Chromatographie d'exclusion stérique - Définition

Conditions expérimentales

Choix de la phase stationnaire et de l'éluant

Le choix du système phase stationnaire/éluant dépend principalement de la solubilité de l’échantillon à analyser. La phase mobile (l'éluant) doit être un bon solvant du polymère (au sens thermodynamique du terme) pour minimiser les mécanismes parasites de non exclusion, mais ce doit être aussi un bon agent gonflant du gel pour éviter un dégonflement du gel et un effondrement de la colonne. Pour les polymères organiques classiques, les gels de polystyrène sont parfaitement adaptés et le solvant le plus utilisé est le tétrahydrofuranne (THF). Il dissout de nombreux polymères et est parfaitement compatible avec les gels de polystyrène. Il peut néanmoins être remplacé par le toluène, le chloroforme ou le chlorure de méthylène. Malheureusement, quelques polymères industriels très importants ne sont pas solubles dans ces conditions et leur analyse doit être effectuée dans d’autres solvants, principalement à haute température. Les polyoléfines sont analysées dans l’o-dichlorobenzène ou le 1,2,4-trichlorobenzène à 135-145 oC, les polyamides dans le métacrésol ou dans l’alcool benzylique à 135 C°, les polyesters dans la N-méthylpyrrolidone et les polyuréthannes dans le diméthylformamide Les polymères hydrosolubles sont évidemment analysés en utilisant l’eau comme phase mobile. Quand le polymère est chargé électriquement(polyélectrolyte), des sels doivent être additionnés à la phase mobile pour en augmenter la force ionique et écranter les forces répulsives qui produisent l’effet polyélectrolyte bien connu. Des gels de silice poreuse dont la surface a été greffée chimiquement sont souvent utilisés mais il existe maintenant des gels polymères hydrophiles poreux très efficaces.

Choix de la température

La température est un paramètre important en SEC car elle affecte le mécanisme de séparation et la résolution de pics voisins. Idéalement, il est recommandé d'utiliser un four pour maintenir la température d'injection constante et ce, afin d'injecter dans des conditions stables et reproductibles. Il peut être nécessaire d’opérer à température élevée pour abaisser la viscosité de l'éluant qui pourrait être destructive pour l'échantillon de polymères et pour faciliter l’équilibre d’exclusion stérique. De plus, certains polymères comme les polyoléfines ne possèdent pas de solvants propres à température ambiante et nécessitent d’être analysés à haute température à l’aide d’appareillages dédiés.

Choix du volume d'injection

Le choix du volume d'injection est un compromis entre la qualité de la détection et l'élargissement de bande. En effet, le réfractomètre différentiel étant un détecteur en masse, il peut être utile d'augmenter le volume d'injection pour ainsi augmenter la concentration. Une trop forte concentration de l'échantillon entraîne toutefois un élargissement de bande, qui se caractérise par une anomalie de séparation des faibles masses molaires (souvent visibles par un épaulement sur les chromatogrammes) et une diminution du volume d'élution. Le domaine de températures possibles est aussi imposé par le solvant utilisé.

Choix du débit

Le choix du débit est également important dans la mesure où un débit trop faible crée un élargissement de bande et un débit trop fort peut favoriser des clivages dans les macromolécules, particulièrement dans le cas des polymères hyperbranchés. La valeur classique de débit est de 1 mL/min.