凝胶渗透色谱技术在制浆造纸中的应用

　凝胶渗透色谱（

GPC）是液相分配色谱的一种，是 60 年代中期发展起来的一种分离技术。

它的分离基础是按溶液中溶质分子流体力学体积大小进行大，溶质分子的淋洗体积主要取
决于分子尺寸、填料孔径、孔度和柱容积等物理参数。而不是依赖于试样、流动相和固定相三
者之间的相互作用。这样就可以使凝胶渗透色谱在很多情况夏具有独特的分离效果和准确的
相对分子质量测量，由于高分子化合物的许多重要的加工性能和使用性能与其相对分子质
量和相对分子质量分布有关，它们的快速和可靠的测定对研究高分子材料过程中的控制、产
品规格的合理制定以及实验条件的有效选择提供了科学依据，因而在许多领域内得到了迅
速发展和应用

[1-3]。本文介绍了凝胶渗透色谱在制浆造纸中的应用。 

　　一

 、凝胶渗透色谱的发展概况 

　　茨维特（

Tswett）创立的液体色谱技术，由于分离效率低、分离时间长、适用范围窄等

缺点，使它的发展一直受到很大的限制，长期停留在原始的实验阶段。直到

1959 年，Porath

和

Flodin 用交联的缩聚葡萄糖制成的凝胶来分离水溶液中不同相对分子量的物质，如蛋白

质、核酸、酶和多糖等。他们制备的具有一定孔度和强度的凝胶立即以商品

“Sephadex”出售，

并正式以

“凝胶过滤”一词表示这一分离过程。 

　　有机溶剂体系的凝胶色谱首先需要解决适用于有机溶剂的凝胶的制备问题。

1964 年，

Moore 以苯乙烯和二乙烯苯在不同的稀释剂存在下制成一系列孔径不同的凝胶这些凝胶可
以在有机溶剂中分离相对分子量从几千到几百万的试样。第二年，

Maly 以示差折光仪为浓

度检测器、以体积指示器为相对分子质量检测器制成凝胶色谱仪，这些凝胶和仪器立即被制
成商品出售。这样，凝胶色谱技术很快就成为在高分子科学领域内被广泛应用。几十年来，
凝胶色谱一直是一个非常活跃的研究课题，无论在凝胶制备、仪器技术性能、数据处理和理
论研究上都有较大进展，它的应用范围逐步从生物化学、高分子化学、无机化学向其它领域
渗透，已经成为化学领域内一种重要的分离手段。

 

　　二

 、凝胶色谱测定相对分子质量或排布的方法 

　　

1.直接法 

　　直接法是指凝胶色谱仪和粘度计或光散射仪联用；而最常用的间接法则用一系列分子
量已知的单分散的（分子量比较均一）标准样品，求得其各自的淋出体积

Ve，作出 logM

对

Ve 校正曲线（图 1）。 

　　图

1 凝胶色谱分离范围 

　　

logM=A-BVe， 当 logM>logMa 时，曲线与纵轴平行，表明此时的流出体积（V0）和

样品的分子是无关，

V0 即为柱中填料的粒间体积，Ma 就是这种填料的渗透极限。当 logM

　　

2.普适法 

　　上述订定的校准曲线只能用于与标准物质化学结构相同的高聚物，若待分析样品的结
构不同于标准物质，需用普适校准线。

SEC 法是按分子尺寸大小分离的，即淋出体积与分子

线团体积有关，利用

Flory 的粘度公式： 

　　

R 为分子线团等效球体半径。[η]M 是体积量纲，称为流体力学体积。众多的实验中得出

[η]M 的对数与 Ve 有线性关系。这种关系对绝大多数的高聚物具有普适性。普适校准曲线为 
　　因为在相同的淋洗体积时，有

[η]1M1=[η]2M2 

　　式中下标

1 和 2 分别代表标样和试样。它们的 Mark-Houwink 方程分别为