中华人民共和国农业行业标准
NY/T 4899—2025
天然生胶平均分子量和分子量分布的测定凝胶渗透色谱法
Raw natural rubber—Determination of average molecular mass
and molecular-mass distribution by gel permeation chromatography (GPC)
2025-12-09 发布
2026-05-01 实施
中华人民共和国农业农村部发布
前言
起
草。
»
及其
的
—
符
研
究院
本文件主要起草人 :彭文凤、张福全、廖禄生、卢光、李一民、李玉攀、宋景清、杨芳、曾霞。
天然生胶平均分子量和分子量分布的测定凝胶渗透色谱法
警示— 使用本文件的人员需有正规实验室工作的实践经验. 本文件并未指出所有可能的安全问题. 使用者有责任采取适当的安全和健康措施 ,并保证符合国家有关法规规定的条件.
1 范围
本文件描述了溶解于四氢呋喃的天然生胶平均分子量和分子量分布的测定方法。 本文件还包括一种
本文件适用于天然生胶平均分子量和分子量分布的测定。
注 :本方法使用一组聚苯乙烯标准样品进行校正 ,平均分子量及分子量分布由校正曲线计算得到。 因此 ,本方法为一
种相对的方法。
2 规范性引用文件
下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。 其中 ,注日期的引用文件 ,仅该日期对应的版本适用于本文件 ; 不注日期的引用文件 , 其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 37498 天然生胶技术分级橡胶(TSR)凝胶含量的测定
3 术语和定义
本文件没有需要界定的术语和定义。
4 原理
质。滤液使用凝胶渗透色谱法测定分子量。 根据色谱图可以计算出数均分子量(Mn)、重均分子量(Mw)
5 试剂
5 .1 2 ,6__二叔丁基对甲酚(BHT,CAS:128__37__0)
质量分数不应低于 99 .5% ,分析纯。
5 .2 四氢呋喃(THF,CAS:109__99__9)
分析纯或色谱纯 ,质量分数不应低于 99 .0%。
建议以色谱纯四氢呋喃为溶剂。
如果以分析纯四氢呋喃为溶剂 ,则应加入 0 .5%(相对于四氢呋喃的质量分数)2 , 6__二叔丁基对甲酚(5 .1)作抗氧剂。
注 :BHT保留性强并起到指示色谱图终点的作用。 BHT能使试验期间小幅变化得到更正 , 同时在色谱柱条件发生剧
烈变化时 ,也能起指示作用。
使用前 ,溶剂应使用聚四氟乙烯(PTFE)膜过滤器(6 .2)过滤。
5 .3 聚苯乙烯(CAS:9003__53__6)标准样品
重均分子量(Mw)应为 2×10 3 ~ 2 ×10 7。所用标准样品应包含受测样品的整个分子质量范围。 合适
的一组聚苯乙烯标准样品示例见表 1 ,Mp 为最高峰值处的分子量。
表 1 聚苯乙烯标准样品
6 仪器
6 .1 凝胶渗透色谱仪 :合适的配备了 6 .1 .1 ~ 6 .1 .7 中规定组件的高效液相色谱仪。
6 .1 .1 流动相瓶 :容量不低于 4 L,体积足够大以容纳足量的溶剂(见 5 .2)。一次完整的分析约需 3 L 的
溶剂。
注 :在试验期间补充溶剂会导致溶入的空气及溶解杂质发生量的改变 ,从而导致折光指数发生较大的变化。 一旦加入
新的溶剂 ,需要很长时间才能获得稳定的基线。
6 .1 .2 自动在线脱气系统 ,避免流动相产生气泡并确保进液量稳定。
6 .1 .3 温控泵/单元泵 : 保证在适当温度下具有足够的溶剂进样速度。 例如 , 35 ℃ 下进样速度为
1 .0 mL/min。
6 .1 .4 进样器 :最大进样量 200 μL。
6 .1 .5 色谱柱 :凝胶色谱柱 ,通常填装具有一系列孔径的交联聚苯乙烯凝胶刚性微球(用苯乙烯—二乙烯基苯聚合物制备)。
选用不同的色谱柱 ,能测定的分子量范围从 2×10 3 至大于 10 12。 只要在测定范围内能分离不同分子
量的聚合物且不受所用溶剂的不良影响 ,也可使用其他色谱柱填充物。
安装色谱柱到色谱仪时 ,应确保样品首先经过最大孔径的色谱柱淋洗 ,最后才经过最小孔径的色谱柱淋洗。
6 .1 .6 示差折光检测器(或其他类型检测器) :对所使用天然的生胶溶液有充分的响应。
6 .1 .7 数据处理单元 :用于计算所需的分子量和分子量分布。
6 .2 聚四氟乙烯(PTFE)膜过滤器 :孔径 0 .45 μm~ 1 .0 μm ,根据所用的色谱柱和实验室设备情况选用实际的孔径。
6 .3 注射器 :容量 100 μL和 200 μL(或更大容量)。
6 .4 涡旋振荡器 : 能控制在 0 r/min~ 200 r/min转速。
6 .5 自动进样器 :带有小瓶(最好使用棕色瓶)。可使用带有关联软件的自动进样器进样。
7 试验步骤
7 .1 溶剂准备
溶剂通过聚四氟乙烯(PTFE)膜过滤器(6 .2)过滤 ,并应在测试前 12 h完成。
若采用分析纯四氢呋喃作为溶剂 ,宜加入 1 g无水硫酸钠 ,静置 10 min以除去水分。
7 .2 凝胶渗透色谱仪的准备
选用合适的色谱柱 ,宜以 0 .6 mL/min的溶剂流速对色谱仪进行调节 ,直到获得稳定的基线。 色谱柱
7 .3 数据处理单元的准备
有必要降低噪音 ,可将测试进行组合 , 以使每一测定的时间片段为 1 s到 2 s。
7 .4 样品溶液的制备和注入
7 .4 .1 取约 0 .1 g干燥样品 , 加入容积为 30 mL 的螺口小瓶(最好为棕色) 中 , 然后加入 30 mL 溶剂(5 .2)。
7 .4 .2 室温下用涡旋振荡器(6 .4)轻微振动螺口瓶 1 min,然后在 37 ℃下保温 24 h。
样品溶液应遮光保存。 保温过程中可用物品遮住螺口瓶 ,或者直接使用棕色瓶。
7 .4 .3 用聚四氟乙烯(PTFE)膜过滤器(6 .2)过滤溶液 ,再用注射器(6 .3)吸取滤出液或将滤出液引入自动进样瓶中。
按 GB/T 37498 的规定测量凝胶含量 , 当样品凝胶含量大于 30%时 ,应增加过滤次数。
7 .4 .4 注入样品溶液并按正常的方式进行样品测定。
8 校正
8 .1 将聚苯乙烯标准样品(5 .3)溶解于制备好的溶剂(5 .2) 中 ,配成浓度为 0 .1 mg/mL 的溶液 ,供校正用。所用标准样品应包含受测样品的整个分子量范围。
增加峰宽。
8 .2 每个标准样品均进行一次测定 ,每次注入量 100 μL,读取峰的保留时间(tR)。
8 .3 用每个聚苯乙烯标准样品(5 .3)的保留时间对分子量作图。 一组聚苯乙烯标准样品的典型分子量校
复校正步骤。
图例仅为一组聚苯乙烯标准样品的典型分子量校正曲线 ,可适当减少标准样品的数量 ,但不应少于 8个标准样品
logMw
7
6
5
4
3
16 18 20 22 24 26 28 tR, min
标引序号说明 :
X — 保留时间(tR) ,单位为分钟(min) ;
Y —logMw。
图 1 一组聚苯乙烯标准样品的典型校正曲线
8 .4 色谱仪的软件使用校正曲线计算待测样品的参数。
9 结果表示
9 .1 如果试样溶液中 BHT 的保留时间与校正过程(见第 8 章)聚苯乙烯标准样品中的 BHT保留时间相
比 ,在 ±15 s范围内 ,则结果是理想的。 如果达不到 ,重复第 8 章步骤 ,重新绘制聚苯乙烯标准样品的典型
分子量校正曲线。
9 .2 对于每个样品溶液 ,都可从色谱仪自动获取如下参数 :
a) 重均分子量(Mw) ;
b) 数均分子量(Mn) ;
c) z均分子量(Mz) ;
d) 多分散性指数(PDI=Mw/Mn) ;
f) 分子量分数对保留时间的示意图。
9 .3 天然生胶样品的色谱图示例见图 2。
mv
6
5
4
3
2
1
0
14 16 18 20 22 24 26 tR, min
标引序号说明 :
X — 保留时间(tR) ,单位为分钟(min) ;
Y — 示差折光检测器响应信号 ,单位为毫伏(mV)。
图 2 天然生胶样品的色谱图示例
10 精密度
见附录 B。
1 1 试验报告
试验报告应包括以下内容 :
a) 本文件编号 ;
b) 识别样品所需的全部细节 ;
c) 所用检测器类型 ;
d) 试验的日期和地点 ;
e) 分子量分布图 ;
f) 重均分子量(Mw)、数均分子量(Mn)和多分散性指数( PDI=Mw/Mn)的值 ;
h) 试验期间出现的异常现象 ;
i) 不包括在本文件或引用文件中的任何操作 , 以及其他任何被视为可选的操作。
附录 A
(资料性)
以环己烷为溶剂和聚异戊二烯标准样品进行天然生胶的凝胶渗透色谱法分析
A.1 总则
对于不是经常进行试验的实验室和/或使用四氢呋喃时碰到水分问题时 ,建议使用本方法。
A.2 试验步骤
将样品溶于环己烷中(HPLC纯) ,按每 30 mL溶剂加入 120 mg的 2 ,6__二叔丁基甲基苯酚(BHT)对溶液进行稳定 ,BHT在试验中也起到内标物的作用。 将溶液在 30 ℃下停放 14 d,每天缓慢搅拌 1 h。 A.3 仪器
仪器由常规的凝胶渗透色谱系统组成 ,包括脱气机、泵系统、进样器、色谱柱、色谱柱温箱和检测器。
室温下 ,天然生胶溶液会阻塞凝胶渗透色谱仪的色谱柱 , 因此 ,有必要使用色谱柱温箱进行加热。 使
用环己烷时 ,色谱柱温箱的温度必须为 65 ℃ , 以避免由于环己烷溶剂非常低的极性造成的吸附现象。
为了分离聚异戊二烯长链 ,建议使用 20 μm 孔径的色谱柱。 因为天然生胶分子量分布非常宽(10 3 ~
1012 ) ,色谱柱需具有相当大的分离范围。
由于环己烷无需稳定 ,可以使用 220 nm 的紫外检测 ,这样就比折光率检测更灵敏。 建议样品浓度在
射检测器或黏度计以获得额外的支化信息这一项重要的天然橡胶参数。
A.4 校正
以环己烷为溶剂时 ,需用聚异戊二烯标准样品进行校正。
注 : 因为使用聚异戊二烯标准样品进行校正会导致分子量的高估(约为原值的 2 倍) , 因此 ,有必要进行普适校正或使用合成聚异戊二烯或天然聚异戊二烯的 Mark_Houwink 系数进行分子量转换。
聚异戊二烯标准完全溶解后 ,在 17 ℃下以 35 000 g 的离心力将溶液离心 1 h。通过称量干燥后的离
心残渣确定凝胶量。
将离心后的溶液稀释至 0 .2 mg/mL,静置 24 h,然后用孔径 1 μm 的一次性玻璃纤维过滤器过滤以除去微凝胶 ,再注入色谱柱。
附录 B (资料性)精密度
B.1 总则
2023 年根据 ISO 19983 组织了实验室间试验方案(ITP) ,评估了 1 型精密度。
有 3 家国内实验室参与了 ITP 的试验工作。 ITP采用 2 种天然生胶(样品 1、样品 2)。这些实验室在
表 B.1 列出了精密度结果。 采用 ISO 19983 所述的离群值剔除程序获得这些结果。
a) 重复性 :在正常和正确地操作本试验方法下 ,用标称相同材料的样品得到的 2 次试验平均值之差 ,平均每 20 次不多于 1 次超过表 B.1 所列的日内重复性。
b) 日间重复性 :在正常和正确地操作本试验方法下 ,用标称相同材料的样品得到的 2 次试验平均值之差 ,平均每 20 次不多于 1 次超过表 B.1 所列的日间重复性。
c) 再现性 :在正常和正确地操作本试验方法下 ,用标称相同材料的样品在 2 个实验室得到的 2 次独立测定的试验平均值之差 ,平均每 20 次不多于 1 次超过表 B.1 所列的再现性。
表 B.1 天然生胶重均分子量测定精密度数据
参考文献
[1 ] ISO 19983 Rubber—Determination of precision of testmethods
