时间结合标准曲线的换算就能得到分子量分布曲线图，同时在这里也能直观的看出有几个出峰，一般有几个出峰就代表着有几种分子量分子。（铄思百检测）
3. 分子量分布曲线图
如图所示：横坐标为分子量，从小到大排列。纵坐标分为左右两边，左边代表信号每种分子量的信号强度，越高代表这个分子量的分子越多。右边代表累积分的结果，即图中那条从0%开始慢慢涨到到100%的的曲线，这条称为累积积分曲线，利用它可以直接在图中估计任意分子量区间的分子在总分子中的占比。
举个例子：如图中，可以直接读出：分子量在100至10000之间分子约占总量的25%。通过分子量分布曲线图，我们可以直观的从图中得到各种分子量的分子具体分分布情况以及含量的情况。
4. 分子量统计结果
如图中所示左边的编号代表峰号，当出现多个峰的完整峰的时候一般会分开计算。后面依次是一些统计量的分子量结果。分别有：
Mn（数均分子量）
Mw（重均分子量）
Mp（峰值分子量）
Mz（Z均分子量）
Polydispersity（多分散系数）
.....
到这里应该有很多人就蒙了，这么多分子量数据之间的差异还这么大，到底哪个才是我们测试出来的分子量？其实这些都是待测物的分子量，数据差异的原因只是因为统计的方式不一样导致的，没错，统计方式，分子量的结果是一个统计结果，这个是高分子的特殊性质决定的，一个高分子树脂里面可能包含着成千上万种分子，分子量从上千到几十万可能都有，我们不可能一一列举，列举也没有意义，因此表征高分子物质的分子量结果是一个统计值，但是统计的方式根据各自统计方式的不一样会得到不同的分子量结果，这个就是为什么上面会有这么多分子量出现的原因，而不同的统计方式出现的结果相互结果也能表征出高分子材料整体的性质。
一般来说最常会关注的是以下几个结果Mn（数均分子量）、Mw（重均分子量）、Mp（峰值分子量）、Polydispersity（多分散系数）以上四个结果是最实用的，下面来对这些数据的含义进行说明：
1. Mp（峰值分子量）
顾名思义，就是峰顶端的分子量，通过之前的流出曲线图或者分子量分布曲线图，曲线的最高峰处的分子量就是峰值分子量。
2. Mn（数均分子量）
以数目为加权进行统计的分子量结果，计算公式如下：
简单来说，就是先取其中一种分子的分子量与乘以这种分子在总分子数中的占比，然后将所有分子量的分子都这么处理之后求和得到。
例如，我们的溶液中有分子量100、200、300、2000的各有4、3、2、1个，分子总数就应该是10个。那么求得的结果就应该是Mn=100*（4/10）+200*（3/10）+300*（2/10）+2000*（1/10）=360
3. Mw（重均分子量）
以质量作为加权进行统计的分子量结果，计算公式如下：
我们可以发现，重均分子量量与数均分子量好像就是再公式上多乘上了一个M？根据质量计算公式m=n*M得来，类似于数据分子量，重均分子量就是先取其中一个分子的分子量乘以这种分子在总分子质量中的占比，然后将所有分子量的分子都这么处理之后求和得到。
我们依旧用上面求数均分子量的数据试着求一下：
所有分子的总质量=4*100+3*200+2*300+1*2000=3600
Mw=100*（4*100/3600）+200*（3*200/3600）+300*（2*300/3600）+2000*（1*2000/3600）≈1205
4. Polydispersity（多分散系数）
重均分子量与数均分子量的比值就称为多分散系数，即PD=Mw/Mn，还是用上面的数据：PD=1205/360=3.347 。
上面各自的名称代表的含义已经说明白了，那么他们各自又有着说明意义？为什么要这么去体现高分子材料的分子量信息？
首先Mp比较直观，其实就是代表着这个分子量左右分分子在整个材料的占比是最多的。而Mn更多会体现小分子物质在材料中情况，因为分子量越小会导致分子数据越多，而Mw更多的体现的大分子物质才材料的情况，因为分子量越大则单个分子会更重，PD系数则体现了整体大分子与小分子的分布情况，系数越接近1就代表着分子量分布越小，分子量越集中，所有的分子分子量都在一个比较窄的范围内。系数越大则分布越宽，说明大大小小各种分子量的分子都存在。（其中系数约等于1的我们称之为单分散物质，理想的单分散物质系数等于1即材料中只有一种分子量的分子，但是现实中一般较难实现。）
因此如果要表征一个高分子材料的分子量情况，一般是需要从多个角度去看的，而不是单一看一个结果。
如果必须选取一个数值作为代表，一般工业上常使用重均分子量作为代表，因为高分子物质具有诸多特异性的性能主要就因为他们的分子量特别高，而重均分子量正好体现的是大分子的情况，而大分子的也更能体现高分子材料的特性。
如上面我们计算过程中的例子，其中100-300分子量的物质很可能就是其中未反应的残留物质，其中会让材料产生高分子特性的可能就为2000分子量的那个分子，但是在Mn中计算之后其分子量结果是360，而Mw的是1205。很显然在以Mn作为参考值的话基本就忽略掉了2000分子量的那个高分子可能引入的高分子特性。所以一般工业上常说的分子量如果未特指，一般采用重均分子量Mw作为表征结果。
GPC图谱实例分析
实例分析一：常见的GPC检测器为示差折光检测器，纵坐标（MV）表示样品与溶剂间的折光指数差，示差折光检测器的响应信号与溶质的浓度成正比；横坐标表示保留时间，根据凝胶渗透色谱原理，化合物按照分子量从大到小依次出峰。PDI表征物质分散性，GPC的多分散系数是重均分子量与数均分子量之比（即D=Mw/Mn），绝对单分散的话PDI等于1，一般活性聚合认为PDI小于1.2可看作窄分散。（注：此处GPC中所指的PDI的含义不同于粒度仪所指的PDI，一般认为粒度分布小于0.1，甚至小于0.08才看作窄分散。）
（Adv.Funct. Mater. 2018,1806567）此处主要表征聚合物的分子量。20min出峰为主要的聚合物峰，数均摩尔质量为26370g/mol；30-35min出峰主要为洗脱溶剂。
实例分析二：
（Adv.Funct. Mater. 2018,1806567）此处主要表征聚合物的分子量。20min出峰为主要的聚合物峰，数均摩尔质量为26370g/mol；30-35min出峰主要为洗脱溶剂。
实例分析三：
（Angew.Chem. Int. Ed. 2016, 55, 1204–1207）GPC用于监测反应。顶部的聚合物有10个不同颜色的取代基团，依次对应左下方不同取代基团聚合物的GPC谱图，右侧质谱图。接枝不同的基团后，聚合物的尺寸发生变化，聚合物保留时间也就随之改变，达到监测反应发生的目的。
【常见问题】
1. 溶剂的选择?
✦ 能溶解多种聚合物;
✦ 不能腐蚀仪器部件;
✦ 与检测器相匹配。
2. 样本的准备?
激光光散射实验中必须对样品严格除尘。溶液除尘是光散射成败的关键。首先是溶剂除尘，配置测试样品的溶剂应进行精馏，并经过0.2μm超滤膜过滤后方可使用。配好的溶液也要用0.2μm的超滤膜过滤。另外，测试中所用的器械，如：注射器等，使用前要用洗液浸泡，清水强力冲洗。
3. GPC色谱柱选择？
(1)按照样品所溶解的溶剂来选择柱子所属系列（THF、氯仿、DMF）。必须选择合适的溶剂来溶解聚合物
(2)按照样品分子量范围来选择柱子型号
样品分子量应该处在排阻极限和渗透极限范围内，并且最好是处在校正曲线线性范围内
4. GPC仪器对载体的要求？
(1)良好的化学稳定性和热稳定性；
(2)有一定的机械强度；
(3)不易变形；
(4)流动阻力小；
(5)对试样没有吸附作用；
(6)分离范围越大越好(取决于孔径分布)等；
(7)载体的粒度愈小，愈均匀，堆积的愈紧密，色谱柱分离效率愈高。
5. 进样体积？
50-100uL之间(浓度在0.05%-0.5%之间)
6. GPC系统如何平衡？
(1)安装色谱柱之前，用两通管连接管路，用流动相替换系统后换上GPC柱子。(注意溶剂互溶情况)
(2)RID平衡操作
分析开始前，用流动相冲洗检测器流路。流动相流速1ml/min，切换到RFlow，使流动相通过检测池的样品池和参比池，冲洗20min左右。然后切换RFlow 流路数次，将气泡赶出检测池。关闭RFlow，等待基线平稳。当Balance值高于50，进行Balance调整。
(3)色谱柱平衡
等溶剂峰出峰后在经过约一次分析时间后基线才能走平。
以上是GPC案例实际应用分析介绍。