я — высокомолекулярной. По Фуксу [83], исследуемый полимер осаждают тонким слоем на очищенную алюминиевую фольгу (толщина примерно 20—50 мкм при общей поверхности 600—1000 см2) при погружении в 10%-ный раствор полимера (0,5—1 г) в легколетучем растворителе. Фольгу вынимают из раствора и дают растворителю медленно испариться. Нанесенное вещество должно составлять примерно 100 мг на 100 см2 фольги. Это значение может быть как угодно уменьшено, но увеличено не более чем на 50%. После сушки пленки в вакууме фольгу взвешивают и разрезают на полосы, которые помещают в эрленмейеровскую колбу (250 мл) или в особый сосуд для фракционирования (рис. 24, б), после чего последовательно обрабатывают смесями растворитель — осадитель. Благодаря небольшой толщине полимерной пленки (5—10 мкм) равновесие достигается за 5—10 мин. По истечении этого времени раствор декантируют (или сливают), а растворенный полимер получают выпариванием. Таким способом из 1 г полимера можно выделить 10—20 фракций за сравнительно короткое время (1—2 сут) (см. опыт 3-16).

82

Особенно четкие фракции нолучаются при фракционировании на колонке. При этом полимер наносят на инертный носитель (стеклянные шарики, песок или кизельгур) и в таком виде загружают в вертикальную колонку. Затем колонку промывают специально подобранной смесью растворитель — осадитель, состав которой непрерывно изменяется; вытекающую жидкость собирают в фракционный приемник, фракционирование на колонке проводят либо при постоянной температуре [84], либо в условиях градиентов температуры и концентрации одновременно [85]. Фракционирование при постоянной температуре проще в аппаратурном отношении, так как в качестве колонки можно использовать стеклянную трубку с рубашкой для термостатирующей жидкости.

Разновидностью метода фракционирования на колонке является гель-хроматопрафия [86]. В качестве разделительного вещества применяют органические или неорганические вещества (например, силикагель) пористой структуры с размером пор, зависящим от плотности сшивок и условий получения. Для фракционирования полимеров, растворимых в воде, чаще всего применяют набухший в воде декстран с различной степенью сшивания (сефадекс). Для растворов полимеров в органических растворителях применяют сшитые полистиролы или сополимеры метилметакрилата с этилен-гликольдиметакрилатом. Образец полимера растворяют, заливают в колонку и элюируют, используя тот же самый растворитель. Небольшие молекулы полимера свободно диффундируют внутрь геля. Размеры некоторых молекул оказываются настолько большими, что им не удается проникнуть внутрь пор, в результате чего они первыми выходят из колонки при элюировании. Продолжительность элюирования фракций возрастает с уменьшением размера макромолекул. Существует критическое значение молекулярной массы, ниже которого макромолекулы полимера могут проникать в поры сетки и поэтому могут быть разделены. Молекулы большего размера уже не могут быть разделены, так как они не могут диффундировать в гель. Частота сетки геля и критическое значение молекулярной массы связаны между собой простой зависимостью: чем чаще сетка, тем меньше критическое значение молекулярной массы.

Эффективность гель-хроматографического фракционирования определяется не только природой геля, но и геометрией колонки. Полный внутренний объем пор геля V( определяется количеством сухой смолы и ее способностью к набуханию, которая, в свою очередь, зависит от элюирующего растворителя. Общий объем геля V( складывается из собственного объема гелевого скелета Vg, внутреннего объема пор геля Vi и свободного объема V0 между частицами геля. Для макромолекул с молекулярной массой выше критической элюирующий объем Ve равен свободному объему V0, поскольку макромолекулы такого размера не проникают в поры геля и проходят через колонку без задержки, что позволяет легко определить V0. Молекулы, размер которых настолько мал, что они могут проникать во все поры, могут находиться как в любой

части свободного объема V0, так и в любой части объема пор Vi, и поэтому для их элюирования необходимо пропустить через колонку элюирующий объем:

Ve = V, + Vl (2-14)

Для молекул промежуточного размера доступна только доля Kd(0^Kd^l) внутреннего объема пор V< и весь свободный объем V0, поэтому элюирующий объем для них равен:

V.-Vo + KtV, (2-15)

Константа Kd представляет собой коэффициент объемного распределения между полным внутренним объемом V( я той его частью, которая может быть занята молекулой растворенного вещества KdVi. Числовое значение Kd зависит в первую очередь от размера молекул вещества и в гораздо меньшей степени от их формы.

Концентрацию полимера в растворе, вытекающем из колонки, определяют спектроскопически, рефрактометрически или посредством осаждения растворенного полимера. Для установления связи между элюирующий объемом и молекулярной массой, зависящей от природы полимера, характеристик геля и многих других факторов, проводят калибровку колонки по образцам полимера с точно известными молекулярными массами. З