[发明专利]同步分析升温洗脱分级和凝胶渗透色谱的集成在线两维方法和装置

说明书

相关申请的交叉参考

【0001】本申请要求在2005年5月24日提交的美国临时专利申请序列号60/684,044的优先权，所述申请在此全部引入作为参考。

关于联邦政府赞助的研究或开发的声明

【0002】不适用。

技术领域

【0003】本发明涉及聚合物表征，更具体地，涉及使用分析升温洗脱分级(analytical temperature rising elution fractionation，aTREF)和快速凝胶渗透色谱(rapid gel permeation chromatography，rGPC)的组合对聚合物样品的化学组成分布和分子量分布进行同时分析。

背景技术

【0004】聚合物微结构的知识对于理解共混聚合物的潜在效用是至关重要的。聚合物微结构的分析一般依赖于能提供聚合物样品的化学组成、分子量和分子量分布(MW/MWD)数据的分析技术。

【0005】升温洗脱分级(TREF)根据聚合分子的可结晶性对其分离。TREF分离是两步骤过程，其中通过程序冷却装有惰性填料的柱，将溶解的聚合物样品沉积到该柱上。然后通过缓慢升高柱的温度同时用溶剂冲洗柱，将样品再次溶解到流动溶剂或流动相中。聚合物级分从柱洗脱出时的温度主要是样品中短链支化(SCB)程度、分子量和聚合物经历的热史的函数。取决于待分级的样品的量，TREF分析可在两种级别上进行。典型地，使用制备级或pTREF分析聚合物样品，以便在分级之后产生足够的样品以进行另外的聚合物微结构表征。分析级TREF或aTREF被认为是对pTREF的改进，因为这种技术需要更少的聚合物样品，并且聚合物样品的洗脱量可用在线检测器进行监控。然而，aTREF分析只提供聚合物微结构的有限信息。aTREF分析的一个局限是，aTREF不区分具有类似的熔点/洗脱温度但分子量、分子量分布、沿着分子量分布的SCB分布和沿着分子量分布的长链支化分布显著不同的聚合物。此外，从pTREF得到的信息不一定适用于aTREF，因为这两种方法中聚合物经历的热史不同。

【0006】凝胶渗透色谱(GPC)，也被称为尺寸排阻色谱(size-exclusion chromatography，SEC)，是表征聚合物样品的分子量或分子量分布(MW/MWD)的有用技术。通过将样品注射到装有多孔填料如交联的苯乙烯-二乙烯基苯共聚物(poly(styrene-co-divinylbenzene))凝胶，来完成分离。不希望受到理论约束，GPC分离是基于流体力学体积的差别。太大而不能进入填料中小孔的分子首先从柱中洗脱，而那些能进入小孔的分子需要更长的时间或更大的洗脱体积以从柱中洗脱。

【0007】聚合物微结构的常规表征需要来自TREF和GPC分析两者的信息。使用TREF和GPC两者进行聚合物微结构表征的主要障碍是，在使聚合物样品级分进行GPC分析之前需要对从TREF分离出的聚合物级分进行离线(脱机，offline)分析。聚合物样品的脱机处理是非常冗长的过程，所述处理首先通过pTREF分级、收集分级的样品然后通过GPC。对于聚合物样品而言，完成整个的pTREF运行及离线GPC分析通常需要两到三个月，这取决于被分析的各个热截止(individual thermal cutoffs analyzed)的数目。因此需要并行(concurrently)测定给定温度部分(slice)的化学组成和MW/MWD的快速和可靠的两维技术(two-dimensional technique)。

发明概述

【0008】本文所公开的是分析方法，其包括：基于可结晶性的差异分级聚合物样品，得到样品级分；和通过并行测定该样品级分的组成和分子量分布来表征该聚合物样品。分级可以跨温度梯度进行。分子量分布可通过尺寸排阻色谱测定。尺寸排阻色谱可以是快速凝胶渗透色谱。该方法可进一步包括在快速凝胶渗透色谱之前加热样品级分。该方法可进一步包括提供阀系统(valve scheme)，以完成组成和分子量分布的并行测定。该方法可进一步包括组成和分子量分布并行测定的计算机控制。组成和分子量分布的并行测定可包括运行具有分析升温洗脱分级(aTREF)和快速凝胶渗透色谱(rGPC)的同步(synchronized)性能的集成装置(intergrated device)。组成和分子量分布的并行测定可以是可用图形表示的在线和/或实时的过程。该图形可同时表示出聚合物组成、分子量和分子量分布的数据。