聚乳酸(PLA)高分子材料被广泛应用于许多产品，例如农业园林用膜、医疗器械和食品包装材料等。由于通用性强、可再生且能够生物降解，这种材料广受好评。

 

PLA结晶度和分子量是决定其通用性的重要因素。结晶度可影响聚合物溶解性，而聚合物必须能够溶解，才能使用体积排阻色谱(SEC)测定其分子量。

 

由于PLA相似的特征，可以使用助溶剂完全溶解聚合物并防止发生次级相互作用。要进行SEC表征，必须保证聚合物完全溶解，而且真正的SEC表征要求彻底避免聚合物与固定相之间或聚合物内部的相互作用。

 

案例一：已知分子量的聚乳酸

 

首先将PLA溶解在流动相中，然后使用APC系统和ACQUITY APC XT色谱柱进行分析。将不同浓度、不含稳定剂的四氢呋喃(THF)加入含戊烯稳定剂的氯仿，直至获得理想溶剂比例，使得PLA不仅可以完全溶解，而且不与色谱柱发生相互作用。

 

测试条件：以PS为标准品，采用XT450、XT125、XT45三柱串联的方式，柱温为60℃，流动相为流通池温度为60℃下测定

 

（选用PS作为标准品，做分子量校正曲线，用于测试PLA的分子量。为了确认此方法的可行性，选用市面上已知重均分子量为80000的PLA标准品作为测试样本，做方法验证。）

 

 

图1 配制20min的PLA样品 （重均分子量为7.95万，PDI为1.169）

 

从图1结果来看，选择分子量8万的PLA标准品，用上述方法测试出的重均分子量是79549，与理论值的偏差不到1%，因此可以用PS作为标准品的分子量较正曲线，用于PLA的分子量测试中。

 

 

图2  配制12h的PLA样品 （重均分子量为7.52万，PDI为1.231）

 

从图2结果来看，当PLA样品溶解12小时再用同样的方法测试重均分子量，其结果为75214，明显比理论值以及溶解1小时内测试的结果偏低，可能有降解发生。

 

因此，做PLA分子量测试时，需要现配现测，防止PLA降解。

 

（温度越高，降解程度越大，建议不超过60℃；溶解时间越长，降解程度越大，建议溶解不超过60min）

 

 

图3. 聚苯乙烯标准品校正曲线：剔除套件中2.3M和1.07M道尔顿校正点

 

 

表1.PLA样品的分子量

 

 

图4.PLA的色谱图

 

 

图5.PLA的分子量分布图

 

图3是分析ACQUITY APC聚苯乙烯高分子量校准套件(P/N 186007541)中的窄分子量聚苯乙烯标准品生成的校准曲线，其中，分子量最高的标准品因超出目标范围已被剔除。

 

本研究使用带GPC/SEC选项的Empower 3软件得到了PLA的相对分子量(表1)、色谱图(图4)和分子量分布曲线(图5)。表1反映了图5中的值。

 

这些SEC方法获得的分子量信息是聚合物分析的关键点：Mn代表数均分子量；Mw代表重均分子量；MP代表峰值分子量；Mz代表Z-平均分子量；Mw/Mn比值代表多分散性。

 

PLA的多分散指数(PDI)为2.23，证明其分子量分布范围较宽。典型聚合物的PDI值介于1~3之间：3表示多分散聚合物，1表示单分散聚合物。

 

案例二：重复性测试

 

RI 和 LS 色谱图将 6 次测得的数均分子质量 Mn、重均分子质量 Mw、多分散性系数 d 求取平均值，并根据多分散性系数 d 计算的相对标准偏差 RSD 见表2，重复性良好。

 

表2 重复性测试结果

 

PLA样品	Mn	Mw	Mz	d
1	23158	48632	62921	2.1
2	23619	49127	67046	2.08
3	23189	49393	68285	2.19
4	23737	49135	67509	2.07
5	22796	48328	66543	2.12
6	23771	50157	68932	2.21
RSD(%)	2.115

 

以客户提供未知分子量的PLA为测试样本：

 

 

图6 重复性测试的色谱图

 

从结果可是，对同一样品浓度的PLA样，进行重复进样，我们得到的计算结果相对标准偏差（RSD）均小于3%，其精密度良好，符合方法所需。

 

案例三：不同保存条件的聚乳酸

 

 

图7 不同储存条件的PLA测试的色谱图

 

对不同储存条件的同一个PLA样本，均配制0.6%浓度，进行APC的测试，高分子量部分有比较明显的拖尾，出现中分量的组分。

 

说明PLA样品不稳定，随着温度的升高以及空气接触，样品有构型构象的变化。

 

（注意：为保证PLA样本的稳定性，一定要将样品充氮气保护、冷冻储存）

 

来源：禾川化学官微

关键词： APC 聚乳酸 分子量检测