多角度激光光散射与gpc联接与应用技术

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1、可编辑版多角度激光光散射与凝胶渗透色谱仪联接与应用技术MALLS/GPC(SEC)WYATTTECHNOLOGYCORPORTION(BEIJINGOFFICE)地址：北京西直门北大街58号金晖嘉园7-2302美国怀雅特技术公司北京代表处邮编：100082电话：8610-82292806传真：8610-82290337Word完美格式可编辑版多角度激光光散射与凝胶渗透色谱仪的联接与应用WYATTTECHNOLOGYCORPORATION.一前言近十几年来，光散射技术（Lightscattering）在高分子特征分析领域的应用得到了迅速的发展。将光散射技术和凝胶渗透色谱

2、（GelPermeationChromatography,GPC）或尺寸排阻色谱（SizeExclusionChromatography）分离技术相结合，不但可以测得大分子的绝对分子量，分子旋转半径与第二维里系数，还可测得分子量分布，分辨分子量大小不同的族群以及分子的形状，分枝率及聚集态等。目前，该技术已成为一种非常有效的工具，在美国，日本及欧洲已广为使用，国内近年来亦引进了此项技术。二光散射简介早在十九世纪初，人们就开始对光散射原理进行研究。自六十年代激光被发明以来，光散射的原理与技术便得以迅速发展，至今已成为检测微小粒子形状，粒径大小，分子量，界面电位及粒子间效应

3、的重要工具。随着电脑技术的日新月异，许多过去需花费数小时甚至数日才能完成的实验，如今只需数分钟即可完成，而其准确性及重现性也大幅度提高了。光散射现象，如图1所示，当一束光通过一间充满烟雾的房间就会产生散射。利用在不同角度，不同时间所测得的光散射强度，再借助各种光学理论及软件，硬件设备，就可以测得微粒的许多特性。入射光散射光图1光散射现象在光散射发展的历程中，以下是一些具有代表性的人物：▲JamesClerkMaxwell(1833-1879)解释了光是一种电磁波，并正确地计算出光的速度。▲LordRayleigh(1842-1919)Word完美格式可编辑版研究了远小

4、于波长的微粒散射现象，发现了散射强度与波长的四次方成反比，并解释了蓝天被太阳光穿透大气层所产生的散射现象。▲AbertEinstein(1879-1955)研究了液体的光散射现象。▲ChandrasekharaV.Raman(1888-1970)印度籍物理大师，提出了Raman效应，其著作多次发表于印度文期刊，直至第二次世界大战结束后才逐渐被人所知。▲PeterDebye（1884-1966）延续了Einstein的理论，描述了分子溶解于溶剂中所产生的光散射现象，提出用Debyeplot,求得重量平均分子量Mw。三光散射理论激光照射到样品时，会在各个方向产生散射光，于

5、是我们可以在一个角度或多个角度收集散射光的强度。1.光散射所透露的信息在任何方向的光散射强度与分子量和溶液的浓度成正比；散射光角度的变化与分子的尺寸大小有关。当分子小于10nm时，各个角度的散射强度都相同；当分子介于10至30nm时，散射强度则由低角度向高角度呈直线下降的趋势；而当分子大于30nm时，散射强度则随角度增大呈曲线下降的趋势。2.基本理论由Maxwell，Einstein，Debye及Zimm等人陆续发展起来，有关溶剂中分子量的光散射现象可由下列公式表达：1K*cR(q)MwP(q)+2A2c=（1）式中：常数K*=4π2(dn/dc)2n02(NAλ04

6、)n0是溶剂的折光指数。C是溶质分子的浓度（g/mol）。NA是阿佛加德罗常数。λ0是入射光的波长。DN/DC是溶液折射率与浓度变化的比值，它说明了随溶质浓度变化的溶液折光指数变化。R(q)是单个角度的散射光（大于溶剂的散射光数量）除以入射光强度所得的分数即不同角度光散射强度。Mw是重均分子量。Word完美格式可编辑版A2是第二维里系数P(q)是光散射强度的函数将P(q)代入式（1）展开得：在上式中，R(q)是测得值，K*c、λ0、q为输入值，均为已知值；而Mw、A2、rg为未知值。1.ZimmPlot将K*C/Rθ对sin2(q/2)+kc作图，可得到著名的Zimm

7、曲线，如图2所示，其中K为调整横坐标的设定值。图2ZimmPloK*cR(0)°)1Mw=当θ→O时，（2）式简化为斜率即是A2+2A2c当C→0时，（2）式简化为斜率是rg2当θ→O，C→0，（2）式简化为K*cR(0)°)1Mw=在纵座标上交点的倒数即为Mw。实验的方法为配制一组不同浓度的溶液，依次在不同的角度测量其散射光强度，由计算机程序按照上列的公式绘出ZimmPlot，并求得Mw，及A2值，这是极少数能直接测得绝对分子量的方法之一。但由于结果仅为单一平均值，因此较适用于成分单一，分布较窄的分子，对于分布较宽或有不同族群分布的样品，