ГОСТ Р 57268.1-2016 (ИСО 16014-1:2012). Национальный стандарт Российской Федерации. Композиты полимерные. Определение средней молекулярной массы и молекулярно-массового распределения полимеров методом эксклюзионной хроматографии. Часть 1. Основы метода
6 Оборудование
6.1 Общая схема
Принципиальная схема системы ЭХ показана на рисунке 1. Основными компонентами являются резервуар для подвижной фазы, насосы, блок ввода пробы, одна или несколько последовательно соединенных хроматографических колонок, детектор, соединительные трубки, устройство регистрации данных, система контроля температуры и система обработки данных. При выполнении измерений методом ЭХ-ДРС к концентрационному детектору присоединяют детектор по рассеянию света, то есть детектор, чувствительный к молекулярной массе. Допускается использовать любой детектор по рассеянию света с характеристиками, удовлетворяющими требованиям метода.
1 - резервуар для подвижной фазы; 2 - насосы; 3 - блок ввода
пробы; 4 - хроматографические колонки; 5 - детектор;
6 - компьютер; 7 - устройство регистрации данных;
8 - экран; 9 - графопостроитель (плоттер); 10 - на слив
Рисунок 1 - Принципиальная схема системы для ЭХ
6.2 Резервуар для подвижной фазы
Для размещения подвижной фазы, необходимой для проведения калибровки хроматографической системы и последующих измерений, целесообразно использовать резервуар для подвижной фазы достаточного объема. Растворенный в подвижной фазе воздух перед использованием рекомендуется удалить. Для этого растворитель помещают в специальный вакуумируемый контейнер, который вместе с растворителем затем помещают в ультразвуковую ванну, или устанавливают вакуумный дегазатор между резервуаром и насосами. Твердые частицы в подвижной фазе рекомендуется удалить с помощью мембранной фильтрации. Кроме того рекомендуется также пропускать инертный газ через подвижную фазу в резервуаре и обеспечить наличие слоя инертного газа над ее поверхностью, а также защищать резервуар от света.
6.3 Насосы
Насосы обеспечивают стабильный, без пульсации поток подвижной фазы через хроматографическую колонку (или их серию). Рекомендуемая скорость потока для колонки внутренним диаметром 8 мм составляет 1 см3/мин. Скорость потока подвижной фазы в системе для эксклюзионной хроматографии должна поддерживаться с погрешностью, не превышающей 0,3%. При испытании высокомолекулярных или чувствительных к скорости сдвига полимеров, а также при использовании вязких элюентов рекомендуется использовать пониженные скорости потока. Для обеспечения стабильности скорости потока отклонение температуры насосов от заданной не должно превышать 1,0 °C.
Скорость потока следует контролировать путем использования реактива для контроля скорости потока (см. 5.4) или прямым методом, например измерением массы или объема в соответствии с A.1 (приложение A), и корректировать в случае значительных отклонений.
Примечание - При использовании методов, описанных в ГОСТ Р 57268.2, ГОСТ Р 57268.3 и ГОСТ Р 57268.4, знание значения скорости потока не требуется, поскольку данные методы являются относительными, и для получения результата используют калибровочную кривую, построенную по стандартным образцам молекулярной массы.
6.4 Блок ввода пробы (инжектор)
Блок ввода пробы должен иметь петлю для ввода требуемого объема пробы, а также должен обеспечивать возможность хранения пробы и ее ввод в хроматографическую систему с минимальным размыванием зоны хроматографического пика и скачком давления.
Для поддержания стабильности скорости потока блок ввода пробы должен быть снабжен терморегулятором или прецизионным кондиционером воздуха.
6.5 Хроматографические колонки
6.5.1 Хроматографические колонки предназначены для разделения молекул образца по их размерам (молекулярным массам). Обычно они представляют собой полые трубки из нержавеющей стали, заполненные пористым материалом и снабженные фильтрами и концевыми фитингами. Ограничений по длине колонки, ее диаметру или размерам частиц материала наполнителя не устанавливают.
6.5.2 Число теоретических тарелок N хроматографической колонки (или их серии) рассчитывают по хроматографическому пику низкомолекулярного соединения, например этилбензола (см. рисунок 2), по формулам (6) или (7).
N = 5,55·(te/W1/2)2, (6)
где te - время выхода, соответствующее максимуму хроматографического пика, мин:
W1/2 - ширина хроматографического пика на половине его высоты, мин.
N = 16·(te/W)2, (7)
где W - расстояние между точками пересечения двух касательных к сторонам хроматографического пика с базовой линией, мин.
Требования по необходимому числу теоретических тарелок приведены в ГОСТ Р 57268.3 и ГОСТ Р 57268.4.
6.5.3 Разрешение хроматографической колонки (или их серии) R рассчитывают по формуле (8) с помощью калибровочной кривой (см. 9.1) и стандартного образца молекулярной массы (см. 5.3 и рисунок 3) с узким молекулярно-массовым распределением, характеризующегося временем выхода рядом с вершиной хроматографического пика образца.
, (8)
где D - наклон калибровочной кривой в точке, соответствующей положению вершины хроматографического пика образца, мин-1;
WSTD - ширина хроматографического пика у базовой линии стандартного образца молекулярной массы, мин.
Требования по разрешению хроматографических колонок приведены в ГОСТ Р 57268.3 и ГОСТ Р 57268.4.
t - время выхода, мин; Y - сигнал детектора;
1 - момент ввода пробы
Рисунок 2 - Эксклюзионная хроматограмма
низкомолекулярного вещества
t - время выхода, мин; Y - сигнал детектора;
1 - момент ввода пробы
Рисунок 3 - Эксклюзионная хроматограмма стандартного образца
с узким молекулярно-массовым распределением
6.5.4 Коэффициент асимметрии хроматографической колонки (или их серии) AS по данным для хроматографического пика низкомолекулярного вещества, например этилбензола (см. рисунок 2), рассчитывают по формуле
, (9)
где a - ширина начальной половины хроматографического пика на 10% его высоты, мин;
b - ширина конечной половины хроматографического пика на 10% его высоты, мин.
Требования для коэффициента асимметрии хроматографических колонок приведены в ГОСТ Р 57268.3 и ГОСТ Р 57268.4.
6.6 Детектор
Детектор предназначен для непрерывного контроля концентрации полимера в подвижной фазе на выходе из колонок. Коммерчески доступными являются несколько типов концентрационных детекторов, например рефрактометрический детектор, фотометрический детектор в УФ и видимой областях спектра, инфракрасный детектор и флуоресцентный детектор. Для проведения испытания методом ЭХ-ДРС детектор по рассеянию света присоединяют к системе для ЭХ напрямую.
Объем проточной ячейки должен быть достаточно мал, чтобы обеспечить узкое молекулярно-массовое распределение разделенных молекул, а также высокие значения числа теоретических тарелок и разрешения хроматографических колонок, рассчитываемые согласно 6.5.2 и 6.5.3.
Чувствительность детектора должна позволять обнаружить различия в значениях показателя преломления на уровне 10-8 или поглощения в ультрафиолетовой области спектра на уровне 10-4. Значение соотношения сигнал/шум при испытании типичных образцов должно быть не менее 200. При испытании образцов с очень широким молекулярно-массовым распределением или разбавленных растворов образцов полимеров сверхвысокой молекулярной массы допускается более низкое значение этого показателя. В этих случаях значение соотношения сигнал/шум должно быть не менее 20. Дрейф сигнала не должен превышать 10% высоты пика в час, при соответствующем уровне максимальной чувствительности. Требования к чувствительности детектора по рассеянию света не регламентированы, поскольку она зависит от типа детектора и условий эксперимента.
Примечание - Многие сополимеры имеют различный молекулярный состав, что может приводить к трудностям при использовании таких детекторов, как рефрактометрический, ультрафиолетовый или детектор по рассеянию света. По причине относительного характера методов, описанных в ГОСТ Р 57268.2, ГОСТ Р 57268.3 и ГОСТ Р 57268.4, они применимы для испытания подобных сополимеров. Вместе с тем, в соответствии с ГОСТ Р 57268.5 метод ЭХ-ДРС неприменим для испытания сополимеров с различным молекулярным составом. Более подробная информация о применении хроматографических методов приведена в A.1 (приложение A).
6.7 Соединительные трубки
Внутренний диаметр и длина соединительных трубок (с учетом фитингов), используемых для соединения блока ввода пробы и первой хроматографической колонки, колонок между собой и последней колонки с детектором, должны быть минимальными, чтобы избежать смешивания уже разделенных фракций и обеспечить требования метода согласно 6.5.1. Внутренний диаметр трубок, используемых между блоком ввода пробы и детектором, не должен превышать 0,05 см. При этом не следует использовать трубки слишком малого диаметра, чтобы избежать разрушения полимерной цепи и эффекта турбулентности в ячейке детектора.
6.8 Система контроля температуры
Температуры колонок, насосов, блока ввода пробы и соединительных трубок поддерживают постоянными в узком интервале значений согласно требованиям к этим компонентам в соответствующих подразделах. Температуру детектора необходимо контролировать для соответствия требованиям метода.
6.9 Устройство регистрации данных и графопостроитель (плоттер)
Записанная или построенная эксклюзионная хроматограмма должна быть достаточно четкой для обеспечения возможности обработки таких параметров, как высота пика, уровень базовой линии, дрейф сигнала и разрешение пиков.
6.10 Система обработки данных
Система обработки данных должна обеспечивать их сбор, построение калибровочных кривых, расчет необходимых молекулярных масс и молекулярно-массовых распределений, а также представление соответствующих данных и/или графиков. Требования к сбору данных, их обработке и оформлению указаны в соответствующей части серии стандартов.
Рекомендуется, чтобы система обработки данных позволяла получать хроматограмму в режиме реального времени и сохранять полученные данные для их последующей обработки.
6.11 Другие компоненты
Помимо указанных выше компонентов, при необходимости могут быть использованы защитный фильтр для хроматографической колонки, датчик давления, демпфер (гаситель пульсаций) и др.
Подписаться на обновления