ISO 13885-1:2008
(Main)Binders for paints and varnishes — Gel permeation chromatography (GPC) — Part 1: Tetrahydrofuran (THF) as eluent
Binders for paints and varnishes — Gel permeation chromatography (GPC) — Part 1: Tetrahydrofuran (THF) as eluent
ISO 13885-1:2008 describes the determination of the molar-mass distribution, number-average molar mass Mn and mass-average molar mass Mw of polymers that are soluble in THF (tetrahydrofuran) by gel permeation chromatography (GPC) [also known as size exclusion chromatography (SEC)]. It is possible that, in spite of the good repeatability obtained with this method, it cannot be used with certain polymer types because of specific interactions, such as adsorption within the sample/eluent/column system. The method is not an absolute one and requires calibration with commercially available unbranched-polystyrene standards that have been characterized by absolute methods. The results for samples of polymers other than polystyrene are therefore only comparable within groups of samples of the same type. The conditions specified in this part of ISO 13885 are not suitable for the GPC analysis of polymer samples with Mw values greater than 106. No correction methods, e.g. for the elimination of peak broadening, are included in this part of ISO 13885. If absolute molar-mass values are required, an absolute method, e.g. membrane osmometry for Mn or light scattering for Mw, must be used.
Liants pour peintures et vernis — Chromatographie par perméation de gel (GPC) — Partie 1: Utilisation de tétrahydrofurane (THF) comme éluant
General Information
Relations
Standards Content (Sample)
МЕЖДУНАРОДНЫЙ ISO
СТАНДАРТ 13885-1
Второе издание
2008-08-01
Пленкообразующие для красок и
лаков. Гельпроникающая
хроматография (GPC).
Часть 1.
Тетрагидрофуран (THF) как
растворитель для элюирования
Binders for paints and varnishes — Gel permeation chromatography
(GPC) —
Part 1:
Tetrahydrofuran (THF) as eluent
Ответственность за подготовку русской версии несёт GOST R
(Российская Федерация) в соответствии со статьёй 18.1 Устава ISO
Ссылочный номер
ISO 13885-1:2008(R)
©
ISO 2008
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 133885-1:2000(R)
Отказ от ответственности при работе в PDF
Настоящий файл PDF может содержать интегрированные шрифты. В соответствии с условиями лицензирования, принятыми
фирмой Adobe, этот файл можно распечатать или смотреть на экране, но его нельзя изменить, пока не будет получена
лицензия на установку интегрированных шрифтов в компьютере, на котором ведется редактирование. В случае загрузки
настоящего файла заинтересованные стороны принимают на себя ответственность за соблюдение лицензионных условий
фирмы Adobe. Центральный секретариат ISO не несет никакой ответственности в этом отношении.
Adobe - торговый знак Adobe Systems Incorporated.
Подробности, относящиеся к программным продуктам, использованным для создания настоящего файла PDF, можно найти в
рубрике General Info файла; параметры создания PDF оптимизированы для печати. Были приняты во внимание все меры
предосторожности с тем, чтобы обеспечить пригодность настоящего файла для использования комитетами – членами ISO. В
редких случаях возникновения проблемы, связанной со сказанным выше, просим информировать Центральный секретариат
по адресу, приведенному ниже.
ДОКУМЕНТ ЗАЩИЩЕН АВТОРСКИМ ПРАВОМ
© ISO 2008
Все права сохраняются. Если не указано иное, никакую часть настоящей публикации нельзя копировать или использовать в
какой-либо форме или каким-либо электронным или механическим способом, включая фотокопии и микрофильмы, без
предварительного письменного согласия ISO, которое должно быть получено после запроса о разрешении, направленного по
адресу, приведенному ниже, или в комитет-член ISO в стране запрашивающей стороны.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Опубликовано в Швейцарии
ii © ISO 2008 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 13885-1:2008(R)
Содержание Страница
Предисловие . iv
1 Область применения . 1
2 Нормативные ссылки . 1
3 Термины и определения . 2
4 Сущность метода . 2
5 Аппаратура . 2
5.1 Общее . 2
5.2 Подача растворителя для элюирования . 2
5.3 Насос . 2
5.4 Система впрыска . 3
5.5 Колонки . 3
5.6 Температурный контроль колонкиl . 4
5.7 Детектор . 4
5.8 Сбор данных . 5
6 Растворитель для элюирования . 5
7 Калибровка аппарата . 5
7.1 Общее . 5
7.2 Технические условия на эталон калибровки . 5
7.3 Приготовление калибрующих растворов для впрыска . 6
7.4 Условия для калибровочных серий . 7
7.5 Измерение времени/объема удерживания . 7
7.6 Нанесение калибровочной кривой . 7
8 Отбор образцов . 8
9 Подготовка к испытанию . 8
9.1 Подготовка раствора для впрыска . 8
9.2 Подготовка аппарата . 8
10 Условия анализа . 9
11 Сбор данных и оценка . 9
11.1 Общее . 9
11.2 Вычисление результирующей хроматограммы из необработанных данных . 9
11.3 Вычисление средних значений . 10
11.4 Вычисление кривых распределения . 12
12 Прецизионность . 12
12.1 Общее . 12
12.2 Повторяемость . 12
12.3 Повторяемость . 13
13 Протокол испытания . 13
13.1 Общее . 13
13.2 Общие данные по оборудованию и настройке . 13
13.3 Специальные данные пробы . 15
Приложение А (нормативное) Вычисление экспериментальных параметров для различных
размеров колонки . 17
Приложение В (информативное) Пример спецификации эталона полимера . 18
Приложение С (информативное) Дополнительная информация . 19
Библиография . 25
© ISO 2008 – Все права сохраняются iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 13885-1:2008(R)
Предисловие
Международная организация по стандартизации (ISO) является всемирной федерацией,
объединяющей национальные органы по стандартизации (комитеты-члены ISO). Работа по разработке
международных стандартов, как правило, ведется в технических комитетах ISO. Каждый комитет-член,
заинтересованной в разработке теме, ради которой был образован данный технический комитет,
имеет право быть представленным в этом комитете. Международные организации, правительственные
и неправительственные, поддерживающие связь с ISO, также принимают участие в ее работе. ISO
тесно сотрудничает с Международной Электротехнической Комиссией (IEC) по всем вопросам
стандартизации в области электротехники.
Международные стандарты разрабатываются в соответствии с правилами, приведенными в Части 2,
Директив ISO/IEC.
Основное назначение технических комитетов заключается в разработке Международных стандартов.
Проекты международных стандартов, принятые техническими комитетами, рассылаются комитетам-
членам на голосование. Для опубликования международного стандарта требуется собрать не менее
75 % положительных голосов комитетов-членов, принявших участие в голосовании.
Обращается внимание на тот факт, что некоторые элементы настоящего документа могут являться
предметом патентных прав. ISO не несет ответственность за идентификацию части или всех подобных
патентных прав.
ISO 13885-1 разработан Техническим комитетом ISO/TC 35, Краски и лаки, Подкомитетом SC 10,
Методы испытания для связующих веществ для красок и лаков.
Настоящее второе издание отменяет и заменяет первое издание (ISO 13885-1:1998), которое было
пересмотрено в техническом отношении. В частности, указанный метод был приведен в соответствие с
современным состоянием развития технологии, в особенности это касается используемого
программного обеспечения; методика ручной оценки полученных результатов была аннулирована.
ISO 13885 состоит из следующих частей под общим заголовком Пленкообразующие для красок и лаков.
Гельпроникающая хроматография (GPC):
Часть 1. Тетрагидрофуран (THF) как растворитель для элюирования
iv © ISO 2008 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 4 ----------------------
МЕЖДУНАРОДНЫЙ СТАНДАРТ ISO 13885-1:2008(R)
Пленкообразующие для красок и лаков. Гельпроникающая
хроматография (GPC).
Часть 1.
Тетрагидрофуран (THF) как растворитель для элюирования
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ — Применение настоящей части ISO 13885 может быть сопряжено с
представляющими опасность материалами, операциями или оборудованием. Данная часть не
включает рассмотрение всех проблем безопасности, которые могут ассоциироваться с ее
применением. Пользователю вменяется в обязанность установление надлежащих мер
обеспечения безопасности и охраны здоровья, а также обеспечение соответствия любым
национальным регулятивным условиям. Соответствующее предупреждение об опасности
приводится в Разделе 6.
1 Область применения
Настоящая часть ISO 13885 описывает условия определения распределения молярной массы,
среднечисловой молярной массы M и среднемассовой молярной массы M полимеров, которые
n w
являются растворимыми в THF (тетрагидрофуране), посредством гельпроникающей хроматографии
1)
(GPC) .
Возможно, что, несмотря на хорошую повторяемость, полученную при применении данного метода, он
не может использоваться с полимерами некоторых типов вследствие специфического взаимодействия,
например, адсорбции в системе из ввода проб/растворителя для элюирования/колонки/колонки.
Метод не является абсолютным и требует калибровки с помощью промышленных стандартов на
полистирол без образования боковых цепей, которые были характеризованы с помощью абсолютных
методов. Результаты для проб полимеров, за исключением полистирола, следовательно, сравнимы
только в пределах групп образцов одного и того же типа.
Условия, установленные в настоящей части ISO 13885, не применимы для GPC анализа полимерных
6
образцов с M значениями больше, чем 10 (см. Приложение C).
w
Коррекционные методы, например, для оценки пикового расширения, не включены в эту часть
ISO 13885. Если требуются абсолютные значения молярной массы, должен использоваться
абсолютный метод, например, мембранной осмометрии для M или светового рассеивания для M
n w.
2 Нормативные ссылки
Нижеследующие документы являются обязательными для применения настоящего документа. В
отношении датированных ссылочных документов действительно только указанное издание. В
отношении недатированных ссылок применимо последнее издание данного документа, включая
любые поправки к нему.
ISO 1513, Краски и лаки. Контроль и подготовка образцов для испытания
ISO 5725-1, Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть
1. Общие принципы и определения
ISO 15528, Краски, лаки и сырье для них. Отбор образцов
1) Также известна как внеразмерная хроматография (SEC).
© ISO 2008 – Все права сохраняются 1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 13885-1:2008(R)
3 Термины и определения
Исходя из назначения данного документы, применимы следующие термины и определения.
3.1
гельпроникающая хроматография
gel permeation chromatography
хроматографический метод, в котором полностью растворенные молекулы полимерного образца
фракционируют на пористом материале колонки, разделение происходит в соответствии с размером
молекулы (или, более точно, размером полимерного клубка, который образуется в данном
растворителе для элюирования)
ПРИМЕЧАНИЕ 1 Малые молекулы диффундируют в поры материала колонки более часто и, следовательно,
замедляются в большей степени, чем крупные молекулы. Таким образом, крупные молекулы элюируют раньше, мелкие
- позже. При заданных условиях испытания удерживаемый объем зависит исключительно от размера молекулы.
ПРИМЕЧАНИЕ 2 Это специальная форма жидкостной хроматографии.
4 Сущность метода
Определяют содержание полимеров, пробу затем разбавляют элюентом для получения концентрации
меньше, чем 5 г/л и аликвота разбавленной пробы вводится в GPC систему. Измеряют концентрацию
молекул, элюированных из колонки, для того чтобы уменьшить размер клубка с помощью
чувствительного к концентрации прибора, типично дифференциального рефрактометра. Вычисляют
молярную массу, величины M и M и выводят гетерогенность или полидисперсность M /M из
n w w n
полученной хроматограммы с помощью калибровочной кривой, которая была определена для данной
GPC системы.
5 Аппаратура
5.1 Общие положения
Аппарат должен состоять из компонентов, показанных на Рисунке 1, описание которых приводится ниже.
Важно, чтобы все компоненты, которые вступают в контакт с растворителем для элюирования или
опробовательным раствором и стойки к ним, не проявляли бы эффектов адсорбции или памяти в
какой-либо форме. Отдельные компоненты GPC аппарата, который в настоящем случае использует
THF в качестве растворителя для элюирования, должен быть связан с помощью капиллярных трубок
из нержавеющей стали или титана.
5.2 Подача растворителя для элюирования
Резервуар с растворителем для элюирования должен обеспечивать элюент адекватной защитой от
внешнего влияния, например, атмосферы и света, если необходимо с помощью покрова из инертного
газа над поверхностью жидкости. Резервуар с элюентом должен обладать достаточной вместимостью
для создания равновесного состояния, устанавливаемого между растворителем для элюирования и
поверхностью материала колонки, и проведения нескольких анализов.
Элюент должен быть дегазирован либо перед введением в резервуар, либо путем использования
устройства, устанавливаемого между ним и насосом с целью предотвращения сбоев в работе насоса
или образования пузырьков в детекторе. Применяемый метод дегазации, например, уловитель для
пузырьков, линейная очистка гелием или вакуумная дегазация предлагаются на выбор.
5.3 Насос
Насос предназначается для создания ровного и, насколько это возможно, безыимпульсного потока
элюента. Скорость потока должна составлять 1 мл/мин (см., вместе с тем, Приложение A). Максимально
допустимое изменение скорости потока должно составлять 0,1 %. Для выполнения этих требований
насос должен эксплуатироваться с максимальной эффективностью при такой скорости истечения.
2 © ISO 2008 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 13885-1:2008(R)
5.4 Система впрыска
Система впрыска служит для введения определенного заранее, точного количества пробного раствора
в элюентный поток в быстром и равномерном режиме.
При заполнении газовой петли пробным раствором с последующим введением раствора пробы в
петлю элюентного потока объем используемой жидкости должен быть достаточно большим, чтобы
гарантировать, даже если отмечаются ламинарные эффекты, полное заполнение петли пробным
раствором и последующее полное промывание.
Необходимо избегать эффектов памяти от предыдущего пробного раствора в системе впрыска
посредством соответствующего проектирования или адекватного промывания.
5.5 Колонки
Аппарат должен иметь одну или несколько колонок, соединенных последовательно и уплотненных
сферическим пористым материалом, с диаметром пор, соответствующим размеру анализируемых
молекул полимеров.
Уплотненный материал типично состоит из стирол/дивинилбензольного (S/DVB) coполимера,
полученного с помощью специального процесса полимеризации, который набухает только
незначительно в растворителе и, следовательно, не будет обычно деформироваться при давлении,
созданном при используемой скорости истечения.
Помимо этих микропористых сферических S/DVB частиц могут также использоваться уплотняющие
материалы на основе других органических мономеров или двуокиси кремния (кремнезема). Критерий
их применения заключается в том, что между их поверхностью и полимерными молекулами в пробе не
происходит адсорбционного взаимодействия. Кроме того, анализируемая проба не изменится (ни
химически, ни структурно) в хроматографической системе.
Некоторые полимеры могут взаимодействовать с поверхностью уплотнительного материала, например,
посредством адсорбции, и другие эффекты могут иногда отрицательно влиять на механизм GPC
разделения. Детали подобных эффектов и указания в отношении возможных корректирующих средств
рассматриваются в Приложении C. Если необходимо сравнить анализы этих полимеров различными
лабораториями, то эти лаборатории должны выработать детали условий испытания, которые не
приводятся в настоящей части ISO 13885.
Одна из целей настоящей части ISO 13885 состоит в обеспечении того, чтобы результаты, полученные
в различных лабораториях с помощью различных GPC аппаратов в отношении одной и той же пробы,
были согласованы, насколько это возможно. Для достижения этого необходимо придерживаться
минимальных требований, установленных ниже для пикового расширения (выражаемого через ряд
теоретических тарелок) и эксплуатационные характеристики разделения.
a) Количество теоретических тарелок
Количество теоретических тарелок N определяют, для используемого аппарата, из ширины пика на
полувысоте (см. Рисунок 2). Вводят 20 µл раствора этиленбензола (концентрация 1 г/л) на колонку (см.
Приложение A) и оценивают хроматограмму, полученную при тех же условиях, которые используются
для анализа полимеров, согласно следующей формуле:
2
V
100
e
N=×5,54 × (1)
WL
1/2
где
V удерживаемый объем до максимума пика;
e
W ширина пика на полувысоте (см. Рисунок 2) — используют одинаковые единицы в V и W;
1/2 e
L длина, в см, системы колонка/колонка.
Выражают полученный результат как количество теоретических тарелок на метр их суммарной длины.
Для соответствия требованиям настоящей части ISO 13885 система колонок должна состоять не
© ISO 2008 – Все права сохраняются 3
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 13885-1:2008(R)
менее чем из 20 000 штук/м.
Смотрите Приложение C в отношении образования “хвостов” и размытия фронта (асимметрии) пика,
используемого при подсчете колонок.
b) Характеристика разделения
Для обеспечения адекватного разрешения кривая калибровки удерживаемого объема V относительно
e
log M для используемой колончатой системы не должна превышать заданный градиент.
10
Предпочтительно данный параметр следует измерять, используя пару эталонов полистирола, которые
элюируют в площади максимума пика, для исследуемой пробы полимеров, или, определять из кривой
калибровки и оценивать как
VV−
e,MMe, (10× )
xx
> 6,0 (2)
A
c
где
3
V удерживаемый объем для полистирола молярной массы M , в см ;
e, M x
x
3
V удерживаемый объем для десятикратной молярной массы, в см ;
e, (10×M )
x
2
A площадь поперечного сечения колонки, в см .
c
Выбирают M таким образом, чтобы максимум пика для исследуемой пробы полимера лежал
x
приблизительно на середине расстояния между двумя удерживаемыми объемами.
5.6 Температурный контроль колонкиl
Проводят испытание при комнатной температуре (15 °C - 35 °C) при более высокой температуре, но
максимум до 40 °C. Температура колонки не должна изменяться более чем на 1 °C в течение анализа
(см. Приложение C).
5.7 Детектор
Используют детектор дифференциального рефлектометра. Объем ячеек не должен превышать
0,010 мл (см. Приложение A).
ПРИМЕЧАНИЕ 1 Относительно причин применения детектора только одного типа см. Приложение C.
Если анализу подлежат пробы, состоящие из coполимеров или их смесей, убеждаются, что все
компоненты обладают одинаковым коэффициентом отклика (отношение сигнала детектора к
концентрации аналита в элюенте или, в случае дифференциального рефлектометра, специфическое
приращение показателя преломления ν (обычно выражаемое как dn/dc), т.е. математически:
k
i
0,2uu 5 (3)
k
j
где
k и k коэффициенты отклика для компонентов i и j соответственно;
i j
dn/dc изменение показателя преломления n относительно изменения концентрации c.
Если отношение коэффициентов отклика не находится в диапазоне анализа серии проб, может
использоваться отличный детектор или их сочетание. Если подлежат сравнению результаты,
полученные различными лабораториями в отношении такой серии проб, должен использоваться
детектор согласованного типа. При использовании отличного детектора причины его применения
должны приводится в протоколе испытания (см. также Приложение C).
4 © ISO 2008 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 13885-1:2008(R)
Отклик детектора, полученный путем использования дозировок пробы, установленных в настоящей
части ISO 13885, должен, при наименьшей установке на электронное демпфирование, проявлять
уровень шума не меньше, чем 1 % максимальной высоты полимерного пика. Поскольку на уровень
шума влияют изменения давления, температуры и истечения потока, особенно в дифференциальном
рефлектометре, соответствующие меры необходимо принять для поддержания постоянной
температуры и демпфирования импульсов.
5.8 Сбор данных
Сигналы, поступающие от детектора, регистрируются электронной системой сбора данных (см.
Раздел 11 относительно деталей).
6 Растворитель для элюирования
Растворитель для элюирования должен состоять из тетрагидрофурана (THF), имеющего следующие
технические условия:
проба > 99,5 %;
вода < 0,05 %;
перекиси < 0,005 %.
Для предотвращения образование перекисей это вещество может быть стабилизирован до максимума
в 250 частей/м 2,6-ди-терт-бутил-4-метифенолом.
Уровень перекиси в тетрагидрофуране необходимо проверять перед применением, например, с
помощью индикаторных полосок.
ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ — THF является легковоспламеняемым веществом. Пользователь
настоящей части ISO 13885 должен применять соответствующие методики безопасности при
обращении с ним.
В исключительных случаях, которые должны поясняться в протоколе испытания, может возникнуть
необходимость во введение присадок в THF растворитель для элюирования, максимум до 10 г/л, с
целью исключения проблем анализа некоторых проб (см. Приложение C относительно деталей).
Отбраковывают растворитель для элюирования после использования его с целью кондиционирования
колонки и фактического анализа и не сливают обратно в резервуар.
7 Калибровка аппарата
7.1 Общие положения
Калибруют GPC аппарат с помощью ряда эталонов полистирола без боковых цепей узкого
распределения молекулярной массы (см. Приложение C), молярные массы которых были определены
независимыми, абсолютными методами. Результатом является получение калибровочной кривой для
оценки GPC анализа проб полистирола. Если эта кривая используется для анализа проб других
композиций, содержащих молекулы с другими структурами, полученный результат должен выражаться
[1]
как “полистирол-эквивалентная молярная масса” .
7.2 Технические условия на эталон калибровки
Распределение молярной массы эталона должно быть уже, чем предельные значения, приводимые
ниже, в зависимости от пик-массовой молярной массы M :
p
M < 2 000 г/моль M /M u 1,20
p w n
© ISO 2008 – Все права сохраняются 5
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 13885-1:2008(R)
6
2 000 г/моль u M < 10 г/моль M /M u 1,05
p w n
6
10 г/моль u M M /M u 1,20
p w n
Коэффициент пик-асимметрии A/B для каждой хроматограммы, вычисленный из пиковых полуширин A
и B при полувысоте до и после перпендикуляра через пиковый максимум, должен лежать в диапазоне
A
=±1,00 0,15 (4)
B
Полуширины A и B должны определяться из данных, собранных с помощью электронных средств, для
пиков, определенных, по крайней мере, в 60 точках.
Следующие минимальные требования должны быть соблюдены при определении характеристик
каждого отдельного эталона полистирола, используемого для калибровки:
a) Не менее одного среднего значения молярной массы, M , M или M (см. уравнения в 11.3),
n w z
должно быть определено с помощью абсолютного метода. M -значения используются для
p
калибровки, однако, не существует абсолютного метода определения M , следовательно,
p
методика определения M -значений (например, вычисление M и M или итеративной GPC
p n w
калибровки, начиная с M -значений, ассоциируемых с максимумом пика и повторным
w
вычислением M ) должна точно определяться в спецификации стандарта.
w
b) Не менее одного метода необходимо использовать для определения распределения молярной
массы.
c) Все параметры, приводимые в этих методах и используемые в вычислениях, должны быть
указаны в протоколе испытания.
d) Результаты и данные для каждой проанализированной партии, должны быть представлены в
такой форме, которая поможет пользователю повторно оценить эти данные.
ПРИМЕЧАНИЕ Пример спецификации такого типа приводится в Приложении B.
Если калибровочные эталоны должны приводить плечо по любую сторону пика, предварительного
пика или «хвостового» пика, площадь, отображаемая этими аномалиями, должна составлять меньше,
чем 2,0 % пиковой площади, в противном случае эталон калибровки подлежит отклонению.
Гексилбензол (M = 162) должен использоваться в качестве эталона с наименьшей молярной массой на
кривой калибровки.
Если эталоны калибровки в низкомолекулярном диапазоне разделены так, что пики отдельных
олигомеров могут быть распознаны, их фактическая молярная масса, включая терминальные группы,
должна использоваться в вычислениях.
7.3 Приготовление калибрующих растворов для впрыска
Встряхивают калибрующие растворы в элюенте при комнатной температуре и хранят также при
комнатной температуре.
Фильтруют растворы вручную через 0,45 µм мембранный фильтр. Если фильтр проявляет признаки
блокирования, данный раствор не пригоден для целей калибровки.
Эти растворы должны использоваться в течение 48 ч.
Некоторые калибрующие эталоны могут быть инжектированы и проанализированы одновременно до
тех пор, пока все пики остаются разделенными до нулевой линии.
Концентрация отдельных калибровочных эталонов во вводимом растворе, в зависимости от пик-
максимальной молярной массы, должна составлять
6 © ISO 2008 – Все права сохраняются
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 13885-1:2008(R)
M < 50 000 г/моль 1,0 г/л
p
6
50 000 г/моль u M < 10 г/моль 0,5 г/л
p
6
10 г/моль u M 0,1 г/л
p
Количества, вводимые в колонку, должны соответствовать вместимости этой колонки и определяются
регулированием вводимого объема, а не концентрацией. Впрыскиваемые объемы, определенные в
соответствии с требованиями Раздел 10, должны использоваться как в сериях калибровки, так и в
анализах проб.
7.4 Условия для калибровочных серий
Условия для проведения калибровочной серии, за исключением концентрации инжектируемых
растворов, должны быть идентичны условиям для анализов проб.
7.5 Измерение времени/объема удерживания
Объем удерживания V или время удерживания t должны измеряться от момента инжекции до точки
e R
на нулевой линии, при которой пик достигает своей максимальной высоты. При определении этой
точки смещение нулевой линии 5 % высоты пика, измеренное от впуска до момента после пиков
примесей, является допустимым. Если смещ
...
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13885-1
Second edition
2008-08-01
Binders for paints and varnishes — Gel
permeation chromatography (GPC) —
Part 1:
Tetrahydrofuran (THF) as eluent
Liants pour peintures et vernis — Chromatographie par perméation de
gel (GPC) —
Partie 1: Utilisation de tétrahydrofurane (THF) comme éluant
Reference number
ISO 13885-1:2008(E)
©
ISO 2008
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 13885-1:2008(E)
PDF disclaimer
This PDF file may contain embedded typefaces. In accordance with Adobe's licensing policy, this file may be printed or viewed but
shall not be edited unless the typefaces which are embedded are licensed to and installed on the computer performing the editing. In
downloading this file, parties accept therein the responsibility of not infringing Adobe's licensing policy. The ISO Central Secretariat
accepts no liability in this area.
Adobe is a trademark of Adobe Systems Incorporated.
Details of the software products used to create this PDF file can be found in the General Info relative to the file; the PDF-creation
parameters were optimized for printing. Every care has been taken to ensure that the file is suitable for use by ISO member bodies. In
the unlikely event that a problem relating to it is found, please inform the Central Secretariat at the address given below.
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2008
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced or utilized in any form or by any means,
electronic or mechanical, including photocopying and microfilm, without permission in writing from either ISO at the address below or
ISO's member body in the country of the requester.
ISO copyright office
Case postale 56 • CH-1211 Geneva 20
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
E-mail copyright@iso.org
Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2008 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 13885-1:2008(E)
Contents Page
Foreword. iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 2
4 Principle. 2
5 Apparatus . 2
5.1 General. 2
5.2 Eluent supply . 2
5.3 Pump . 2
5.4 Injection system. 3
5.5 Columns. 3
5.6 Column temperature control . 4
5.7 Detector . 4
5.8 Data acquisition . 5
6 Eluent . 5
7 Calibration of the apparatus . 5
7.1 General. 5
7.2 Specification for the calibration standard. 5
7.3 Preparation of the calibration solutions for injection. 6
7.4 Conditions for calibration runs . 7
7.5 Measurement of retention volume/time. 7
7.6 Plotting the calibration curve . 7
8 Sampling. 7
9 Preparation for the test . 8
9.1 Preparation of the injection solution . 8
9.2 Preparation of the apparatus. 8
10 Conditions of analysis. 8
11 Data acquisition and evaluation. 9
11.1 General. 9
11.2 Calculation of the net chromatogram from the raw data. 9
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
13.3 Special data on the sample. 14
Annex A (normative) Calculation of experimental parameters for different column sizes . 17
Annex B (informative) Example of a data sheet for a polymer standard. 18
Annex C (informative) Further information. 19
Bibliography . 23
© ISO 2008 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 13885-1:2008(E)
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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. Draft International Standards
adopted by the technical committees are circulated to the member bodies for voting. Publication as an
International Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting a vote.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 13885-1 was prepared by Technical Committee ISO/TC 35, Paints and varnishes, Subcommittee SC 10,
Test methods for binders for paints and varnishes.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 13885-1:1998), which has been technically
revised. In particular, the method has been brought into line with the current state of the art, especially as far
as the software used is concerned, and the procedure for the manual evaluation of the results has been
deleted.
ISO 13885 consists of the following parts, under the general title Binders for paints and varnishes — Gel
permeation chromatography (GPC):
⎯ Part 1: Tetrahydrofuran (THF) as eluent
iv © ISO 2008 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 13885-1:2008(E)
Binders for paints and varnishes — Gel permeation
chromatography (GPC) —
Part 1:
Tetrahydrofuran (THF) as eluent
WARNING — This part of ISO 13885 may 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. A specific hazard statement appears in Clause 6.
1 Scope
This part of ISO 13885 describes the determination of the molar-mass distribution, number-average molar
mass M and mass-average molar mass M of polymers that are soluble in THF (tetrahydrofuran) by gel
n w
1)
permeation chromatography (GPC) .
It is possible that, in spite of the good repeatability obtained with this method, it cannot be used with certain
polymer types because of specific interactions, such as adsorption within the sample/eluent/column system.
The method is not an absolute one and requires calibration with commercially available unbranched-
polystyrene standards that have been characterized by absolute methods. The results for samples of
polymers other than polystyrene are therefore only comparable within groups of samples of the same type.
The conditions specified in this part of ISO 13885 are not suitable for the GPC analysis of polymer samples
6
with M values greater than 10 (see Annex C).
w
No correction methods, e.g. for the elimination of peak broadening, are included in this part of ISO 13885. If
absolute molar-mass values are required, an absolute method, e.g. membrane osmometry for M or light
n
scattering for M , must be used.
w
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application 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 samples for testing
ISO 5725-1, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 1: General
principles and definitions
ISO 15528, Paints, varnishes and raw materials for paints and varnishes — Sampling
1) Also known as size exclusion chromatography (SEC).
© ISO 2008 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 13885-1:2008(E)
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
gel permeation chromatography
chromatographic method in which the completely dissolved molecules of a polymer sample are fractionated
on a porous column material, separation taking place according to the size of the molecule (or, more precisely,
the size of the polymer coil which forms in this elution solvent)
NOTE 1 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
retention volume is solely a function of the size of the molecule.
NOTE 2 This is a special form of liquid chromatography.
4 Principle
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. The molar-mass distribution, the quantities M and M
n w
and the heterogeneity or polydispersity M /M are calculated from the resultant chromatogram with the aid of
w n
a calibration curve that has been determined for the particular GPC system.
5 Apparatus
5.1 General
The apparatus shall consist of the components shown in Figure 1, which are described below.
It is essential that all components which come into contact with the eluent or the sample solution are resistant
to them and do 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 linked with stainless-steel or titanium capillary
tubes.
5.2 Eluent supply
The eluent reservoir shall provide the eluent with adequate protection against external influences such as the
atmosphere and light, if necessary by means of a blanket of inert gas over the surface of the liquid. The eluent
reservoir shall have sufficient capacity to permit equilibrium to be established between the elution solvent and
the surface of the column material and several analyses to be conducted.
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.
5.3 Pump
The pump ensures that the eluent flow through the column is as smooth and pulse-free as possible. The flow
rate shall be 1 ml/min (see, however, Annex A). The maximum permitted variation in the flow rate is 0,1 %. To
fulfil these requirements, the pump shall operate at optimum efficiency at this flow rate.
2 © ISO 2008 – All rights reserved
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 13885-1:2008(E)
5.4 Injection system
The injection system serves to introduce a predetermined, precise amount of the sample solution into the
eluent stream in a rapid and smooth fashion.
When filling the sample loop with sample solution and subsequently introducing the sample solution into the
eluent stream, the volume of liquid used shall be great enough to ensure that, even if laminar-flow effects
occur, the sample loop is completely filled with the sample solution and subsequently completely flushed out.
Memory effects from the previous sample solution in the injection system shall be avoided by suitable design
or by adequate flushing.
5.5 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 (S/DVB) copolymer, produced by a special
polymerization process, which swells only slightly in the solvent and therefore will not normally deform under
the pressure developed at the flow rate used.
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 can 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 by different laboratories of such
polymers, the laboratories shall agree on details of the test conditions that are not covered by this part of
ISO 13885.
One of the objectives of this part of ISO 13885 is to ensure that results obtained in different laboratories using
different GPC apparatus for the same sample agree as well as possible. In order to meet this objective, 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 performance.
a) Number of theoretical plates
The number of theoretical plates N shall be determined, for the apparatus used, from the peak width at half
height (see Figure 2). Inject 20 µl of a solution of ethylbenzene (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, according to the following equation:
2
⎛⎞
V 100
e
N=×5,54 × (1)
⎜⎟
WL
⎝⎠1/2
where
V is the retention volume to the peak maximum;
e
W is the peak width at half height (see Figure 2) — use the same units for V and W;
1/2 e
L is the length, in cm, of the column/column system.
Express the result as the number of theoretical plates per metre of total column length. To meet the
requirements of this part of ISO 13885, the column system shall have at least 20 000 plates/m.
Consult Annex C with regard to tailing and fronting (asymmetry) of the peak used to calculate the plate count.
© ISO 2008 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 13885-1:2008(E)
b) Separation performance
To ensure adequate resolution, the log M versus retention volume V calibration curve for the column system
10 e
used shall not exceed a specified gradient. This parameter should preferably be measured using a pair of
polystyrene standards which elute in the area of the peak maximum for the polymer sample under
investigation or be determined from the calibration curve and evaluated as
VV−
e,MMe, (10× )
xx
> 6,0 (2)
A
c
where
3
V is the retention volume for polystyrene of molar mass M , in cm ;
e, M x
x
3
V is the retention volume for 10 times that molar mass, in cm ;
e, (10×M )
x
2
A is the cross-sectional area of the column, in cm .
c
Select M such that the peak maximum for the polymer sample under investigation lies approximately halfway
x
between these two retention volumes.
5.6 Column temperature control
Carry out the test at room temperature (15 °C to 35 °C) or at a higher temperature up to a maximum of 40 °C.
The temperature of the column shall not change by more than 1 °C during the analysis (see Annex C).
5.7 Detector
Use a differential refractometer detector. The cell volume shall not exceed 0,010 ml (see Annex A).
NOTE 1 For the reasons for permitting only a single type of detector, see Annex C.
If samples consisting of copolymers or polymer blends are to be 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 ν (usually expressed as dn/dc), i.e.
mathematically:
k
i
0,2uu 5 (3)
k
j
where
k and k are the response factors for components i and j, respectively;
i j
dn/dc is the change in the refractive index n related to the change of the concentration c.
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 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 also Annex C).
The detector response obtained using the sample loadings specified in this part of ISO 13885 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 shall be taken to maintain a constant temperature and to
damp out pulses.
4 © ISO 2008 – All rights reserved
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 13885-1:2008(E)
5.8 Data acquisition
The signals from the detector are recorded by means of an electronic data-acquisition system (see Clause 11
for details).
6 Eluent
The eluent shall consist of tetrahydrofuran (THF) with the following specification:
⎯ assay > 99,5 %;
⎯ water < 0,05 %;
⎯ peroxides < 0,005 %.
It may be stabilized with up to a maximum of 250 ppm of 2,6-di-tert-butyl-4-methylphenol to prevent the
formation of peroxides.
The peroxide level in the tetrahydrofuran shall be checked before use, e.g. with test strips.
WARNING — THF is highly flammable. The user of this part of ISO 13885 should refer to appropriate
safe-handling procedures.
In exceptional cases, which shall be explained in the test report, it may be necessary to incorporate additives
in the THF eluent, up to a maximum of 10 g/l, to avoid problems in the analysis of certain samples (see
Annex C for details).
Discard the eluent after using it to condition the column and for the actual analyses, and do not return it to the
eluent reservoir.
7 Calibration of the apparatus
7.1 General
Calibrate the GPC apparatus with a series of unbranched-polystyrene standards of narrow molecular-mass
distribution (see Annex C) 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 other structures, the
[1]
results shall be expressed as the “polystyrene-equivalent molar mass” .
7.2 Specification for the calibration standard
The molar-mass distribution of the standard shall be narrower than the limits given below as a function of the
peak-maximum molar mass M :
p
M < 2 000 g/mol M /M u 1,20
p w n
6
2 000 g/mol u M < 10 g/mol M /M u 1,05
p w n
6
10 g/mol u M M /M u 1,20
p w n
The peak-asymmetry factor A/B for each chromatogram, calculated from the peak half-widths A and B at half
height before and after the perpendicular through the peak maximum, shall lie in the range
A
=±1,00 0,15 (4)
B
© ISO 2008 – All rights reserved 5
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 13885-1:2008(E)
The half-widths A and B shall be determined from electronically acquired data on peaks defined by at least
60 data 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 (see equations in 11.3), shall be determined by an
n w z
absolute method. The M -values are used for calibration, but there is no absolute method of determining
p
M , therefore the procedure for determining the M -values (e.g. calculation by M and M or iterative
p p n w
GPC calibration, starting with the M -values associated with the peak maximum and recalculating M )
w w
must be specified in the data sheet of the standard.
b) At least one method shall be used to determine the molar-mass distribution.
c) All the parameters involved in these methods and used in the calculations shall be stated in the test
report.
d) The results and data for each batch analysed shall be presented in a form that will enable the data to be
re-evaluated by the user.
NOTE An example of a data sheet of this type is given in Annex B.
Should 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.
Hexylbenzene (M = 162) shall be used as the standard with the lowest molar mass on the calibration curve.
If the calibration standards in the low-molecular range are separated so well that the peaks of the individual
oligomers can be recognized, their actual molar mass, including the terminal groups, shall be used in the
calculations.
7.3 Preparation of the calibration solutions for injection
Shake the calibration standards in the eluent at room temperature, and store at room 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 peak-
maximum molar mass, shall be
M < 50 000 g/mol 1,0 g/l
p
6
50 000 g/mol u M < 10 g/mol 0,5 g/l
p
6
10 g/mol u 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.
6 © ISO 2008 – All rights reserved
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 13885-1:2008(E)
7.4 Conditions for calibration runs
The conditions for a calibration run shall, with the exception of the concentration of the injection solutions, be
identical to those for the sample analyses.
7.5 Measurement of retention volume/time
The retention volume V or retention time t shall be measured from the start of injection to the point on the
e R
baseline at which 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 impurity 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 retention time can be measured and checked against an internal standard and, if necessary, a correction
made.
7.6 Plotting the calibration curve
The calibration curve shall be plotted with log M as the ordinate and the retention volume V or retention
10 p e
time (or corrected retention time) t as abscissa. At least two calibration points shall be measured per decade
R
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 impurity 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, and the retention volume corresponding to this limit shall be determined.
The results of the calibration runs can 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), it shall be
possible to differentiate the equation log M = f (V or t ).
10 e R
To check how well the calibration curve thus produced fits the measurements, the percentage deviati
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.