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小木虫论坛-学术科研互动平台 » 化学化工区 » 高分子 » 测试表征 » Mw的测定
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501Visco

铜虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

yuzl_2001(金币+1): 2011-05-24 08:34:04
对于你的观点，我不同意啊。你可以问问搞高分子的老师、教授，谁会用MALDI-TOF来做分子量分布，呵呵。即使可以做，也是分子量较小的样品，几十万、几百万的样品还是没法儿做啊！！ 否则，GPC、场流仪就没有存在的意义了啊！关于DLS，只是得到尺寸分布，并不是分子量分布啊！！！而且，实际上也只适用于1nm至1um之间的样品，其原理是依靠时间相关性来计算的，依赖于计算机技术的进步，所以，70年代之前动态光散射技术只能停留在理论上，无法实现，就是因为计算量太大了。退一步说，你得到了尺寸分布，又如何得到分子量分布呢？静态光散射还需要测试dn/dc值，然后带入公式计算绝对分子量，而dn/dc值与样品本身的性质有关系。可是，在动态光散射里，并没有类似dn/dc值这类与样品本身性质有关的参数需要测试和计算啊？那么，其算出来的分子量数据实际上是估算出来的，误差很大，只能粗测一下而已。分子量分布数据也就没意义了。对于尺寸小于1nm的样品，例如：分子量小于1万的聚合物，DLS是没办法的。对于超过百万的样品，其尺寸已经超过了1um了，DLS测试数据的误差又太大了，数据基本没意义了，直接用静态光散射就可以了、非常准确了。因此，做什么用途的仪器，最好不要漫无边际地扩展其用途。DLS做纳米颗粒的尺寸分析还是可以的，其实也是与场流分离仪连接使用效果更好，即所谓：先分离再分析。但是，如果用其来做分子量甚至分子量分布，那就太牵强了啊！MALDI-TOF就更是如此了，本来是做蛋白质分析的，却非要拿来做聚合物，唉，这不是大材小用了吗？蛋白质的分子结构很复杂，所以才有意义深入研究分子内部的结构、化学组成，顺便做一做分子量。聚合物是由单体聚合而成的，研究分子结构，其意义远没有蛋白质那么大、那么重要，呵呵。我所说的分离过程，是指物理分离，特别是温和的、不破坏样品分子结构的分离，而不是MALDT-TOF这种把样品打成碎片之后的分离与分析，那样的话，就失去了分子量分布测试的意义了！分子量分布测试，就是在物理化学层面上分离与分析，而不是在分子结构上分析，这二者是有本质区别的！之所以进行物理的、温和的分离与分析，目的不是为了了解其分子化学结构，而是为了利用聚合物的宏观物理性质来实现材料加工性！而分子量和分子量分布对材料加工性起到了决定性的作用。因此，MALDI-TOF和DLS既不可能代替GPC和场流仪，也无法宽范围地、精确地分析聚合物、生物大分子材料的分子量分布。蛋白质的积聚，就没法儿用MALDI-TOF和DLS来分析，只能用GPC和场流仪了！！这都是国际上公认的，毋庸置疑的。顺便说一句，做GPC分析的时候遇到困难是很正常的，没必要大惊小怪，有时候还经常出现进一针样品等了一、两个小时，什么也没有出来的情况呢，更不用提数据不准确了。所以，不要一遇到困难就想着换成别的方法，什么MALDI-TOF吧，什么核磁NMR吧，什么DLS吧，那些基本上都不靠谱儿啊！特别是对聚合物、多糖以及蛋白质的积聚的研究。除非你的样品分子量很小，否则你就老老实实地做GPC，踏踏实实地找文献、想办法，向懂仪器的人请教，才是正确的解决之道啊。
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11楼2011-05-19 18:41:08
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fyjqt

铁杆木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

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Originally posted by 501Visco at 2011-05-19 18:41:08:
对于你的观点，我不同意啊。你可以问问搞高分子的老师、教授，谁会用MALDI-TOF来做分子量分布，呵呵。即使可以做，也是分子量较小的样品，几十万、几百万的样品还是没法儿做啊！！ 否则，GPC、场流仪就没有存在的 ...

我同意你的观点。
我前面的回答很多趋于理论化，有些钻牛角尖了。因为楼主问的是如何测重均分子量，这样看起来我的答案有点像考卷上的答题，比如像用DLS来确定分子量分布，仅仅是理论上可行而已，实际上操作太复杂，而且是光强均的流体力学粒径分布，仅能估算。
关于MALTI－TOF，也许是我身边有不少做超分子组装，树枝状聚合物，以及短链多肽的朋友，它们的分子量通常在数千（他们也称其为高分子，因为对他们来说，小分子就是分子量在300以下的那些），它们较常用MALTI－TOF得到分子量分布的。确实MALTI－TOF通常只测10,000分子量以下的分子，极少好的仪器能做到50,000。
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12楼2011-05-19 18:59:28
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501Visco

铜虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

yuzl_2001(金币+1): 2011-05-24 08:34:20
呵呵，做蛋白质、多肽，当然质谱合适了。

另外，有时候，即使是聚合物、或者是石油产品、液体有机物等，如果样品分子量太小，也不必非要用GPC来测分子量，可以选择渗透压仪、冰点仪等简单的仪器来分析测试，直接测数均分子量就行了。这两种仪器就是测数均分子量的，但是，小于2万才合适啊，再大的，还是GPC吧。端基滴定法，一般适合带官能团的化合物，特别是化纤，用得较多。分子量也不大，几万、十几万吧，超过20万的较少。

场流分离，也是一种类似HPLC和GPC的分离分析仪器，也可以做重均分子量，同样也可以与多检测器联用。计算方法也相同。但是分离能力更强大，分离无上限，只有下限。很适合超大分子量样品分析，或者样品与GPC柱子有键和的，例如：水相的聚丙烯酰胺类样品，有机相的橡胶、聚烯烃等。前者是与GPC柱子填料有相似的化学性质，都是凝胶类物质，因此用GPC很难做，往往粘在柱子里面不出来了，或者不爱出来，呵呵；后者，则是含有少量凝胶类物质，长期使用，会使GPC柱子的柱效下降，从而使分析数据不准确了。而且，聚烯烃本身的难度也使得高温GPC测试很难，我觉得将来，高温GPC最有可能先被高温场流仪所代替。而且，场流仪还有一个巨大优势，那就是分离过程可以调节，类似HPLC上的梯度洗提，从而进一步提高了对聚合物、生物大分子和纳米材料的分离能力。
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13楼2011-05-19 20:11:48
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fyjqt

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yuzl_2001(金币+1): 2011-05-24 08:35:16
关于GPC和SLS（静态光散射），我再补充一些
由于高分子的多分散特性，需要有一个分离手段，而最强大的分离手段就是色谱
色谱按大类分为吸附柱和排阻柱，由于高分子链较长，构象较多的缘故，吸附柱通常会吸附过强，所以常用排阻柱。（也有使吸附和排阻平衡的柱，好像有种叫LCCC的，不知我缩写有没记错，我很早以前听过它的一个专题，它用以分析分子量分布非常窄的聚合物，能把相邻一个聚合度的分子分开）
GPC是一种最常用的排阻柱，假设所有分子在测试溶剂中标度率相同，并且Rg/Rh相同时，特性粘度与分子量的乘积[eta]*M正比与排阻体积V~Rh^3，而排阻体积在一定范围内正比于流出时间。所以可以用流出时间曲线来唯一确定分子量。
例如，用聚苯乙烯在氯仿中作标样时，它的标度率为R~M^0.588，这是无规线团的标度率，此时，用所有的无规线团作实验时，只要流出体积相同，那么[eta]*M就相同。而特性粘度[eta]大约为高分子临界交叠浓度的倒数c*^-1，在通常的测量范围内这个值差别并不大（显然，如果分子带电，c*会明显地变化），因此通常的高分子只要溶解在良溶剂中，可以用普适标样标定的GPC直接测量数均分子量和分子量分布
对于支化、刚性等的分子，标度率发生了变化，因此测得的分子量会有偏差。具体偏差理论上可以通过标度率以及Mark-Houwink系数简单地估算，但事实上这个理论也有偏差，因此还是用类似构象的标样测量比较靠谱。

静态光散射可以测量分子量从约1000直到数十亿（如复合物），只要保证体系为没有粒子间相互作用的稀溶液。当然，通常测试的人会告诉你，只能测分子量大约为10,000到1,000,000的分子，对应粒径通常为5 nm - 50 nm。测量下限是因为粒子太小，光强角度依赖性不明显，测量误差较大，但其实只要仪器信噪比足够（例如检测器暗电流较低，纯溶剂能够良好地过滤并放置以除尘，恒温足够好），其实数百的分子量也是可以估算的。当然通常的仪器测到5000的就不错了。当尺寸大于50 nm后，通常有两个效应，一是对于粒径明显>光波长/20时，在90度以上的角度，瑞利散射的假设不再满足，这时趋向于米氏散射（Mie scattering），例如，测200 nm左右密实球的SLS，明显地在120角度往后会看到明显的光强回弹现象。大尺寸的另一个效应是，Zimm外推的假设不再满足，即1/I对sin^2作图不再是直线，这时需要用形状因子拟合的方法(Form factor fitting）来求得分子量。我最高求过约2e9左右的重均分子量（静电复合物，密实球模型）。当然这也有一定的误差。一些稍专业一点的光散射书里都有各种粒子地形状因子拟合模型。理论上，形状因子拟合的方法对所有分子量的情况都适用，但是通常只在粒径大于50 nm时能够得到较好的拓扑结构结果，对于太小的粒径，得出的结果（分子量）与Zimm外推没有明显区别，也显不出拓扑结构的差异。
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14楼2011-05-19 21:06:37
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fyjqt

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yuzl_2001(金币+1): 2011-05-24 08:35:11
啊还有一点，静态光散射要求所测量粒子基本上为单分布，即最好不要即存在10nm左右的一堆粒子A，又存在100 nm左右的一堆粒子B。对于多分布的样品，如果能用DLS良好分峰，则最大尺寸的粒子有可能测得分子量，有人曾研究过（文献我这里就不引了，感兴趣的人可以去搜，应该是80年往后的一篇文献），外推到0角度的DLS的峰面积，代表了体系中各组分的散射光强。但是DLS曲线本身误差较大，所以多组分的样品还是提纯了再来测分子量吧。
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15楼2011-05-19 21:14:27
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zkyu888

金虫 (著名写手)

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yuzl_2001(金币+1): 2011-05-24 08:35:03
引用回帖:
Originally posted by 501Visco at 2011-05-19 13:07:54:
MALDI-TOF和DLS能测分子量分布吗？没有分离过程（例如：GPC柱子、场流分离通道），如何测分布？

想要测分布的话，还是建议用GPC，简单又快速，但是测得的是相对值，也就是相对于你的标准样品（一般是PS）的结果。只用光散射的话是不行的，也要和GPC联用才能测得折光指数增量（dn/dc）这一计算分子量的必须参数.而且没必要用动态光散射（DLS）啊，那是用来测流体力学半径Rh的。你可以选择用GPC联用两角光散射（TALLS）或多角光散射（MALLS）既可以测得绝对分子量，分子量分布，还可以得到均方旋转半径（Rg）。MALDI-TOF一般测分子量较低的聚合物，没有分子量分布的数据。
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16楼2011-05-19 21:24:43
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