W dobie dynamicznego rozwoju branży tworzyw sztucznych i zaawansowanych materiałów polimerowych, coraz większe znaczenie zyskują techniki analityczne umożliwiające dokładną i powtarzalną charakterystykę tych substancji. Jedną z kluczowych metod wykorzystywanych w tym zakresie jest chromatografia żelowa GPC (Gel Permeation Chromatography). Technika ta pozwala przede wszystkim na analizę masy cząsteczkowej polimerów i ocenę wskaźnika polidyspersyjności (PDI), a w przypadku zastosowania dodatkowych detektorów, także na wyznaczenie promienia żyracji oraz oszacowania struktury przestrzennej tworzywa.
W przeciwieństwie do wielu technik fizykochemicznych, GPC umożliwia bezpośrednią analizę rozkładu mas cząsteczkowych w próbce bez potrzeby jej degradacji czy modyfikacji chemicznej. W klasycznej konfiguracji, rozdział składników zachodzi w kolumnie wypełnionej porowatym żelem, gdzie cząsteczki są separowane wyłącznie na podstawie wielkości hydrodynamicznej – większe przechodzą szybciej, ponieważ nie wnikają do porów fazy stacjonarnej.
Rysunek 1: Schemat przedstawiający interakcję cząsteczek z porowatą kolumną.
Chromatografia żelowa znajduje szerokie zastosowanie w analizie m.in.:
-
folii, powłoki i laminatów (np. BOPP)
-
żywic (np. epoksydowych i akrylowych)
-
tworzyw termoplastycznych (np. PE, PP, PS, PVC, PET)
-
materiałów konstrukcyjnych (np. PA, POM, PC/ABS)
-
włókien (np. poliestrowych, poliamidowych, akrylowych)
Jak więc widać, technika ta jest powszechnie wykorzystywana w praktycznie każdej sferze szeroko pojętej branży tworzyw sztucznych. W kolejnej części artykułu, przybliżymy jakimi cechami powinien charakteryzować się chromatograf żelowy dostosowany do pracy w przemyśle polimerowym.
Wymagania wobec systemu GPC w praktyce przemysłowej
Z punktu widzenia użytkownika, system GPC powinien zapewniać wysoką precyzję i powtarzalność pomiarów, co jest kluczowe dla wiarygodnej analizy rozkładu masy cząsteczkowej. Niezwykle istotna jest również stabilność przepływu eluentu, ponieważ nawet niewielkie wahania mogą wpłynąć na elucję i dokładność wyników.
Ważna jest także kompatybilność z różnymi rozpuszczalnikami organicznymi, co pozwala dostosować metodę do właściwości analizowanych polimerów – jeśli stosowane są kolumny kompatybilne z różnymi eluentami, kluczowy jest też odpowiedni zawór wyboru kolumny oraz pewność, że po przepłukaniu systemu, całkowicie pozbędziemy się poprzedniego rozpuszczalnika. Jeśli pozostaną nawet śladowe ilości, może to uszkodzić kolumnę nieprzystosowaną do danego eluentu.
Modularność systemu stanowi dodatkowy atut, umożliwiając stopniową rozbudowę aparatury wraz ze wzrostem potrzeb analitycznych lub budżetu. Nie bez znaczenia jest także długowieczność urządzenia oraz łatwość jego serwisowania, co przekłada się na niższe koszty eksploatacji i większą dostępność systemu do pracy.
W praktyce oznacza to, że użytkownicy coraz częściej poszukują rozwiązań nie tylko precyzyjnych, ale też elastycznych i opłacalnych w długim okresie eksploatacji.
Systemy GPC firmy KNAUER – niezawodność i elastyczność dla przemysłu polimerowego
W odpowiedzi na te potrzeby, niemiecka firma KNAUER oferuje kompletne systemy GPC/SEC, bazujące na wieloletnim doświadczeniu w chromatografii cieczowej (HPLC). Konfiguracje te zostały zaprojektowane z myślą o maksymalnej niezawodności oraz możliwości dostosowania do indywidualnych wymagań użytkownika – od prostych układów jednozadaniowych, po rozbudowane systemy z wieloma detektorami.
Rysunek 2: System GPC marki Knauer
Jednym z najważniejszych atutów systemów KNAUER jest ich modularność. Użytkownik może rozpocząć od podstawowej konfiguracji zawierającej pompę, termostatowaną kolumnę i detektor RI, a następnie rozszerzyć zestaw o kolejne elementy, takie jak:
-
detektor UV/VIS – do monitorowania absorbujących domieszek
-
detektor wielokątowego rozpraszania światła (MALS) – do pomiaru bezwzględnej masy cząsteczkowej i promienia żyracji
-
autosampler
-
piec do kolumn
-
kolekcjoner frakcji
KNAUER znany jest na rynku z ponadprzeciętnej trwałości swoich podzespołów – niezależne laboratoria i jednostki badawcze podkreślają długowieczność pomp i zaworów, co ma kluczowe znaczenie przy pracy z agresywnymi rozpuszczalnikami organicznymi, takimi jak THF, DMF czy chloroform.
Dzięki precyzyjnej kontroli przepływu i temperatury, systemy KNAUER pozwalają zminimalizować rozrzut wyników i osiągać powtarzalność analiz na poziomie, który spełnia wymagania przemysłu farmaceutycznego czy materiałowego.
Dodatkowo, producent oferuje wydłużoną gwarancję, co czyni inwestycję w system GPC bardziej przewidywalną pod kątem kosztów eksploatacyjnych. Dla użytkownika oznacza to mniejsze ryzyko awarii i większą pewność działania w długim okresie.
Rozbudowane oprogramowanie ClarityChrom
Nad poprawnością prowadzonych analiz czuwa intuicyjne oprogramowanie Knauer ClarityChrom. Jest to rozbudowane narzędzie umożliwiające sprawne i precyzyjne sterowanie chromatografem GPC.
ClarityChrom umożliwia interaktywną i zautomatyzowaną analizę chromatografii żelowej (GPC), w tym łatwą kalibrację oraz generowanie szczegółowych raportów. Oprogramowanie a także upraszcza dostęp do danych analitycznych. Obsługiwane są metody kalibracji z użyciem standardów wąskich lub szerokich, z możliwością korekcji przepływu oraz kalibracji uniwersalnej. W widoku chromatogramu można łatwo porównać masy cząsteczkowe oraz skumulowany rozkład masy cząsteczkowej dzięki nakładaniu chromatogramów. Tabela wyników GPC przedstawia średnie masy cząsteczkowe wraz ze szczegółami dotyczącymi piku dla aktywnego sygnału.
Analiza GPC – inwestycja w jakość i rozwój
Decyzja o wdrożeniu systemu GPC to nie tylko kwestia parametrów technicznych, ale też inwestycja w jakość produktu, reputację marki i bezpieczeństwo procesów produkcyjnych. Z perspektywy działów R&D oraz kontroli jakości, dane o masie cząsteczkowej są nieodzowne przy:
-
opracowywaniu nowych formulacji
-
walidacji dostaw surowców
-
ocenie trwałości i starzenia materiałów
-
certyfikacji produktów finalnych
W tym kontekście wybór systemu chromatograficznego o wysokiej niezawodności i elastyczności – takiego jak systemy GPC KNAUER – umożliwia firmom optymalizację procesów oraz lepsze zarządzanie ryzykiem technologicznym.
Podsumowanie
Chromatografia GPC pozostaje kluczowym narzędziem analitycznym w nowoczesnej chemii polimerów. Wybór odpowiedniego systemu chromatograficznego ma bezpośredni wpływ nie tylko na jakość uzyskiwanych danych, ale także na wydajność i opłacalność produkcji. Systemy GPC firmy KNAUER, dzięki modularnej budowie, niezawodnym komponentom i wydłużonej gwarancji, stanowią solidne rozwiązanie zarówno dla laboratoriów przemysłowych, jak i jednostek badawczo-rozwojowych.
Jesteś zainteresowany systemem GPC? Skontaktuj się z nami!
