两亲聚合物的GPC测试中，如何选择合适的色谱柱

一、 色谱柱选择的核心原则

1. 流动相兼容性：色谱柱填料需耐受所用流动相（有机相 / 水相 / 混合相），防止填料溶胀、塌陷或降解。

2. 极性匹配：避免聚合物与填料表面发生不可逆吸附（两亲聚合物因兼具亲水 / 疏水基团，吸附风险更高）。

3. 分子量范围匹配：色谱柱的分离范围需覆盖待测聚合物的分子量区间，确保峰形对称、分离度良好。

二、 分场景色谱柱选择方案

1. 有机相体系（疏水嵌段占比高，如 PEG-b-PS、PEG-b-PtBA）

• 适用流动相：THF、氯仿、DMF 等有机溶剂

• 推荐色谱柱填料：聚苯乙烯 - 二乙烯基苯（PS-DVB）

  这是有机相 GPC 常用的填料，具有良好的有机溶剂耐受性，且表面疏水，与疏水嵌段相容性好，可避免吸附。

• 柱型与孔径选择

  聚合物分子量范围	色谱柱孔径	推荐柱型示例
  低分子量（10³–10⁵ Da）	10³ Å	PLgel 5 μm 10³ Å
  中高分子量（10⁴–10⁶ Da）	10⁴ Å	PLgel 5 μm 10⁴ Å
  宽分子量范围（10³–10⁶ Da）	混合孔径	PLgel 5 μm Mixed-C（适配多数两亲聚合物）

• 注意点：此类色谱柱严禁直接接触水相，否则 PS-DVB 填料会吸水塌陷，导致柱效下降。

2. 水相体系（亲水嵌段占比高，如 PEG-b-PAA、PEG-b-PVP）

• 适用流动相：水、磷酸盐缓冲液、含电解质的水溶液

• 推荐色谱柱填料：亲水性填料（避免疏水 PS-DVB 填料吸附亲水嵌段）

• 聚甲基丙烯酸酯（PMMA）：耐水相、耐酸碱，适合中性 / 弱极性亲水两亲聚合物。

• 羟基化硅胶 / 葡聚糖凝胶：适合强亲水性、带电荷的两亲聚合物（如含羧基、氨基的嵌段）。

• 柱型选择关键

• 需选择标注 **“水相专用"** 的色谱柱，如 Shodex OHpak 系列、Waters Ultrahydrogel 系列。

• 若聚合物带电荷，流动相中需添加电解质（如 0.1 mol/L NaCl），同时选择耐盐型水相柱，防止填料离子交换导致吸附。

• 注意点：水相柱需用流动相充分平衡，避免残留有机溶剂导致聚合物聚集。

3. 混合相体系（亲疏水嵌段比例均衡，难溶于单一溶剂）

• 适用流动相：THF - 水、DMF - 水等混合溶剂

• 推荐色谱柱填料：耐溶剂型亲水填料

  普通 PS-DVB 柱不耐水，普通水相柱不耐有机溶剂，需选择改性后的亲水填料，如交联 PMMA 柱（可耐受一定比例的有机溶剂，如 THF 含量≤50%）。

• 选择技巧：优先选择厂家标注 **“兼容有机 / 水混合相"** 的色谱柱，如 Agilent PL aquagel-OH 系列；若混合相有机溶剂比例过高，需提前咨询厂家确认柱耐受范围。

三、 额外选择技巧

1. 柱子串联使用：若聚合物分子量分布宽，可将不同孔径的同类型色谱柱串联（如 10³ Å + 10⁴ Å 柱），扩大分离范围，提升高 / 低分子量组分的分离度。

2. 柱温匹配：多数色谱柱耐受温度为 20–60℃，测试两亲聚合物时建议设为 30–40℃，降低流动相黏度，减少聚合物分子间聚集。

3. 预柱保护：在分析柱前串联同填料的预柱，可截留样品中的颗粒杂质，延长分析柱使用寿命。

四、 常见误区规避

• 误区 1：用有机相 PS-DVB 柱测试亲水两亲聚合物 → 导致聚合物吸附，峰形拖尾、保留时间异常延长。

• 误区 2：用水相柱测试高比例疏水的两亲聚合物 → 聚合物在水相中聚集，出现双峰或宽峰。

• 误区 3：忽视分子量范围 → 聚合物分子量超出柱分离范围，会出现 “死体积峰"（分子量过大）或 “全穿透峰"（分子量过小），无法准确计算分子量。