Performing a GPC Analysis
 
GPC 분석을 수행하는데 있어서 가장 중요한 기준은 고분자를 녹일 수 있는 적당한 용매를 찾는 것이다.사소한 일처럼 보이지만 GPC 가 용액내 고분자의 크기에 따라 분리하는 기술인 것을 기억해 내라. 고분자 사슬은 용액 내에서 풀어질 것이고 선택된 용매는 이것의 크기가 어떠한 지를 결정할 것이다. 많은 고분자들이 상온의 다양한 용매 내에서 녹을 수 있고 가끔(특히, 매우 결정화된 고분자들) 용해하는데 고온이 필요하기도 하다. GPC 시료 준비에 있어서 또 다른 중요한 점은 농도 선택이다. 만약 컬럼에 들어가는 시료의 mass loading이 매우 크다면, 부정확한 용리 부피를 유발하는 농도나 점성도 영향을 유발할 지 모른다. 또 다른 고려사항은 고분자 용액을 여과할 것인지 아닌지 이다.
 
다음에서 이러한 시료 준비시 고려 사항들을 자세히 다루겠다.
 
 Solvent Selection
 
예를 들어서 테트라하이드로퓨란(THF)은 상온에서 사용되는 가장 흔한 유기 용매이다. THF 는 PVC, 폴리카보네이트, 폴리스티렌, 폴리메틸메타아크릴레이트 및 그 밖의 아크릴 화합물 들에 아주 좋다. 톨루엔은 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, SBR과 같은 탄성체들에 잘 적용된다. Hexafluoroisopropanol(HFIP)는 PET(poly(ethyleneterephthalate)와 PBT(poly(butyleneterephthalate)뿐만 아니라 대부분의 나일론을 녹일 것이다. 폴리올레핀들은 고온의 (~135-145oC) 1,2,4 트리클로로벤젠에서 전형적으로 분석된다. 용매에 대한 상세한 정보는 아래의 표를 참조하시오.
 
 Solvent Selection Guide for Room Temp. Organic soluble polymers
 
 
 
 
Polymer
 
Solvent
 
Temp.
 
 
Acronitrile/Methylmethacrylate
 
THF
 
40
 
 
Cellouse Acetate
 
THF
 
40
 
 
Cellouse Acetate/Butyrate
 
THF
 
40
 
 
Cellouse Acetate/Propionate
 
THF
 
40
 
 
Cellouse Triacetate
 
THF
 
40
 
 
Dallyl Phthalate
 
THF
 
40
 
 
Ethyl Acetate
 
THF
 
40
 
 
Epoxy Resins
 
THF
 
40
 
 
Phenolic Resins
 
THF
 
40
 
 
Polyglycolic Acid
 
THF
 
40
 
 
Polyester Alkyd Resins
 
THF
 
40
 
 
Polymethylmethactylate and other
 
THF
 
40
 
 
Acrylics and Acrylates
 
THF
 
40
 
 
Polypropyleneglycol
 
THF
 
40
 
 
Polystyrene
 
THF
 
40
 
 
Polystyrene/Acrylonitrile,(SAN)(Low ACN)
 
THF
 
40
 
 
Polysulfone
 
THF
 
40
 
 
Polyurethane(Some)
 
THF
 
40
 
 
Polyviylacetate
 
THF
 
40
 
 
Polyvinylbutyral
 
THF
 
40
 
 
Polyvinylchloride
 
THF
 
40
 
 
Polyvinylchloride/Acetate
 
THF
 
40
 
 
Polyvinylidenechloride
 
THF
 
40
 
 
Polyvinylformal
 
THF
 
40
 
 
Thermosetting Polyesters
 
THF
 
40
 
 
Rosin Acids
 
THF
 
40
 
　
 
 
 
 
Polybutadiene
 
Toluene
 
75
 
 
Polychloroprene(Neoprene)
 
Toluene
 
75
 
 
Polydimethylsiloxanes ( Silicone Oils and Rubber)
 
Toluene
 
75
 
 
Polyisobutylene(Butyl Rubber)
 
Toluene
 
75
 
 
Polyisoprene, Natural Rubber
 
Toluene
 
75
 
 
Chlorinated Rubber
 
Toluene
 
75
 
 
Styrene/butadiene Rubber (SBR)
 
Toluene
 
75
 
 
Styrene-isoprene (SI)
 
Toluene
 
75
 
　
 
 
 
 
Acrylonitrile/Butadiene Styrene (ABS)
 
DMF * with 0.05M LiBr
 
40
 
 
Acrylic/Styrene/Acrylonitrile(ASA)
 
DMF * with 0.05M LiBr
 
40
 
 
Acrylic/Butadiene/Acrylonitrile(ABA)
 
DMF * with 0.05M LiBr
 
40
 
 
ABS/Polycarbonate
 
DMF * with 0.05M LiBr
 
40
 
 
Carborymethylcellulose
 
DMF * with 0.05M LiBr
 
40
 
 
Polyacrylonitrile
 
DMF * with 0.05M LiBr
 
40
 
 
Polybutadiene/Acrylonitrile
 
DMF * with 0.05M LiBr
 
40
 
 
Polystyrene/Acrylonitrile (SAN)
 
DMF * with 0.05M LiBr
 
　
 
 
Polyurethane (Most)
 
　
 
　
 
 
* In most cases, DMAC may be substituted for DMF, again with the 0.05M LiBr
 
　
 
　
 
 
Melamine/Formaldehyde
 
 
             HFIP with 0.05M NAFTA             (Trifluoroacetic acid, sodium salt)
 
40
 
 
Nylon/Polyamides(all nylons plus most other Polyamides)
 
HFIP with 0.05M NAFTA
 
　
 
 
Phenolic Resins
 
HFIP with 0.05M NAFTA
 
40
 
 
Polyglycolic Acid
 
HFIP with 0.05M NAFTA
 
40
 
 Solvent Selection Guide for Elevated Temperature Organics soluble polymers 
 
 
 
 
Polymer
 
Solvent
 
Column/Injector Temp.
 
 
Chlorinated Polyetylene
 
TCB * 
 
135 - 145
 
 
Ethlylene/Propylene Diene monomer(EPDM)
 
TCB * 
 
135
 
 
Polyethylene
 
TCB * 
 
135 - 145
 
 
Polyethylene/Ethyl acrylate
 
TCB * 
 
135 - 145
 
 
Polyethylene/Vinyl acetate (EVA)
 
TCB * 
 
135 
 
 
Polyethylene/Methacrylic acid
 
TCB * 
 
135 - 145
 
 
Polyphenylene Oxide
 
TCB * 
 
135 
 
 
Poly-4-Methyl pentene
 
TCB * 
 
135 
 
 
Polypropylene
 
TCB * 
 
135 - 145
 
 
Ultra High Molecular Weight PE(UHMWPE)
 
TCB * 
 
145
 
 
* In most cases, ODCB may be subsitituted for TCB
 
　
 
　
 
 
Polyamide-imide
 
NMP with 0.05M LiBr
 
100
 
 
Polyether-imide
 
NMP with 0.05M LiBr
 
100
 
 
Polyether Sulfone
 
NMP with 0.05M LiBr
 
100
 
 
Polyimide
 
NMP with 0.05M LiBr
 
100
 
 
Polyvinylidene Fluoride
 
NMP with 0.05M LiBr
 
100
 
 
Polyacetals
 
DMP with 0.05M LiBr
 
145
 
 
Polyetherketone(PEK)
 
1:1 TCB/Phenol
 
145
 
 
Polyetheretherketone(PEEK)
 
1:1 TCB/Phenol
 
145
 
 
Starch
 
DMSO
 
50 - 100
 
 
Cellulose
 
DMP with 6M LiCl
 
85
 
 Disscussion of Organic Solvents for GPC
 
 
 
 
Solvent/Full name
 
Boiling Point(oC)
 
Comments
 
 
THF - Tetrahydrofuran 
 
66
 
Highly Flammable,Peroxides may form
 
 
Toluene
 
111
 
Highly Flammable
 
 
DMF - N,N Dimethylformamide
 
153
 
Strong Irritant/Toxic (0.05M LiBr added to minimize polar effects)
 
 
DMAC - N,N Dimethylacetamide
 
166
 
Sames as DMF
 
 
HFIP-1,1,1,3,3,3- hexafluoro-2-propanol
 
58
 
Very Expensive, Corrosive Vapors harmful
 
 
TCB-1,2,4 Trichlorobenzene
 
213
 
Toxic; 1.0 gram/4 liters of an antioxidant should be added
 
 
ODCB-orthodichlorobenzene
 
173
 
Somewhat toxic, also needs antioxidant
 
 
NMP n-methyl pyrrolidone
 
202
 
 
Strong Irrotant/Toxic                                       (0.05M LiBr added as for DMF)
 
 
CHCl3-Chloroform
 
61
 
Known Carcinogen
 
 
CH2Cl2-Methylene Chloride
 
40
 
Toxic, possible carcinogen
 
 
DMSO - Dimethyl sulfoxide
 
189
 
Non-toxic
 
 Solvent Selection Guide for Water soluble Polymers with Methacrylate Gel Column Packings
 
 
 
 
Polymer 
 
Class
 
Eluent
 
 
Polyetylene oxide
 
Neutral
 
0.10M NaNO3
 
 
Polyethylene glycol
 
Neutral
 
0.10M NaNO3
 
 
Polysaccharides, Pullulans
 
Neutral
 
0.10M NaNO3
 
 
Dextrans
 
Neutral
 
0.10M NaNO3
 
 
Celluloses(water soluble)
 
Neutral
 
0.10M NaNO3
 
 
Polyvinyl alcohol
 
Neutral
 
0.10M NaNO3
 
 
Polyacrylamide
 
Neutral
 
0.10M NaNO3
 
 
Polyvinyl pyrrolidone
 
Neutral hydrophobic
 
80:20 0.10M NaNO3/Acetonitrile
 
 
Polyacrylic acid Anionic
 
Anionic
 
0.10M NaNO3
 
 
Polyalginic acid/alginates
 
Anionic
 
0.10M NaNO3
 
 
Hyaluronic acid
 
Anionic
 
0.10M NaNO3
 
 
Carrageenan
 
Anionic
 
0.10M NaNO3
 
 
Polystyrene sulfonate
 
Anionic hydrophobic
 
80:20 0.10M NaNO3/Acetonitrile
 
 
Lignin sulfonate
 
Anionic hydrophobic
 
80:20 0.10M NaNO3/Acetonitrile
 
 
DEAE Dextran
 
Cationic
 
0.80M NaNO3
 
 
Polyvinylamine
 
Cationic
 
0.80M NaNO3
 
 
Polyepiamine
 
Cationic
 
0.10% TEA
 
 
n-Acetylglucosamine
 
Cationic
 
0.10M TEA /1% Acetic Acid
 
 
Polyethyleneimine
 
Cationic, Hydrophobic
 
0.50M Sodium Acetate/ 0.50M Acetic Acid
 
 
Poly(n-methyl-2-vinyl pyricinium)    1salt
 
Cationic, Hydrophobic
 
0.50M Sodium Acetate/ 0.50M Acetic Acid
 
 
Lysozyme
 
Cationic, Hydrophobic
 
0.50M Acetic Acid/ 0.30M Sodium sulfate
 
 
Chitosan
 
Cationic, Hydrophobic
 
0.50M Acetic Acid/ 0.30M Sodium sulfate
 
 
Polylysine
 
Cationic, Hydrophobic
 
5% Ammonium Bisphosphate/3% Acetonitrile(pH= 4.0)
 
 
Peptides
 
Cationic, Hydrophobic
 
0.10% TFA/40%
 
 
Collagen/Gelatin
 
Amphoteteric
 
80:20 0.10M NaNO3/Acetonitrile
 
Sodium nitrate가 있는 경우 acetate, sulfate, sodium chloride 등이 많이 사용된 것을 참조하시오. 중성과 음이온 화합물들에 대한 이온 인터페이스를 지속적으로 최소화 하는 sodium nitrate 가 추진되고 있다. 이렇게 다양한 eluent 들에 대한 원인은 충진물질의 전체 음이온 전하이다. 만약 methacrylate이 오직 물에서 분석될 때 양이온의 시료들에 대한 이온흡착과 음이온에 대한 이온 배제를 유발할 수 있는 전체 음이온 전하가 생기게 된다.
 
진공상태에서 eluent 를 항상 여과시켜야 한다. 유기용매와 함께 플루오르화탄소 필터가 일반적으로 사용된다. 필터 구멍 멤브레인 크기는 일반적으로 0,45um이다. 수용성 GPC(물로 여과)의 경우 멤브레인 필터의 아세테이트 형태가 사용된다. Light scattering 분석을 수행할 때, 0.20um filter로 eluent 를 여과하는 것이 좋은 생각이다. DMF같은 유기 용매들은 점성도가 매우 크고 플루오르화탄소 필터의 표면에 젖지 않는다. 이 때 초기에 메탄올로 필터 표면을 적신 후  DMF여과를 시작하는 것이 좋은 tip이다. 그 다음에 메탄올/ DMF 혼합물의 작은 부피를 버린 후 필터가 마르기 전에  DMF 여과를 시작하는 것이 좋다. 
 
 Concentration
 
일단 분석에 필요한 적절한 용매를 선택했다면, 그 다음 과정은 narrow standard와 시료용액을 준비하는 것이다. 받아들일만한 signal-to-noise를 얻기 위하여 충분한 농도를 사용하는 것에 주의해야 할 필요가 있다. 아래에 나와 있는 표는 적절한 농도의 범위를 나타내고 있다. 이 농도들은 %이고 여기에서 1.0 mg/ml는 0.10%이다. 온도에 대해서  어떤 보정도 되어있지 않으므로 상온이라고 생각하면 된다. 만약 점도 또는 light scattering 분석이 행해졌다면 주입되는 정확한 mass는 결정될 필요가 있다. 만약 상승된 온도에서 분석이 행해진다면 밀도 수정을 필요로 할 것이다. 아래에 나와 있는 농도들은 컬럼당 주입부피가 100ml를 최대치로 가정화한 것이다.
 
 
 
 
Molecular Weight Range
 
Concentration Range(weight per volume) w/v
 
 
MW > 1,000,000
 
0.007 - 0.02%
 
 
500K - 1,000,000
 
0.02 - 0.07%
 
 
100K - 500K
 
0.07 - 0.10%
 
 
50K - 100K
 
0.10 - 0.13%
 
 
10K - 50K
 
0.13 - 0.16%
 
 
< 50K
 
0.16 - 0.20%
 
  Preparing the Sample
 
선택된 용매에 standard 와 시료를 성공적으로 녹이고 GPC 컬럼들을 설치했다고 하면 이제 주입할 준비가 된 것이다. 그 다음 해야할 선택은 시료 용액을 여과할 것인지 아닌지를 결정하는 것이다. 대부분의 경우에 있어서 주입하기 전에 시료용액을 여과해야 한다. 일반적으로 전에 논의되었던 용매 여과의 경우처럼 0.45um 멤브레인 플루오르화탄소 필터를 고를 것이다. 매우 미세한 입자를 가진 물질들이 있을 경우 (카본 블랙, 이산화티타늄, 실리카 등) 0.20um필터가 사용될 수 있다. 
 
명백하게 매우 세밀한 필터 크기들을 사용하기 시작할 때 고분자 sheer가 관심 분야가 될 수 있다. 0.20um 필터를 통해 큰 분자량을 가지는 고분자를 여과하는 것은 어느 정도의 sheer degration 을 확실히 유발한다. 만약 상온에서 분석이 행해질 때, 여과는 매우 쉽다. 만약에 고온에서 행해진다면, GPC2000과 GPCV2000에서처럼 작동 온도에서 시스템이 자동적으로 시료를 filter하도록 놓아두는 것이 가장 좋은 방법이다. 다른 한편으로는, 가열된 syringe barrel과 장갑을 끼고 후드에서 용액을 여과할 수 있다. 
 
이제 standard와 시료의 주입을 시작할 수 있다. 전에 언급했듯이 표에 나와있는 농도에서 컬럼당 100ml 의 최대치를 도입할 것이다. 분석시간은 컬럼당 1.0ml/minute의 flow로 대략 15분 정도 경과할 것이며 3컬럼 세트에 대해 분석시간은 ~45분 정도일 것이다. 일단 시료세트가 분석되었다면 다음 차례는 완전한 기록을 공급하는 적분 방법에 따라 결과를 처리하는 데이터 처리 시스템이다. 이것은 Run and Report mode에서 자동적으로 수행되거나 각 시료를 수동적으로 각 raw data 을 수동적으로 적분시킬 수 있다.