ISO 13885-1:2020

Gel permeation chromatography (GPC) — Part 1: Tetrahydrofuran (THF) as eluent

This document specifies the determination of the molar-mass distribution and the average molar mass values Mn (number average) and Mw (weight average) of polymers that are soluble in tetrahydrofuran (THF) by gel permeation chromatography (GPC). NOTE Also known as size exclusion chromatography (SEC). Even though the chromatograms obtained show good repeatability, it is possible that this method cannot be used with certain polymer types because of specific interactions (e.g. adsorption) within the sample/eluent/column system. The conditions specified in this document are not applicable to the GPC analysis of polymer samples with Mw values greater than 106 g/mol and/or of polymers with elution limits outside the calibration range (see 7.6 and Annex C). This document includes no correction method (e.g. for the elimination of peak broadening. If absolute molar-mass values are required, an absolute method (e.g. membrane osmometry for Mn or light scattering for Mw) can be used.

Chromatographie par perméation de gel (GPC) — Partie 1: Utilisation de tétrahydrofurane (THF) comme éluant

Le présent document spécifie la détermination de la distribution de masses molaires et des valeurs de masse molaire moyenne Mn (moyenne en nombre) et Mw (moyenne en masse) de polymères solubles dans le tétrahydrofurane (THF) par chromatographie de perméation de gel (GPC, de l’anglais «gel permeation chromatography »). NOTE Également appelée chromatographie d’exclusion stérique (SEC, de l’anglais «size exclusion chromatography »). Même si les chromatogrammes obtenus présentent une bonne répétabilité, il est possible que cette méthode ne puisse pas être utilisée avec certains types de polymères du fait d’interactions spécifiques (par exemple, adsorption) dans le système échantillon/éluant/colonne. Les conditions spécifiées dans le présent document ne sont pas applicables à l’analyse GPC d’échantillons de polymères présentant des valeurs Mw supérieures à 106 g/mol et/ou de polymères dont les limites d’élution se situent en dehors de la gamme d’étalonnage (voir 7.6 et Annexe C). Le présent document n’inclut pas de méthode de correction (par exemple, pour l’élimination d’un élargissement des pics). Si des valeurs absolues de masse molaire sont exigées, une méthode absolue (par exemple, osmométrie à membrane pour Mn ou diffusion de lumière pour Mw) peut être utilisée.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 07-Jul-2020
• ICS: 87.060.20 - Binders
• Technical Committee: ISO/TC 35/SC 16 - Chemical analysis
• Drafting Committee: ISO/TC 35/SC 16 - Chemical analysis
• Current Stage: 9060 - Close of review
• Completion Date: 04-Mar-2031

Relations

• Revises: ISO 13885-1:2008 - Binders for paints and varnishes — Gel permeation chromatography (GPC) — Part 1: Tetrahydrofuran (THF) as eluent
• Effective Date: 03-Jun-2017

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13885-1
Third edition
2020-07
Gel permeation chromatography
(GPC) —
Part 1:
Tetrahydrofuran (THF) as eluent
Chromatographie par perméation de gel (GPC) —
Partie 1: Utilisation de tétrahydrofurane (THF) comme éluant
Reference number
©
ISO 2020
© ISO 2020
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Email: [e-mail]
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2020 – All rights reserved

Contents Page
Foreword .v
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 1
4 Principle . 2
5 Apparatus . 2
5.1 Eluent supply . 2
5.2 Pump . 3
5.3 Injection system . 3
5.4 Separation columns . 3
5.5 Column temperature control . 5
5.6 Detector . 5
6 Reagents . 5
7 Calibration of the apparatus . 6
7.1 General . 6
7.2 Requirements for the calibration standards . 6
7.3 Preparation of the calibration solutions for injection . 7
7.4 Conditions for calibration runs . 7
7.5 Measurement of elution volume . 7
7.6 Plotting the calibration curve . 7
8 Sampling . 8
9 Preparation for the test . 8
9.1 Preparation of the injection solution . 8
9.2 Preparation of the apparatus . 9
10 Analytical parameters . 9
11 Data acquisition and evaluation . 9
11.1 General . 9
11.2 Calculation of the net chromatogram from the raw data .10
11.2.1 Determination of the baseline .10
11.2.2 Correction of the measured values and of the net chromatogram .10
11.2.3 Evaluation limits .10
11.3 Calculation of the average values .10
11.4 Calculation of the distribution curves .11
12 Precision .12
12.1 General .12
12.2 Repeatability .12
12.3 Reproducibility .12
13 Test report .13
13.1 General .13
13.2 General data on the equipment and settings .13
13.2.1 Data on the equipment used .13
13.2.2 Calibration .13
13.2.3 Evaluation .14
13.3 Special data on the sample .14
Annex A (informative) Conversion of experimental parameters for variant column sizes .16
Annex B (informative) Example of a data sheet for a polymer standard .17
Annex C (informative) Explanations .18
Bibliography .23
iv © ISO 2020 – All rights reserved

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular, the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/ directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
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This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 35, Paints and varnishes.
This third edition cancels and replaces the second edition (ISO 13885-1:2008), which has been
technically revised. The main changes compared to the previous edition are as follows:
— this document has been adapted to the actual state of the art, especially with regards to software
engineering;
— the scope has been revised;
— the definition for gel-permeation chromatography has been revised;
— the text has been revised editorially.
A list of all parts in the ISO 13885 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/ members .html.
INTERNATIONAL STANDARD ISO 13885-1:2020(E)
Gel permeation chromatography (GPC) —
Part 1:
Tetrahydrofuran (THF) as eluent
WARNING — This document can involve hazardous materials, operations or equipment. It
does not purport to address all of the safety problems, if any, associated with its use. It is the
responsibility of the user to establish appropriate safety and health practices and to ensure
compliance with any national regulatory conditions.
1 Scope
This document specifies the determination of the molar-mass distribution and the average molar mass
values M (number average) and M (weight average) of polymers that are soluble in tetrahydrofuran
n w
(THF) by gel permeation chromatography (GPC).
NOTE Also known as size exclusion chromatography (SEC).
Even though the chromatograms obtained show good repeatability, it is possible that this method
cannot be used with certain polymer types because of specific interactions (e.g. adsorption) within the
sample/eluent/column system.
The conditions specified in this document are not applicable to the GPC analysis of polymer samples
with M values greater than 10 g/mol and/or of polymers with elution limits outside the calibration
w
range (see 7.6 and Annex C).
This document includes no correction method (e.g. for the elimination of peak broadening. If absolute
molar-mass values are required, an absolute method (e.g. membrane osmometry for M or light
n
scattering for M ) can be used.
w
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
ISO 1513, Paints and varnishes — Examination and preparation of test samples
ISO 4618, Paints and varnishes — Terms and definitions
ISO 15528, Paints, varnishes and raw materials for paints and varnishes — Sampling
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the terms and definitions given in ISO 4618 and the following apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: available at http:// www .electropedia .org/
3.1
gel permeation chromatography
GPC
separation of molecules, mainly based on exclusion effects such as differences in the size and/or shape
of molecules (size exclusion chromatography) or in charge (ion exclusion chromatography)
3.2
system peak
signal peculiar to the gel permeation chromatography (3.1) using a refractive index detector
Note 1 to entry: These signals appear at the total penetration limit of the columns and are not part of the sample,
but of the overall system.
4 Principle
The dissolved (molecularly disperse) molecules of a polymer sample are fractionated on a porous
column material, with separation taking place according to the size of the molecule (or, more precisely,
the polymer coil size which forms in this eluent). Small molecules diffuse into the pores of the column
material more frequently and are therefore retarded more than large molecules. Thus, large molecules
are eluted earlier, small molecules later. Under the test conditions given, the elution volume is solely a
function of the coil size of the molecule.
The polymer content of a sample is determined, the sample is then diluted with eluent to give a
concentration of less than 5 g/l and an aliquot of the diluted sample is injected into the GPC system. The
concentration of the molecules eluted from the column is measured in order of decreasing coil size with
a concentration-sensitive detector (typically a differential refractometer). With the aid of a calibration
curve that has been determined for the particular GPC system, the relative molar-mass distribution, the
relative quantities M and M and the heterogeneity or polydispersity M /M are calculated from the
n w w n
chromatogram obtained.
5 Apparatus
The apparatus shall consist of the components shown in Figure 1, which are described below.
All the components which come into contact with the eluent or the sample solution shall be resistant
and shall not exhibit adsorption or memory effects in any form. The individual components of the GPC
apparatus, which in this case uses THF as eluent, shall be connected to capillary tubes made of high-
quality steel or titanium.
Figure 1 — Block diagram of a GPC apparatus
5.1 Eluent supply
The eluent reservoir shall adequately protect the eluent against external influences such as the
atmosphere and light, if necessary by means of a blanket of inert gas above the liquid level.
The eluent reservoir shall contain a sufficient quantity of the eluent to bring the apparatus to
equilibrium and to carry out several repeat analyses.
2 © ISO 2020 – All rights reserved

The eluent shall be degassed, either before it is introduced into the reservoir or by use of a device fitted
between the reservoir and the pump, to prevent malfunctions of the pump or the formation of bubbles
in the detector. The method of degassing used (e.g. bubble trap, online purging with helium, or vacuum
degassing) is open to choice.
5.2 Pump
The pump shall ensure that the eluent flow through the separation column is as smooth and pulse free
as possible. The flow rate shall be 1 ml/min (see Annex A). To fulfil these requirements, the pump shall
operate at optimum efficiency at this flow rate.
The flow rate of the pump used shall have a variation of max. 0,1 %.
5.3 Injection system
The injection system serves to introduce a given amount of the sample solution into the eluent stream
in a rapid and smooth fashion. This introduction may be carried out either manually or automatically.
If the introduction is carried out manually, ensure that the sample loop is filled completely with solvent
before loading with the sample.
Memory effects from the previous sample solution in the injection system shall be avoided by adequate
flushing.
5.4 Separation columns
The apparatus shall have one or more columns connected in series and packed with spherical porous
material, the diameter of the pores corresponding to the size of the polymer molecules being analysed.
The packing material typically consists of a styrene/divinylbenzene copolymer (S/DVB), produced by
a special polymerization process, which swells only slightly in the solvent and therefore cannot deform
under the pressure developed at the set flow rate.
In addition to these macroporous spherical S/DVB particles, packing materials based on other organic
monomers or on silicon dioxide (silica) are also used. The criterion for their use is that no adsorptive
interaction shall occur between their surface and the polymer molecules in the sample. Furthermore,
the sample being analysed shall not be changed, either chemically or structurally, within the
chromatographic system.
Certain polymers interact with the surface of the packing material (e.g. by adsorption) and other effects
can sometimes interfere with the GPC separation mechanism. Details of such effects and notes on
possible remedies are discussed in Annex C. If it is intended to compare analyses of such polymers by
different laboratories, the laboratories shall agree on details of the test conditions that are not covered
by this document.
For good repeatability of test results, it is necessary to adhere to the minimum requirements specified
below with regard to peak broadening (expressed in terms of a number of theoretical plates) and
separation efficiency.
a) Number of theoretical plates
The number of theoretical plates, N, shall be determined, for the apparatus used per metre of
column used, from the peak width at half height (see Figure 2). Inject up to 20 µl of ethylbenzene
(mass concentration 1 g/l) on to the column (see Annex A) and evaluate the chromatogram obtained
under the same conditions as are used for analysing polymers, using Formula (1):
 
V
e
N =×55, 4   × (1)
 
WL
1/2
 
where
V is the elution volume at the peak maximum;
e
W is the peak width at half height (see Figure 2); the same units shall be used for V and W ;
1/2 e 1/2
L is the length of the column (column combination), in centimetres.
Express as the result the number of theoretical plates per metre of column length. To conform to the
requirements of this document, the column combination shall have at least 20 000 theoretical plates
per metre.
NOTE See Annex C for tailing and fronting (asymmetry) of the peak used to calculate the plate count.
Key
X elution volume
Y peak intensity
1 injection
V elution volume at the peak maximum
e
W peak width at the half maximum height of the peak
1/2
h maximum peak height
σ standard deviation
Figure 2 — Determination of the number of theoretical plates by the half-height method
b) Separation efficiency
To ensure adequate resolution, the log M versus the elution volume, V , calibration curve for the
10 e
column combination used shall not exceed a specified gradient. For the purposes of this document,
the relation given in Formula (2) shall apply to the area of the peak maximum for the polymer
sample under investigation:
VV−
e,M e, 10×M
()
x x
>60, (2)
A
c
where
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V is the elution volume for polystyrene of molar mass M , in cubic centimetres;
x
e,M
x
V is the elution volume for 10 times that molar mass, in cubic centimetres;
e,10×M
()
x
A is the cross-sectional area of the column, in square centimetres.
c
M is the molar mass, that shall be selected such that the peak maximum for the poly-
x
mer sample under investigation lies in approximately halfway between these two
elution volumes.
5.5 Column temperature control
Carry out the test at room temperature (15 °C to 35 °C) or at a higher temperature of max. 40 °C. The
temperature of the column shall not change by more than 1 °C during the analysis (see Annex C).
5.6 Detector
Use a differential refractometer detector. The cell volume shall not exceed 0,010 ml.
NOTE For the restriction to a single detector type, see Annex C.
If copolymer samples or polymer blends are analysed, ensure that all the components give a similar
response factor (ratio of detector signal to concentration of analyte in the eluate or, in the case of
the differential refractometer, specific refractive index increment dn/dc), i.e. the relationship of the
response factors k and k for components i and j respectively is as follows:
i j
k
i
02, ≤≤5 (3)
k
j
If the ratio of the response factors does not fall within this range in the analysis of a set of samples,
a different detector or suitable combination of detectors may be used. If it is intended to compare
the results obtained by different laboratories for such a set of samples, the type of detector shall be
agreed upon. If a different detector is used, the reasons for using it shall be stated in the test report. See
Annex C.
The detector response obtained using the injection amounts specified in this document shall, at the
lowest setting for electronic damping, exhibit a noise level of less than 1 % of the maximum height of
the polymer peak. As the noise level is influenced by variations in pressure, temperature and flow rate,
particularly in the differential refractometer, suitable measures are to be taken to maintain a constant
temperature and to damp out pulses.
The signals from the detector are recorded by means of an electronic data system (see Clause 11 for
details).
6 Reagents
The eluent shall consist of THF with the following specification:
THF >99,5 % (mass fraction)
Water <0,05 % (mass fraction)
Peroxide <0,005 % (mass fraction)
THF may be stabilized with 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol (BHT) (up to a maximum of 0,250 g/l) to
prevent the formation of peroxides.
The peroxide content of THF shall be checked before use (e.g. using test strips).
In exceptional cases, which shall be explained in the test report, it may be necessary to incorporate
further components in the THF eluent, up to a maximum of 10 g/l, to avoid interference with the
analysis of certain samples (see Annex C for details).
Discard the eluent used to condition the columns or to perform the analyses, and do not return it to the
eluent reservoir.
7 Calibration of the apparatus
7.1 General
The method is not an absolute one and requires calibration with commercially available unbranched
polystyrene standards that have been characterized by independent absolute methods. The results for
samples of polymers with different chemical structures are therefore only comparable within groups of
samples of the same type.
Calibrate the GPC apparatus with a series of unbranched polystyrene standards of narrow molar mass
distribution (see Annex C) and whose molar masses have been determined by independent, absolute
methods. The result is a calibration curve for the evaluation of GPC analyses of polystyrene samples.
If this calibration curve is used to analyse samples of other compositions, containing molecules with
[3]
other structures, the results shall be expressed as the “polystyrene molar mass equivalent” .
7.2 Requirements for the calibration standards
The molar-mass distribution of the standards shall be narrower than the limits given below as a
function of the molar mass at the peak maximum, M :
p
M < 2 000 g/mol M /M ≤ 1,2
p w n
2 000 g/mol ≤ M < 10 g/mol M /M ≤ 1,05
p w n
10 g/mol ≤ M M /M ≤ 1,2
p w n
The empirical peak-asymmetry factor for each chromatogram, calculated from the peak widths A and
B at half height before and after the perpendicular through the peak maximum, shall lie in the range
given by Formula (4).
A
=±10,,00 15 (4)
B
The widths A and B shall be determined from electronically acquired data on peaks defined by at least
60 measuring points.
The following minimum requirements shall be fulfilled in the characterization of each individual
polystyrene standard used for calibration:
a) at least one average molar mass value, M , M or M , shall be determined by an absolute method;
n w z
b) at least one method shall be used to determine the molar-mass distribution;
c) all the parameters involved in the method used shall be indicated;
d) the results and data for each batch analysed shall be presented in a comprehensible form for the user.
NOTE An example of a data sheet is given in Annex B.
If the calibration standards give a shoulder on either side of the peak, pre-peaks or a tailing peak, the
area represented by these anomalies shall be less than 2,0 % of the peak area, otherwise the calibration
standard shall be rejected.
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Hexylbenzene (M = 162 g/mol) shall be used as an addition to the series of polystyrene standards as the
standard with the lowest molar mass on the calibration curve.
If the calibration standards in the low-molar-mass range are separated such that the peaks of the
individual oligomers can be recognized, their actual molar mass, including the terminal groups, shall be
included in the calibration curve.
7.3 Preparation of the calibration solutions for injection
Shake the calibration standards in the eluent at ambient temperature and store at ambient temperature.
Filter the solutions manually through a 0,45 µm membrane filter. If the filter shows signs of blocking,
the solution is unsuitable for calibration purposes.
The solutions shall be used within 48 h.
Several calibration standards may be injected and analysed at the same time, as long as all the peaks
are separated down to the baseline.
The concentration of the individual calibration standards in the injection solution, as a function of the
molar mass measured at the peak maximum, M , shall be
p
M < 50 000 g/mol 1,0 g/l
p
50 000 g/mol ≤ M < 10 g/mol 0,5 g/l
p
10 g/mol ≤ M 0,1 g/l
p
The quantities injected on to the column shall be matched to the capacity of the column by adjusting the
injection volume and not the concentration. The injection volumes determined in accordance with the
requirements of Clause 10 shall be used both in calibration runs and in sample analyses.
7.4 Conditions for calibration runs
The conditions for a calibration run, with the exception of the concentration of the injection solutions,
shall be identical to those for the sample analyses.
7.5 Measurement of elution volume
The elution volume V shall be measured from the start of injection to the point on the baseline at which
e
the peak reaches its maximum height. In determining this point, a baseline drift of 5 % of the peak
height, measured from injection to after the system peaks, is acceptable. If the drift is greater or the
baseline is unsteady in the area of the peak, the analysis shall be repeated.
The elution volume can be measured and checked against an internal standard and, if necessary, a
linear correction can be made.
NOTE Sulphur or a system peak can be used as an internal standard.
7.6 Plotting the calibration curve
The calibration curve shall be plotted with log M as the ordinate and the elution volume, V , as the
10 p e
abscissa. At least two calibration points shall be measured per decade of molar mass and there shall be
at least five calibration points altogether. In the low-molar-mass range, the calibration curve shall be
extrapolated from the hexylbenzene peak to the system peaks.
In the high-molar-mass range, the peak of the first calibration standard eluted shall lie before the
high-molar-mass limit of the sample to be analysed, and the position of the exclusion limit shall be
determined.
The results of the calibration runs may be fed into a computer or recorded in the form of a table or in the
form of one or more regression curves. They shall be available at all times in the form of hard copy for
direct checking. Since the evaluation of the chromatograms involves their conversion into differential
distribution curves in which the reciprocal of the first derivative of the calibration curve is required
(see 11.4), the functional relationship log M = f (V or t ) shall be differentiable.
10 e R
To check how well the calibration curve thus produced fits the measurements, the percentage deviation
for each calibration point, given by
MM−
p,calibrationvalue p,calculated
×100
M
p,calibrationvalue
shall be plotted against V or t . From this graph, it can be assessed whether the positive or negative
e R
deviations are random along the V or t axis. The calibration curve fits which exhibit trends in the
e R
deviation plot over particular elution ranges are unsuitable. If such distributions of residuals cannot
be improved using the regression models (see Annex C) available in a laboratory, the results shall be
expected to contain greater errors and this shall be stated in the test report.
The test for the distribution of residuals need not be carried out on calibration curves obtained by
methods in which the measured points and those of the calibration curve automatically coincide, as
is the case with a connected series of straight lines and with uncompensated spline algorithms. With
these methods, other means shall be used to ensure that the calculated calibration curves contain no
physically impossible areas, e.g. relative extremea.
8 Sampling
Take a representative sample of the product to be tested, as specified in ISO 15528. Examine and
prepare each sample for testing, as specified in ISO 1513.
9 Preparation for the test
9.1 Preparation of the injection solution
Weigh an aliquot of the polymer sample and dissolve in the eluent (see Clause 6) from the reservoir of
the chromatograph in which it is to be analysed. Store the solution at ambient temperature.
The concentration of the injection solution is not an independent quantity. It depends on the total
volume of the column used, and the injection volume. See Clause 10 for details.
Shake the solution at ambient temperature to accelerate complete dissolution and homogenization; in
the case of samples with a mean molar mass of less than 700 000 g/mol, a magnetic stirrer may be used.
The use of ultrasound is not permitted because of the risk of polymer degradation. The use of heat should
preferably also be avoided (60 °C max). Exceptions (e.g. for PVC) shall be justified in the test report.
As a rule, polymer samples shall be weighed almost free of solvent. If the sample contains solvent and if
it is sensitive, the original solution may be used at its original concentration, or it shall be concentrated
carefully under vacuum at ambient temperature before weighing. The polymer content of the original
solution shall be determined separately; the method used shall be stated in the test report. If such
samples give overlapping solvent, system and polymer peaks, the evaluation shall be restricted to the
unaffected polymer area and the evaluation limit stated in the test report in terms of molar mass. When
several samples are analysed and compared, the evaluation limit selected shall be identical in each case.
Remove insoluble foreign matter (e.g. pigments, extenders and high-impact components) from the
injection solution by suitable methods (e.g. ultracentrifugation, filtration or membrane filtration). Even
if the solution appears clear to the eye, filtration through membrane filters with a pore size between
2 µm and 0,2 µm is always recommended. These operations as well as any precautions taken to ensure
that the concentration of the injection solution is maintained shall be recorded in the test report.
8 © ISO 2020 – All rights reserved

If the sample contains insoluble polymer particles (e.g. microgel) the test report shall expressly point
out that the GPC results refer only to the soluble components. The observations made shall be described.
The injection solutions shall be used within 48 h.
9.2 Preparation of the apparatus
The apparatus shall be operated under the conditions given in Clause 10. First, pump eluent through the
entire apparatus until the detector sensitivity required for the analysis falls below the noise level given
in 5.6 and the baseline condition specified in 7.5 can be expected to be maintained. At this point, the
analyses or, if necessary, the control analyses, may be carried out.
10 Analytical parameters
The concentration of the injection solution shall be 0,1 mg/ml to 5,0 mg/ml.
The injection volume shall be matched to the set of columns used and shall be not more than 100 µl per
(300 × 7,8) mm column; a total value of 250 µl shall not be exceeded (see Annex A).
With narrow molar mass distributions and high molar masses, the elution volume is very sensitive to
the quantity of polymer injected. If anomalous peak shapes are observed with a particular sample, the
concentration of the injection solution shall be repeatedly halved until the effective variation in the
calculated M value has been reduced to below 5 %.
w
If greater injection amounts are necessary for a particular polymer because of an unsuitable detector
response factor, this shall be mentioned in the test report.
Several injections shall be made for each sample. The number of injections made shall be stated in the
test report. The two last injections shall be evaluated individually and the results shall be presented
individually. Their position in the sequence of injections shall be evident.
When comparing analyses carried out by different laboratories are, injections shall be made from at
least two solutions that have been prepared separately.
Observations that indicate adsorptive interactions between the injected sample and the surface of the
column packing material as described in 5.4 shall be included in the test report.
11 Data acquisition and evaluation
11.1 General
The chromatogram shall be recorded by means of an electronic data acquisition system. Data shall be
stored starting at a point before the exclusion limit for the column system being used and continuing
until the curve returns to the baseline after elution of the last system peak.
The number of the measured points, which shall be equidistant, shall be at least 20 per molar mass decade
of the calibration curve used, and a peak that is to be evaluated shall include at least 25 such points.
The dynamic range of the detector signal between the smallest detectable value and the highest peak in
the chromatogram after subtraction of the baseline shall be at least 1:500.
The raw data obtained from the sample and calibration analyses shall be stored for at least one year to
permit re-evaluation, if necessary.
11.2 Calculation of the net chromatogram from the raw data
11.2.1 Determination of the baseline
The zero signal of the detector (baseline) shall be taken as a straight line between the zone preceding
the exclusion limit and that following the last system peak, i.e. zones in which no elution will take place
in an ideal GPC separation.
The baseline shall coincide with the detector signal in these zones for at least 10 % of the total analysis
time, otherwise the results shall be discarded. If deviations from the baseline thus determined can
be seen in this interval, the results shall also be rejected. The calculations themselves can be made at
points along the baseline that lie within this range on the baseline thus determined.
The plot of the difference between the i-th original measured point and the interpolated baseline point
at the same time between the low- and high-molar-mass cut-off is referred to in the following as the net
chromatogram.
11.2.2 Correction of the measured values and of the net chromatogram
An adjustment or correction of the original measured values or of the net chromatogram (e.g.
elimination of peak broadening, correction for concentration shifts) is not covered by this document.
Only smoothing measures, such as the averaging of not more than five adjacent points, or indirect
smoothing measures, such as are carried out in the interpolation of values for purposes of data
compression or in matching points and calibration curve matrices, shall be permissible. The necessary
compensatory calculations for a point shall be restricted to an interval of less than 0,25 log M units.
All such manipulations of data shall be recorded explicitly in the test report.
It is permissible to take the average of several results from repeat analyses or to take the mean
distribution curves in addition to the data in 13.3, g) (e.g. co-addition of the chromatograms or
averaging of the molar mass averages). The methods used shall be described in full and the standard
deviations determined and stated.
11.2.3 Evaluation limits
Before starting the analysis, determine the start of the system- or solvent peaks by injection of the
actually used mobile phase. Evaluate the chromatogram at the low-molar-mass end without the system-
or solvent peaks. This elution volume is the low-molar-mass evaluation limit; its value shall be stated in
the test report together with the corresponding molar mass read-off the calibration curve.
Chromatograms that exhibit tailing extending into the area of system peaks or solvent peaks cannot be
evaluated in the way specified in this document and shall be rejected.
11.3 Calculation of the average values
With the measured points spaced at intervals as specified in 11.1, the integrations normally required can
be replaced by summations and the curve of the chromatogram can be represented as a series of slices.
It is decided that the individual measured points shall be situated in the middle of each slice and that
the molar mass determined from the calibration curve at the i-th measured point shall apply to the
whole width of the i-th interval.
As the measured points are assumed to be equidistantly spaced, the interval width cancels out in all
the calculations shown below and the interval areas can be represented directly by the measured peak
heights h for the i-th interval.
i
10 © ISO 2020 – All rights reserved

The average molar masses shall be calculated using the Formula (5) to Formula (8):
n
h
∑ i
i=1
Number average, M : M = (5)
n
n
n
hM/
∑ ii
i=1
n
hM×
∑ ii
i=1
Weight average, M : M = (6)
w
w
n
h
∑ i
i=1
n
hM×
∑ ii
i=1
z-average, M : M = (7)
z
z
n
hM×
∑ ii
i=1
n
hM×
∑
ii
i=1
(z+1)-average, M : M = (8)
z+1
z+1
n
hM×
∑ ii
i=1
where
h is the height of the middle of the i-th interval;
i
M is the molar mass of the i-th interval.
i
The polydispersity factor D is defined as the ratio of M to M . As no correction is made for peak
w n
broadening, this value shall be designated by the subscript GPC, to be able to distinguish it from values
calculated from molar masses measured by absolute methods.
M is defined as the molar mass, M, at the slice at which the peak height, h, of the net chromatogram is
p
the greatest.
The repeatability of these average values is expressed either as the standard deviations of repeat
analyses or in terms of values obtained in the past for the GPC apparatus used.
There is no point in calculating the viscosity average, M , using Formula (9) unless the sample and
v
calibration polymers are chemically and structurally identical or unless the same Mark-Houwink
exponent, α, applies to both in the eluent used.
1/α
n
 a 
hM×
∑ ii
 
i=1
M = (9)
v
 
n
 
h
∑
i
 
i=1
11.4 Calculation of the distribution curves
The cumulative percentage mass fraction distribution curve S(M) is obtained by summing the
normalized interval areas. S(M) shall be taken as the sum of all areas between the low-molar-mass
evaluation limit and the point of intersection of the distribution curve and the abscissa, M , see
i
Formula (10):
n
hh+ /2
()
∑ jj−1
j=1
SM = ×100 (10)
()
i
n
h
∑
j
j=1
where j = 1 at the low-molar-mass end of the curve and j = n at the high-molar-mass end of the curve.
The form of the differential distribution curve, W(M), depends on the abscissa chosen. This plot of
relative frequency of molecules, W, versus log M requires the use of Formula (11) or Formula (12) to
calculate W from the net chromatogram with the abscissa V or t :
e R
h dV
 
i e
WMlog =−()1 ×× (11)
()
 
10 i
n
dlog M
 10 
h i
∑ j
j=1
or
h  dt 
i R
WMlog =−1 ×× (12)
() ()
 
10 i
n
dlog M
 
h i
∑
j
j=1
i.e. the normalized net chromatogram height is multiplied by the nega
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 13885-1
Troisième édition
2020-07
Chromatographie par perméation de
gel (GPC) —
Partie 1:
Utilisation de tétrahydrofurane (THF)
comme éluant
Gel permeation chromatography (GPC) —
Part 1: Tetrahydrofuran (THF) as eluent
Numéro de référence
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publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
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Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: [phone]
E-mail: [e-mail]
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
Sommaire Page
Avant-propos .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 1
4 Principe. 2
5 Appareillage . 2
5.1 Alimentation en éluant . 3
5.2 Pompe . 3
5.3 Système d’injection . 3
5.4 Colonnes de séparation . 3
5.5 Dispositif de régulation de la température de colonne . 5
5.6 Détecteur . 6
6 Réactifs . 6
7 Étalonnage de l’appareillage . 7
7.1 Généralités . 7
7.2 Exigences relatives aux étalons . 7
7.3 Préparation des solutions d’étalonnage pour injection . 8
7.4 Conditions des analyses d’étalonnage . 8
7.5 Mesurage du volume d’élution . 8
7.6 Traçage de la courbe d’étalonnage . 8
8 Échantillonnage .9
9 Préparation de l’essai . 9
9.1 Préparation de la solution d’injection . 9
9.2 Préparation de l’appareillage . 10
10 Paramètres analytiques . .10
11 Acquisition et évaluation des données .10
11.1 Généralités . 10
11.2 Calcul du chromatogramme net à partir des données brutes . 11
11.2.1 Détermination de la ligne de base . 11
11.2.2 Correction des valeurs mesurées et du chromatogramme net . 11
11.2.3 Limites d’évaluation . 11
11.3 Calcul des valeurs moyennes .12
11.4 Calcul des courbes de distribution . 13
12 Fidélité .13
12.1 Généralités . 13
12.2 Répétabilité . 13
12.3 Reproductibilité . 14
13 Rapport d’essai .14
13.1 Généralités . 14
13.2 Données générales concernant l’équipement et les réglages . 14
13.2.1 Données concernant l’équipement utilisé . 14
13.2.2 Étalonnage . 15
13.2.3 Évaluation . .15
13.3 Données particulières concernant l’échantillon . 15
Annexe A (informative) Conversion des paramètres expérimentaux pour des colonnes de
dimensions différentes .17
Annexe B (informative) Exemple de fiche technique d’un polymère étalon .19
Annexe C (informative) Explications .20
iii
Bibliographie .26
iv
Avant-propos
L’ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d’organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l’ISO). L’élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l’ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l’ISO participent également aux travaux.
L’ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (IEC) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/IEC, Partie 1. Il convient, en particulier de prendre note des différents
critères d’approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document
a été rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/IEC, Partie 2
(voir www.iso.org/directives).
L’attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l’objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L’ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l’élaboration du document sont indiqués dans l’Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l’ISO (voir www.iso.org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l’intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l’ISO liés à l’évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l’adhésion
de l’ISO aux principes de l’Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir www.iso.org/avant-propos.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 35, Peintures et vernis, sous-comité
SC 16, Analyse chimique.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 13885-1:2008), qui a fait l’objet
d’une révision technique. Les principales modifications par rapport à l’édition précédente sont les
suivantes:
— adaptation du présent document à l’état actuel de la technique, notamment en ce qui concerne
l’ingénierie logicielle;
— révision du domaine d’application;
— révision de la définition de la chromatographie par perméation de gel;
— révision rédactionnelle du texte.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 13885 se trouve sur le site web de l’ISO.
Il convient que l’utilisateur adresse tout retour d’information ou toute question concernant le présent
document à l’organisme national de normalisation de son pays. Une liste exhaustive desdits organismes
se trouve à l’adresse www.iso.org/fr/members.html.
v
NORME INTERNATIONALE ISO 13885-1:2020(F)
Chromatographie par perméation de gel (GPC) —
Partie 1:
Utilisation de tétrahydrofurane (THF) comme éluant
AVERTISSEMENT — Le présent document peut impliquer l’utilisation de matériaux et d’appareils
présentant des risques ou l’exécution d’opérations dangereuses. Il ne vise pas à traiter tous les
problèmes de sécurité qui sont, le cas échéant, liés à son utilisation. Il incombe à l’utilisateur de
la présente norme d’établir des pratiques appropriées en matière d’hygiène et de sécurité et de
s’assurer de la conformité à la réglementation nationale en vigueur.
1 Domaine d’application
Le présent document spécifie la détermination de la distribution de masses molaires et des valeurs de
masse molaire moyenne M (moyenne en nombre) et M (moyenne en masse) de polymères solubles
n w
dans le tétrahydrofurane (THF) par chromatographie de perméation de gel (GPC, de l’anglais «gel
permeation chromatography »).
NOTE Également appelée chromatographie d’exclusion stérique (SEC, de l’anglais «size exclusion
chromatography »).
Même si les chromatogrammes obtenus présentent une bonne répétabilité, il est possible que cette
méthode ne puisse pas être utilisée avec certains types de polymères du fait d’interactions spécifiques
(par exemple, adsorption) dans le système échantillon/éluant/colonne.
Les conditions spécifiées dans le présent document ne sont pas applicables à l’analyse GPC d’échantillons
de polymères présentant des valeurs M supérieures à 10 g/mol et/ou de polymères dont les limites
w
d’élution se situent en dehors de la gamme d’étalonnage (voir 7.6 et Annexe C).
Le présent document n’inclut pas de méthode de correction (par exemple, pour l’élimination d’un
élargissement des pics). Si des valeurs absolues de masse molaire sont exigées, une méthode absolue
(par exemple, osmométrie à membrane pour M ou diffusion de lumière pour M ) peut être utilisée.
n w
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s’applique (y compris les
éventuels amendements).
ISO 1513, Peintures et vernis — Examen et préparation des échantillons pour essai
ISO 4618, Peintures et vernis — Termes et définitions
ISO 15528, Peintures, vernis et matières premières pour peintures et vernis — Échantillonnage
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions de l’ISO 4618 ainsi que les suivants,
s’appliquent.
L’ISO et l’IEC tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l’adresse https:// www .iso .org/ obp
— IEC Electropedia: disponible à l’adresse https:// www .electropedia .org/
3.1
chromatographie par perméation de gel
GPC
séparation de molécules, principalement fondée sur des effets d’exclusion tels que les différences de taille
et/ou de forme des molécules (chromatographie d’exclusion stérique) ou de charge (chromatographie
d’exclusion ionique)
3.2
pic système
signal propre à la chromatographie par perméation de gel (3.1) employant un détecteur d’indice de
réfraction
Note 1 à l'article: Ces signaux apparaissent à la limite de pénétration totale des colonnes et n’appartiennent pas à
l’échantillon mais au système global.
4 Principe
Les molécules (de diverses masses molaires) dissoutes d’un échantillon de polymère sont fractionnées
sur un matériau poreux dans une colonne, la séparation se faisant en fonction de la taille de la
molécule (ou, plus précisément, selon la taille d’enroulement du polymère obtenue dans cet éluant). Les
petites molécules se diffusent dans les pores du matériau de la colonne plus fréquemment et sont donc
retardées par rapport aux grosses molécules. Les plus grosses molécules sont donc éluées en premier et
les petites molécules après. Dans les conditions d’essai spécifiées, le volume d’élution ne dépend que de
la taille d’enroulement de la molécule.
La teneur en polymère d’un échantillon est déterminée, puis l’échantillon est dilué dans l’éluant à une
concentration de moins de 5 g/l et une aliquote de l’échantillon dilué est injectée dans le système GPC.
La concentration des molécules qui sont éluées de la colonne est mesurée par ordre décroissant de
taille d’enroulement à l’aide d’un détecteur sensible à la concentration (généralement, un réfractomètre
différentiel). À partir d’une courbe d’étalonnage qui a été établie pour le système GPC donné et du
chromatogramme obtenu, la distribution relative de masses molaires, les grandeurs relatives M et M
n w
et l’hétérogénéité ou polydispersité M /M sont calculées.
w n
5 Appareillage
L’appareillage doit être constitué des composants présentés sur la Figure 1, lesquels sont décrits ci-
après.
Tous les composants en contact avec l’éluant ou la solution d’échantillon doivent être résistants et ne
doivent en aucun cas présenter d’effets d’adsorption ou d’effets mémoire. Les composants individuels
de l’appareillage de GPC, qui dans le cas présent utilise le THF comme éluant, doivent être raccordés à
des capillaires en acier ou titane de haute qualité.
Figure 1 — Schéma d’un appareillage de GPC
5.1 Alimentation en éluant
Le réservoir à éluant doit protéger convenablement l’éluant vis-à-vis des influences externes telles
que l’atmosphère et la lumière, si nécessaire à l’aide d’une couche de gaz inerte au-dessus du niveau du
liquide.
Le réservoir à éluant doit contenir une quantité suffisante d’éluant pour permettre à l’appareillage
d’atteindre l’équilibre et réaliser plusieurs analyses répétitives.
L’éluant doit être dégazé, soit avant son introduction dans le réservoir, soit au moyen d’un dispositif
intégré entre le réservoir et la pompe, afin d’éviter tout dysfonctionnement de la pompe ainsi que
la formation de bulles dans le détecteur. Le choix de la méthode de dégazage utilisée (par exemple,
barboteur, purge en ligne à l’hélium, ou dégazage sous vide) est laissé à discrétion.
5.2 Pompe
La pompe doit délivrer un débit d’éluant à travers la colonne de séparation aussi régulier et le moins
pulsatile que possible. Le débit doit être de 1 ml/min (voir Annexe A). Pour satisfaire à ces exigences, la
pompe doit fonctionner à efficience optimale à ce débit.
Le débit de la pompe utilisée doit présenter une variation d’au maximum 0,1 %.
5.3 Système d’injection
Le système d’injection sert à introduire une quantité donnée de la solution d’échantillon dans le flux
d’éluant de manière rapide et régulière. Cette introduction peut être effectuée soit manuellement, soit
automatiquement.
Si l’introduction est réalisée manuellement, veiller à ce que la boucle d’échantillonnage soit entièrement
remplie de solvant avant le chargement de l’échantillon.
Les effets mémoire de la précédente solution d’échantillon dans le système d’injection doivent être
évités par une purge adéquate.
5.4 Colonnes de séparation
L’appareillage doit comporter une ou plusieurs colonnes en série, remplies d’un matériau poreux
sphérique, le diamètre des pores correspondant à la taille des molécules polymères à analyser.
Le matériau de remplissage se compose généralement d’un copolymère styrène/divinylbenzène (S/
DVB), produit par un procédé de polymérisation spécial, qui ne gonfle que légèrement dans le solvant et
ne peut donc pas se déformer sous la pression engendrée au débit fixé.
Outre ces particules de copolymère S/DVB sphérique macroporeux, des matériaux de remplissage
à base d’autres monomères organiques ou de dioxyde de silicium (silice) sont également utilisés. Le
prérequis pour leur utilisation est qu’aucune interaction d’adsorption ne doit survenir entre leur
surface et les molécules polymères de l’échantillon. De plus, l’échantillon en cours d’analyse ne doit pas
être modifié, que ce soit chimiquement ou structurellement, dans le système chromatographique.
Certains polymères interagissent avec la surface du matériau de remplissage (par exemple, par
adsorption) et d’autres effets peuvent parfois interférer avec le mécanisme de séparation de la CPG.
Des précisions sur ces effets et des notes sur les possibles remèdes sont données à l’Annexe C. S’il est
envisagé de comparer des analyses de tels polymères menées par différents laboratoires, ces derniers
doivent convenir des détails des conditions d’essai qui ne sont pas couvertes par le présent document.
Pour une bonne répétabilité des résultats d’essai, il est nécessaire de satisfaire aux exigences minimales
spécifiées ci-après en ce qui concerne l’élargissement des pics (exprimées en termes de nombre de
plateaux théoriques) et l’efficacité de séparation.
a) Nombre de plateaux théoriques
Le nombre de plateaux théoriques, N, doit être déterminé, pour l’appareillage utilisé par mètre de
colonne utilisée, à partir de la largeur de pic à mi-hauteur (voir Figure 2). Injecter jusqu’à 20 µl
d’éthylbenzène (concentration massique de 1 g/l) dans la colonne (voir Annexe A) et évaluer
le chromatogramme obtenu dans les mêmes conditions que celles utilisées pour analyser les
polymères, à l’aide de la Formule (1):
 
V
e
N =×55, 4   × (1)
 
WL
1/2
 
où
V est le volume d’élution correspondant au sommet du pic;
e
W est la largeur de pic à mi-hauteur (voir Figure 2); les mêmes unités doivent être utilisées
1/2
pour V et W ;
e 1/2
L est la longueur de la colonne (de la combinaison de colonnes), en centimètres.
Déterminer le résultat, le nombre de plateaux théoriques par mètre de longueur de colonne.
Pour satisfaire aux exigences du présent document, la combinaison de colonnes doit avoir au
moins 20 000 plateaux théoriques par mètre.
NOTE Voir Annexe C en cas de front diffus ou de traînée (asymétrie) du pic utilisé pour calculer le nombre de
plateaux.
Légende
X volume d’élution
Y intensité du pic
1 injection
V volume d’élution correspondant au sommet du pic
e
W largeur de pic à mi-hauteur du pic
1/2
h hauteur maximale du pic
σ écart-type
Figure 2 — Détermination du nombre de plateaux théoriques par la méthode de la largeur de
pic à mi-hauteur
b) Efficacité de séparation
Pour garantir une résolution convenable, la courbe d’étalonnage log M en fonction du volume
d’élution, V de la combinaison de colonnes utilisée ne doit pas dépasser une pente spécifiée. Pour
e
les besoins du présent document, la relation de la Formule (2) doit s’appliquer à la zone du sommet
du pic de l’échantillon de polymère étudié:
VV−
e,M
e,()10×M
x
x
>60, (2)
A
c
où
V est le volume d’élution du polystyrène de masse molaire M , en centimètres cubes;
x
e,M
x
V est le volume d’élution de 10 fois cette masse molaire, en centimètres cubes;
e,1()0×M
x
A est l’aire de section de la colonne, exprimée en centimètres carrés;
c
M est la masse molaire, qui doit être retenue pour que le sommet du pic de l’échantillon de
x
polymère étudié se situe approximativement à mi-chemin entre ces deux volumes d’élution.
5.5 Dispositif de régulation de la température de colonne
Réaliser l’essai à température ambiante (entre 15 °C et 35 °C) ou à une température supérieure
d’au maximum 40 °C. La température de la colonne ne doit pas fluctuer de plus de 1 °C au cours de
l’analyse (voir Annexe C).
5.6 Détecteur
Utiliser un détecteur à réfractomètre différentiel. Le volume de la cellule ne doit pas dépasser 0,010 ml.
NOTE Voir Annexe C en ce qui concerne la restriction à un seul type de détecteur.
Si des échantillons de copolymère ou des mélanges de polymères sont analysés, veiller à ce que
tous les constituants donnent un facteur de réponse similaire (rapport du signal du détecteur sur la
concentration d’analyte dans l’éluat ou, dans le cas d’un réfractomètre différentiel, incrément d’indice
de réfraction spécifique dn/dc), c’est-à-dire veiller à ce que la relation des facteurs de réponse k et k
i j
des constituants i et j respectivement respecte:
k
i
02, ≤≤5 (3)
k
j
Si le rapport des facteurs de réponse ne s’inscrit pas dans cette plage lors de l’analyse d’une série
d’échantillons, un détecteur différent ou une combinaison appropriée de détecteurs peuvent être
utilisés. S’il est envisagé de comparer les résultats obtenus par différents laboratoires pour une telle
série d’échantillons, le type de détecteur doit être convenu. En cas d’utilisation d’un détecteur différent,
les motifs de cette utilisation doivent être consignés dans le rapport d’essai. Voir Annexe C.
La réponse du détecteur obtenue en injectant les quantités spécifiées dans le présent document doit,
au plus faible réglage d’amortissement électronique, présenter un niveau de bruit inférieur à 1 % de la
hauteur maximale du pic de polymère. Le niveau de bruit étant influencé par les variations de pression,
de température et de débit, notamment pour le réfractomètre différentiel, des mesures adaptées
doivent être prises pour maintenir une température constante et pour limiter les impulsions.
Les signaux du détecteur sont enregistrés au moyen d’un système d’acquisition de données
électronique (voir Article 11 pour de plus amples détails).
6 Réactifs
L’éluant doit être constitué de THF selon la spécification suivante:
HF > 99,5 % (fraction massique)
Eau < 0,05 % (fraction massique)
Peroxyde < 0,005 % (fraction massique)
Le THF peut être stabilisé avec du 2,6-di-tert-butyl-4-méthylphénol (BHT) (sans dépasser une teneur
maximale de 0,250 g/l) pour empêcher la formation de peroxydes.
La teneur en peroxydes du THF doit être vérifiée avant utilisation (par exemple, à l’aide de bandelettes
d’analyse).
Dans des cas exceptionnels, qui doivent être expliqués dans le rapport d’essai, il peut être nécessaire
d’incorporer d’autres constituants dans l’éluant de THF, sans dépasser une teneur maximale de 10 g/l,
pour éviter des interférences avec l’analyse de certains échantillons (voir Annexe C pour de plus amples
détails).
Mettre au rebut l’éluant utilisé pour conditionner les colonnes ou pour réaliser les analyses, et ne pas le
réintroduire dans le réservoir à éluant.
7 Étalonnage de l’appareillage
7.1 Généralités
La méthode n’est pas absolue et exige un étalonnage à l’aide d’étalons de polystyrène non ramifié
disponibles dans le commerce qui ont été caractérisés par des méthodes absolues indépendantes. Les
résultats des échantillons de polymères de différentes structures chimiques ne sont donc comparables
que dans des groupes d’échantillons du même type.
Étalonner l’appareillage de GPC avec une série d’étalons de polystyrène non ramifié présentant une
étroite distribution de masses molaires (voir Annexe C) et dont les masses molaires ont été déterminées
par des méthodes absolues indépendantes. Une courbe d’étalonnage pour l’évaluation des analyses
de GPC d’échantillons de polystyrène est ainsi obtenue. Si cette courbe d’étalonnage est utilisée pour
analyser des échantillons de composition différente, contenant des molécules de structure différente,
[3]
les résultats doivent être exprimés en «équivalent de masse molaire de polystyrène» .
7.2 Exigences relatives aux étalons
La distribution de masses molaires des étalons doit être plus étroite que les limites données ci-dessous
en fonction de la masse molaire correspondant au sommet du pic, M :
p
M < 2 000 g/mol M /M ≤ 1,2
p w n
2 000 g/mol ≤ M < 10 g/mol M /M ≤ 1,05
p w n
10 g/mol ≤ M M /M ≤ 1,2
p w n
Le facteur empirique d’asymétrie de pic pour chaque chromatogramme, calculé à partir des largeurs de
pic A et B à mi-hauteur avant et après la perpendiculaire passant par le sommet du pic, doit s’inscrire
dans la plage donnée par la Formule (4).
A
=±10,,00 15 (4)
B
Les largeurs A et B doivent être déterminées à partir des données acquises électroniquement sur des
pics définis par au moins 60 points de mesure.
Les exigences minimales suivantes doivent être satisfaites lors de la caractérisation de chaque étalon
de polystyrène utilisé pour l’étalonnage:
a) au moins une valeur de masse molaire moyenne, M , M ou M , doit être déterminée par une
n w z
méthode absolue;
b) au moins une méthode doit être utilisée pour déterminer la distribution de masses molaires;
c) tous les paramètres impliqués dans la méthode utilisée doivent être indiqués;
d) les résultats et les données de chaque lot analysé doivent être présentés sous une forme
compréhensible pour l’utilisateur.
NOTE Un exemple de fiche technique est donné à l’Annexe B.
Si les étalons montrent un épaulement sur l’un des deux côtés du pic, des pics préalables ou une traînée
du pic, l’aire représentée par ces anomalies doit être inférieure à 2,0 % de l’aire du pic. Dans le cas
contraire, l’étalon doit être écarté.
L’hexylbenzène (M = 162 g/mol) doit être utilisé en plus de la série d’étalons de polystyrène à titre
d’étalon à la plus faible masse molaire sur la courbe d’étalonnage.
Si les étalons dans la plage des faibles masses molaires sont séparés de sorte que les pics des oligomères
individuels peuvent être identifiés, leur masse molaire réelle, groupements terminaux inclus, doit être
prise en compte dans la courbe d’étalonnage.
7.3 Préparation des solutions d’étalonnage pour injection
Mélanger les étalons à l’éluant à température ambiante et conserver ces solutions à température
ambiante.
Filtrer les solutions manuellement à travers un filtre à membrane d’une porosité de 0,45 µm. Si des
signes de colmatage du filtre sont constatés, la solution est inadaptée aux fins de l’étalonnage.
Les solutions doivent être utilisées dans les 48 h.
Plusieurs étalons peuvent être injectés et analysés en même temps, sous réserve que tous les pics soient
bien résolus par retour à la ligne de base.
La concentration des différents étalons dans la solution d’injection, en fonction de la masse molaire
mesurée correspondant au sommet du pic, M , doit être
p
M < 50 000 g/mol 1,0 g/l
p
50 000 g/mol ≤ M < 10 g/mol 0,5 g/l
p
10 g/mol ≤ M 0,1 g/l
p
Les quantités injectées dans la colonne doivent être adaptées à la capacité de la colonne en jouant sur le
volume d’injection et non pas sur la concentration. Les volumes d’injection déterminés conformément
aux exigences de l’Article 10 doivent être utilisés pour les analyses d’étalonnage et pour les analyses
d’échantillons.
7.4 Conditions des analyses d’étalonnage
Les conditions d’une analyse d’étalonnage, à l’exception de la concentration des solutions d’injection,
doivent être identiques à celles des analyses d’échantillons.
7.5 Mesurage du volume d’élution
Le volume d’élution V doit être mesuré du début de l’injection jusqu’au point sur la ligne de base
e
correspondant au sommet du pic. Pour la détermination de ce point, une dérive de ligne de base de 5 %
de la hauteur de pic, mesurée entre l’injection et la fin des pics système, est acceptable. Si la dérive est
plus importante ou si la ligne de base est instable dans la zone du pic, l’analyse doit être recommencée.
Le volume d’élution peut être mesuré et vérifié par rapport à un étalon interne et, si nécessaire, une
correction linéaire peut être réalisée.
NOTE Le soufre ou un pic système peut être utilisé à titre d’étalon interne.
7.6 Traçage de la courbe d’étalonnage
La courbe d’étalonnage doit être tracée avec log M en ordonnée et le volume d’élution, V , en abscisse.
10 p e
Au moins deux points d’étalonnage doivent être mesurés par dizaine de masse molaire et la courbe
doit être établie à partir d’au moins cinq points d’étalonnage en tout. Dans la plage des faibles masses
molaires, la courbe d’étalonnage doit être extrapolée du pic de l’hexylbenzène jusqu’aux pics système.
Dans la plage des masses molaires élevées, le pic du premier étalon élué doit se situer avant la limite
de masse molaire élevée de l’échantillon à analyser, et la position de la limite d’exclusion doit être
déterminée.
Les résultats des analyses d’étalonnage peuvent être transmis à un ordinateur ou enregistrés sous
la forme d’un tableau ou sous la forme d’une ou de plusieurs courbes de régression. Ils doivent être
disponibles à tout moment au format papier pour permettre une vérification directe. L’évaluation des
chromatogrammes impliquant leur conversion en courbes de distribution différentielle dans lesquelles
la fonction inverse de la dérivée première de la courbe d’étalonnage est requise (voir 11.4), la relation
fonctionnelle log M = f (V ou t ) doit être différentiable.
10 e R
Afin d’évaluer le degré de régression de la courbe d’étalonnage ainsi produite par rapport aux mesures,
le pourcentage d’écart de chaque point d’étalonnage, donné par
MM−
p,valeur d'étalonnage p,calculée
×1000
M
p,valeur d'étalonnage
doit être tracé en fonction de V ou de t . À partir de ce graphique, il peut être évalué si les écarts positifs
e R
ou négatifs sont ou non aléatoires le long de l’axe V ou t . Les régressions de courbe d’étalonnage
e R
qui présentent des tendances sur le tracé des écarts sur des plages d’élution données ne sont pas
convenables. Si de telles distributions de résidus ne peuvent pas être améliorées au moyen des modèles
de régression (voir Annexe C) disponibles dans un laboratoire, il doit être présumé que les résultats
contiennent des erreurs plus importantes et cela doit être indiqué dans le rapport d’essai.
L’analyse de la distribution de résidus peut ne pas être réalisée sur les courbes d’étalonnage obtenues
par des méthodes dans lesquelles les points de mesure et les points de la courbe d’étalonnage
coïncident automatiquement, comme c’est le cas avec une série de segments rectilignes reliés et avec
des algorithmes de courbe spline non compensée. Avec ces méthodes, d’autres moyens doivent être
utilisés pour garantir que les courbes d’étalonnage calculées ne contiennent aucune zone physiquement
impossible, par exemple des valeurs extrêmes relatives.
8 Échantillonnage
Prélever un échantillon représentatif du produit à soumettre à essai, comme spécifié dans l’ISO 15528.
Examiner et préparer chaque échantillon pour l’essai, comme spécifié dans l’ISO 1513.
9 Préparation de l’essai
9.1 Préparation de la solution d’injection
Peser une aliquote de l’échantillon de polymère et la dissoudre dans l’éluant (voir Article 6) provenant
du réservoir du chromatographe utilisé pour l’analyser. Conserver la solution à température ambiante.
La concentration de la solution d’injection n’est pas une grandeur indépendante. Elle dépend du volume
total de la colonne utilisée et du volume d’injection. Voir Article 10 pour de plus amples détails.
Agiter la solution à température ambiante pour accélérer la dissolution complète et l’homogénéisation;
pour des échantillons de masse molaire moyenne inférieure à 700 000 g/mol, un agitateur magnétique
peut être utilisé. Le recours aux ultrasons n’est pas permis à cause du risque de dégradation
des polymères. Il convient de préférence d’éviter également de chauffer la solution (60 °C max).
Les exceptions faites (par exemple, pour le PVC) doivent être justifiées dans le rapport d’essai.
Pour la pesée des échantillons de polymère, ceux-ci doivent en principe être quasi exempts de solvant.
Si l’échantillon contient un solvant et qu’il est sensible, la solution d’origine peut être utilisée à sa
concentration d’origine, ou doit être soigneusement concentrée sous vide à température ambiante avant
la pesée. La teneur en polymère de la solution d’origine doit être déterminée séparément; la méthode
utilisée doit être indiquée dans le rapport d’essai. Si, pour de tels échantillons, les pics du solvant, du
système et des polymères se chevauchent, l’évaluation doit être limitée à la zone de polymères non
affectée et la limite d’évaluation de masse molaire doit être indiquée dans le rapport d’essai. Lorsque
plusieurs échantillons sont analysés et comparés, la limite d’évaluation retenue doit être la même pour
chaque cas.
Éliminer les corps étrangers insolubles (par exemple, pigments, charges et composés de résistance élevée
au choc) de la solution d’injection à l’aide de méthodes appropriées (par exemple, ultracentrifugation,
filtration ou filtration sur membrane). Même si la solution semble limpide à l’œil nu, une filtration sur
des filtres à membrane d’une porosité comprise entre 2 µm et 0,2 µm est toujours recommandée. Ces
opérations, ainsi que toutes les mesures de précaution prises pour garantir que la concentration de la
solution d’injection est préservée, doivent être enregistrées dans le rapport d’essai.
Si l’échantillon contient des particules polymères insolubles (par exemple, microgel), le rapport d’essai
doit explicitement mentionner que les résultats de GPC ne se rapportent qu’aux composés solubles.
Les observations expérimentales doivent être décrites.
Les solutions d’injection doivent être utilisées dans les 48 h.
9.2 Préparation de l’appareillage
L’appareillage doit être mis en œuvre dans les conditions indiquées à l’Article 10. Pomper tout d’abord
l’éluant et le faire circuler dans tout l’appareillage jusqu’à ce que la sensibilité du détecteur requise pour
l’analyse chute sous le niveau de bruit indiqué en 5.6 et que la condition de ligne de base spécifiée en 7.5
puisse être présumée maintenue. Dès lors, les analyses ou, si nécessaire, les analyses de témoin peuvent
être réalisées.
10 Paramètres analytiques
La concentration de la solution d’injection doit être comprise entre 0,1 mg/ml et 5,0 mg/ml.
Le volume d’injection doit être adapté à la série de colonnes utilisée et ne doit pas dépasser 100 µl
par (300 × 7,8) mm de colonne; un volume total de 250 µl ne doit pas être dépassé (voir Annexe A).
Pour des distributions étroites de masses molaires et des masses molaires élevées, le volume d’élution
est très sensible à la quantité de polymère injectée. Si des formes anormales de pic sont observées pour
un échantillon donné, la concentration de la solution d’injection doit être divisée de moitié de manière
répétée jusqu’à ce que la variation effective de la valeur M calculée soit réduite à moins de 5 %.
w
Si des quantités d’injection plus importantes sont nécessaires pour un polymère donné en raison d’un
facteur de réponse inadapté du détecteur, cela doit être mentionné dans le rapport d’essai.
Plusieurs injections doivent être réalisées pour chaque échantillon. Le nombre d’injections réalisées
doit être indiqué dans le rapport d’essai. Les deux dernières injections doivent être évaluées
individuellement et les résultats doivent être consignés individuellement. Leur position dans la série
d’injections doit être explicite.
Dans le cadre d’une comparaison d’analyses réalisées par différents laboratoires, les injections doivent
être effectuées à partir d’au moins deux solutions préparées séparément.
Les observations qui indiquent des interactions d’adsorption entre l’échantillon injecté et la surface du
matériau de remplissage de la colonne comme décrit en 5.4 doivent être consignées dans le rapport
d’essai.
11 Acquisition et évaluation des données
11.1 Généralités
Le chromatogramme doit être enregistré au moyen d’un système d’acquisition de données électronique.
L’enregistrement des données doit commencer avant la limite d’exclusion du système de colonne utilisé
et se poursuivre jusqu’à ce que la courbe revienne à la ligne de base après élution du dernier pic système.
Le nombre de points de mesure, lesquels doivent être équidistants, doit être d’au moins 20 par dizaine
de masse molaire de la courbe d’étalonnage utilisée, et un pic devant être évalué doit comporter au
moins 25 points de mesure.
La gamme dynamique du signal du détecteur entre la plus faible valeur pouvant être détectée et le pic
le plus haut sur le chromatogramme après soustraction de la ligne de base doit être d’au moins 1:500.
Les données brutes obtenues des analyses d’étalonnage et d’échantillon doivent être conservées
pendant au moins un an afin de permettre une réévaluation, si nécessaire.
11.2 Calcul du chromatogramme net à partir des données brutes
11.2.1 Détermination de la ligne de base
Le zéro du détecteur (ligne de base) doit être défini comme une ligne droite entre la zone précédant la
limite d’exclusion et celle suivant le dernier pic système, c’est-à-dire les zones dans lesquelles aucune
élution n’a lieu dans une séparation idéale de GPC.
La ligne de base doit coïncider avec le signal du détecteur dans ces zones pendant au moins 10 % de
la durée totale de l’analyse. Dans le cas contraire, les résultats doivent être écartés. Si des écarts par
rapport à la ligne de base ainsi déterminée peuvent être observés dans cet intervalle, les résultats
doivent également être écartés. Les calculs à proprement parler peuvent être réalisés à des points le
long de la ligne de base qui se situent dans cette plage sur la ligne de base ainsi déterminée.
ème
Le tracé de la différence entre le i point de mesure d’origine et le point de ligne de base interpolé au
même instant entre les limites de masses molaires faible et élevée est appelé ci-après chromatogramme
net.
11.2.2 Correction des valeurs mesurées et du chromatogramme net
Le présent document ne traite pas de l’ajustement ou de la correction des valeurs mesurées d’origine ou
du chromatogramme net (par exemple, élimination d’un élargissement des pics, correction des dérives
de concentration).
Seules des mesures de lissage, par exemple le moyennage de cinq points adjacents au plus, ou des
mesures de lissage indirect, telles que réalisées lors de l’interpolation de valeurs à des fins de
compression des données ou lors de la mise en correspondance de points et de matrices de courbe
d’étalonnage, doivent être autorisées. Les calculs compensatoires nécessaires pour un point doivent
...