Politejsav molekulatömegének meghatározása

Ebben a bejegyzésben egy érdekes és jelentős információt adó méréstechnikáról a gélpermeációs kromatográf (GPC) mérésről és annak eredményéről írok. Célunk volt, hogy az általunk felhasznált valamennyi politejsav (PLA) alapanyagunkat széleskörűen minősítsük, amelynek egyik nélkülözhetetlen mérési módszere a GPC mérés. A mérésből megkaphatjuk a nagy molekulatömegű (M>2000 g/mol) polimerünk molekulatömegének eloszlását és a jellemző átlagos molekulatömeg értékeket is, amelyek ezt követően a polimer-feldolgozástechnikákkal hozhatóak szoros összefüggésbe.

A mérés lényege, hogy olyan gélkromatográfiás tölteteket alkalmazunk, amelyek olyan kisméretű (~10μm) szilikagél vagy pl. sztirol-divinil-benzol alapú polimer részecskékből állnak, amelyek széles mérettartományba eső pórusrendszerrel rendelkeznek. A vizsgálandó (polimer oldat) mintát ezen a különböző méretű pórusokkal rendelkező szemcséken áramoltatjuk keresztül (1.ábra).

1.ábra Gélpermeációs kromatográf mérés elve
[Forrás: Németh B.: Hiperelágazásos polisztirol előállítása sztirol és divinil-benzol karbokationos kopolimerizációjával környezetileg előnyös reakciókörülmények között. TDK dolgozat, ELTE. TTK, 2010.]

A molekulák egy része egyetlen pórusba sem fér bele azaz a szemcséből teljesen kizáródik. A minta ezen frakciója közvetlenül áthalad az oszlopon, és létrehozza az úgynevezett kromatogram első csúcsát. A minta egy másik frakcióját pl. olyan kisméretű molekulák alkotják, amelyek minden pórusba beférnek, vagyis az egész szemcsét átjárják. Ezek a vegyületek haladnak végig az oszlopon a leglassabban, így ezek a molekulák alkotják a kromatogram utolsó csúcsát. A közbenső méretű molekulák a pórusok egy részébe be tudnak hatolni, másik részébe nem. Ezek tehát az előző két esethez képest valamilyen közbenső sebességgel haladnak végig az oszlopon.

Ideális esetben a gélkromatográfiás elválasztás tehát kizárólag a molekulaméreten alapul. A folyadék-folyadék megoszlás vagy az adszorpció általában nem kívánatos jelenség, megfelelően kialakított rendszerekben nem is jön létre. A kereskedelmi forgalomban kapható gélkromatográfiás töltetek 102-108 molekulatömeg-tartományban alkalmasak elválasztásra. [Felhasznált forrás: Szakács H., Verga Cs., Nagy R.: Polimerek méréstechnikája. Pannon Egyetem (2012)].

Az egyik politejsav mintánkról készített GPC mérés eredményét a 2. ábra szemlélteti.

2.ábra PLA mintánk GPC mérésből kapott molkulatömeg eloszlása [Forrás: saját mérés]

A mérés során a PLA mintánkat kloroformban oldottuk fel.