Determining molecular weights for P(D,L)LA in THF – an internal validation

Aplikace | 2021 | KNAUERInstrumentace
GPC/SEC
Zaměření
Průmysl a chemie
Výrobce
KNAUER

Význam tématu


Biologicky odbouratelné polymery, jako poly(laktid) (PLA), přitahují pozornost díky udržitelnosti a alternativě k petrochemickým plastům. Měřitelné vlastnosti, zejména hmotnostní rozdělení (Mn, Mw a polydisperzita PD), ovlivňují mechanické a fyzikálně-chemické vlastnosti PLA. Vysoce přesná a robustní metoda stanovení těchto parametrů je klíčová pro kontrolu kvality, výzkum a průmyslovou aplikaci PLA.

Cíle a přehled studie


Cílem interní laboratorní validace bylo optimalizovat a vyhodnotit metodiku gelové permeační chromatografie (GPC) pro nízkomolekulární P(D,L)LA v THF s použitím univerzální kalibrace (UC) založené na Mark–Houwinkově vztahu. Pro srovnání byla zkoumána konvenční kalibrace (CC) vůči referenčním hodnotám získaným 1H-NMR.

Použitá metodika a instrumentace


Metodika zahrnovala:
  • Příprava vzorků: Rozpuštění PLA (20 mg) a PS standardů (1,5 mg/ml) v THF s přidáním butylované hydroxytoluenu (BHT) jako průtokového markeru.
  • GPC analýza: Isokratická eluční fáze THF, průtok 1 ml/min, teplota kolony 25 °C, objem injekce 20 µl.
  • Kalibrace: EasiCal PS standardy (580 Da až 6 570 kDa) pro univerzální kalibraci s Mark–Houwinkovými parametry pro PS a PLA.
Použitá instrumentace:
  • Vysokotlaké čerpadlo AZURA P6.1L HPG
  • Autosampler AZURA AS 6.1L
  • Refrakční detektor AZURA RID 2.1L
  • Termostat AZURA CT 2.1
  • Předkolona AppliChrom ABOA StyDiViBe (50×8 mm)
  • GPC kolona AppliChrom StyDiViBe (300×8 mm)
  • Software ClarityChrom 8.2.3 s rozšířením pro GPC/SEC

Hlavní výsledky a diskuse


  • Kalibrace: 14bodová univerzální kalibrace s pátým stupněm fit funkce (R2=0,9999).
  • Přesnost: UC odchylka od 1H-NMR hodnot: +3 % (Mn) a +1 % (Mw), CC: +44 % a +41 %.
  • Opakovatelnost: RSD 0,43 % (Mn) a 0,19 % (Mw).
  • Mezidenní přesnost: RSD 0,59 % (Mn) a 0,54 % (Mw) při přípravě vzorku třikrát.
  • Robustnost: Metoda stabilní vůči změnám teploty (±2 °C), průtoku (±0,2 ml/min), objemu injekce (10–30 µl) a koncentrace (0,3–3 mg/ml), s RSD < 1 %.

Přínosy a praktické využití metody


Robustní GPC metodika s univerzální kalibrací umožňuje přesné stanovení molárních hmotnostních parametrů nízkomolekulárního PLA v THF. Využití flow markeru BHT zajišťuje kompenzaci fluktuací průtoku, což je zásadní pro opakovatelné měření. Metoda vyhovuje normě ISO 13885-1 a je vhodná pro výzkumné i průmyslové QA/QC aplikace.

Budoucí trendy a možnosti využití


  • Integrace detekce pomocí multiúhlové laserové difrakce pro získání absolutních molárních hmotností.
  • Rozšíření aplikace na biologicky rozložitelné kopolymery a směsi.
  • Automatizace přípravy vzorků a zpracování dat pro vysokokapacitní analýzy.
  • Využití alternativních zelených rozpouštědel jako náhrady THF.

Závěr


Interní validace prokázala, že GPC s univerzální kalibrací poskytuje přesná a spolehlivá data o molárních hmotnostech PLA v THF. Metoda je reprodukovatelná, robustní a splňuje mezinárodní normy, což ji činí vhodnou pro kontrolu kvality a výzkum v oblasti biologicky odbouratelných polymerů.

Reference


  1. [1] Statista: Světová produkce plastů, 2019.
  2. [2] Benoit F. et al.: Journal of Polymer Science B, 1967, 5, 753.
  3. [3] Mori S.: Int. J. Polymer Analysis and Characterization, 1998, 4(6), 531–546.
  4. [4] ISO 13885-1, 2020: Gel permeation chromatography (GPC) – THF jako eluent.
  5. [5] Brandrup J., Immergut E.H.: Polymer Handbook, 3. vydání, Wiley, 1989.
  6. [6] Dorgan J. et al.: J. Polym. Sci. B Polym. Phys., 2005, 43, 3100–3111.
  7. [7] Bruessau R.: Macromol. Symp., 1996, 110, 15–32.
  8. [8] ISO 16014-1, 2013: Plastics – Metody stanovení molární hmotnosti GPC, část 1.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Determining molecular weights for P(D,L)LA in ethyl acetate – an internal validation
Size exclusion chromatography of polylactic acid in three different solvents
Green SEC/GPC – comparison of two calibrations in three different solvents
Optimizing molecular weight determination: A comprehensive guide to SEC/GPC