ISO 13885-3:2020
(Main)Gel permeation chromatography (GPC) — Part 3: Water as eluent
Gel permeation chromatography (GPC) — Part 3: Water 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 water by gel permeation chromatography (GPC). NOTE Also known as size exclusion chromatography (SEC). This method is applicable to neutral polymers and polyanions (e.g. polycarboxylates, polysaccharides, fully hydrolyzed polyvinyl alcohols and high-molecular polyethylene oxides). It is not applicable to polycations [e.g. polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyridine, salts of poly(diallyl‑N,N‑dimethyl‑azacyclopentane), chitosan]. Despite good solubility in the mobile phase and 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 (see also Clause 12). 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 polymers with elution limits outside the calibration range (see 7.6 and Annex C). This document includes no correction methods (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 3: Utilisation de l'eau 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 l’eau 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 »). Cette méthode est applicable aux polymères neutres et aux polyanions [par exemple, polycarboxylates, polysaccharides, alcools polyvinyliques totalement hydrolysés et poly(oxyde d’éthylène) à masse moléculaire élevée]. Elle n’est pas applicable aux polycations [par exemple, polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyridine, sels de poly(diallyl-N,N-diméthyl-azacyclopentane), chitosane]. Malgré une bonne solubilité dans la phase mobile et même si les chromatogrammes obtenus présentent une bonne répétabilité, il est possible que cette méthode ne puisse pas être utilisée avec certains types de polymère du fait d’interactions spécifiques (par exemple, adsorption) dans le système échantillon/éluant/colonne (voir également Article 12). 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
Buy Standard
Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 13885-3
First edition
2020-07
Gel permeation chromatography
(GPC) —
Part 3:
Water as eluent
Chromatographie par perméation de gel (GPC) —
Partie 3: Eluant à l'eau
Reference number
ISO 13885-3:2020(E)
©
ISO 2020
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 13885-3:2020(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2020
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address
below or ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: +41 22 749 01 11
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 13885-3:2020(E)
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 . 3
5.2 Pump . 3
5.3 Injection system . 3
5.4 Separation columns . 3
5.5 Column temperature control . 5
5.6 Detector . 6
6 Reagents . 6
7 Calibration of the apparatus . 6
7.1 General . 6
7.2 Specification for the calibration standard . 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 .15
Annex B (informative) Example of a data sheet for a polymer standard .16
Annex C (informative) Explanations .18
© ISO 2020 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 13885-3:2020(E)
Bibliography .23
iv © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 13885-3:2020(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.
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
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 35, Paints and varnishes.
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.
© ISO 2020 – All rights reserved v
---------------------- Page: 5 ----------------------
INTERNATIONAL STANDARD ISO 13885-3:2020(E)
Gel permeation chromatography (GPC) —
Part 3:
Water 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 water by gel
n w
permeation chromatography (GPC).
NOTE Also known as size exclusion chromatography (SEC).
This method is applicable to neutral polymers and polyanions (e.g. polycarboxylates,
polysaccharides, fully hydrolyzed polyvinyl alcohols and high-molecular polyethylene oxides).
It is not applicable to polycations [e.g. polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyridine, salts of
poly(diallyl-N,N-dimethyl-azacyclopentane), chitosan].
Despite good solubility in the mobile phase and 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 (see also Clause 12).
The conditions specified in this document are not applicable to the GPC analysis of polymer samples
6
with M values greater than 10 g/mol and/or polymers with elution limits outside the calibration
w
range (see 7.6 and Annex C).
This document includes no correction methods (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, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. 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
© ISO 2020 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 13885-3:2020(E)
— 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 size and/or shape of
molecules (size exclusion chromatography) or in charge (ion exclusion chromatography)
[SOURCE: ISO 13885-1:2020, 3.1]
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.
[SOURCE: ISO 13885-1:2020, 3.2]
3.3
polycation
water-soluble polymer that carries permanent positive charges or forms temporary cationic structures
due to its pK value under the measurement conditions
B
3.4
polyanion
water-soluble polymer that carries permanent negative charges or forms temporary anionic structures
due to its pK value under the measurement conditions
S
3.5
neutral polymer
water-soluble polymer that carries no charges and forms o-charged groups or structures under the
measurement conditions
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 components which come into contact with the eluent or the sample solution shall not exhibit any
adsorption and memory effects and shall not exhibit any expansion effects at the increased temperature.
The eluent described in Clause 6 can cause corrosion in the case of long-term use. For this reason, it is
necessary that high-quality steel, titanium, polyetherketones or polytetrafluoroethylene are used for
2 © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 13885-3:2020(E)
all components and that the individual modules are connected to one another by means of 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, 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.
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 %.
It shall be ensured that the specifications required in 5.6 for detector noise can be adhered to by means
of an appropriate pump structure or a downstream pulsation damper.
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 can 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 design
measures or 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 an acrylate copolymer, produced by a special polymerization
process, with OH functionality and without basic groups. The packing material shall swell only slightly
in the eluent and therefore cannot deform under the pressure developed at the set flow rate.
© ISO 2020 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 13885-3:2020(E)
To keep adsorptive interactions between the packing material surface and the polymer molecules
to be investigated as low as possible, silica phases and modified silica phases shall not be used.
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 regards 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 µg of ethylene
glycol on to each column under the same test conditions as are used for analysing polymers; the
injection volume shall not exceed 20 µl (see Annex A). Evaluate the chromatogram obtained using
the Formula (1):
2
V
100
e
N =×55, 4 × (1)
W L
1/2
where
V is the elution volume measured 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, a column combination shall have at least 10 000 theoretical plates
per metre.
NOTE See Annex C for tailing and fronting (asymmetry) of the peak used to calculate the plate count.
4 © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 13885-3:2020(E)
Key
X elution volume
Y peak intensity
1 injection
V elution volume measured at the peak maximum
e
W peak width at half 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 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 in 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
V is the elution volume for pullulan of molar mass, M , in cubic centimetres;
e,M x
x
V is the elution volume for 10 times that molar mass, in cubic centimetres;
e,1()0×M
x
A is the cross-sectional area of the column, in square centimetres;
c
M is the molar mass of pullulan; it shall be selected such that the peak maximum for the
x
polymer sample under investigation lies 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).
© ISO 2020 – All rights reserved 5
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 13885-3:2020(E)
5.6 Detector
Use a differential refractometer detector. The cell volume shall not exceed 0,010 ml (see Annex A).
NOTE For the restriction to a single detector type, 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.
The signals from the detector are recorded by means of an electronic data system (see Clause 11 for
details).
6 Reagents
A solution of sodium chloride (analytical quality), c(NaCl) = 0,1 mol/l, in water of grade 1 according to
ISO 3696 (conductivity: <0,01 mS/m, extinction at 254 nm and 1 cm optical path length: 0,001) is used
as the eluent. The pH value is adjusted to 7,5 to 8,5 using an aqueous sodium hydroxide solution. Other
components shall not be added.
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
pullulan 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 pullulan samples of narrow molar mass
distribution (see Annex C) and whose molar masses have been determined by independent, absolute
methods. Glucose, maltose and maltotriose are used for calibration in the low-molar-mass range. The
result is a calibration curve for the evaluation of GPC analyses of unbranched polymethyl methacrylate
samples. If this calibration curve is used to analyse samples of other compositions, containing molecules
with other structures, the results shall be expressed as the “pullulan molar mass equivalents”.
7.2 Specification for the calibration standard
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 ≤ 1,3
p w n
2 000 g/mol ≤ M < 400 000 g/mol M /M ≤ 1,2
p w n
400 000 g/mol ≤ M M /M ≤ 1,5
p w n
The following minimum requirements shall be fulfilled in the characterization of each individual
pullulan 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;
6 © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 13885-3:2020(E)
d) the results and data for each batch analyzed 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.
7.3 Preparation of the calibration solutions for injection
Dissolve the calibration standards in the eluent at ambient temperature without shaking or stirring.
The minimum dissolving time is 12 h. Then homogenize the solutions carefully. Store the solutions at
ambient temperature.
The soaking periods are relatively long during dissolving of the calibration standards. The solutions
shall not be shaken during the soaking phase so that the polymer chains do not tear.
Filter the solutions manually through a 0,2 µm to 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 analyzed 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 < 400 000 g/mol 1,0 g/l
p
400 000 g/mol ≤ M 0,5 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
e
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 system peaks, is acceptable. If the drift is greater or
the baseline is unsteady in the area of the peak, the analysis shall
...
ISO/TC 35
Date : 2020--07
ISO 13885-3:2020(F)
ISO/TC 35/SC /GT 4
Secrétariat : NEN
Chromatographie par perméation de gel (GPC) — Partie 3 : Utilisation de l’eau
comme éluant
Gel permeation chromatography (GPC) — Part 3: Water as eluent
ICS : 87.060.20
Type du document : Norme internationale
Sous-type du document :
Stade du document : (60) Publication
Langue du document : F
---------------------- Page: 1 ----------------------
Type du document : Norme internationale
Sous-type du document :
Stade du document : (60) Publication
Langue du document : F
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 13885-3:2020(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2020
Droits de reproduction réservés. Sauf indication contraire, aucune partie de cette publication ne
peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique
ou mécanique, y compris la photocopie, l’affichage sur l’internet ou sur un Intranet, sans
autorisation écrite préalable. Les demandes d’autorisation peuvent être adressées à l’ISO à
l’adresse ci--après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Ch. de Blandonnet 8 •• CP 401
CH--1214 Vernier, Geneva, Switzerland
Tel. + 41 22 749 01 11
Fax + 41 22 749 09 47
copyright@iso.org
www.iso.org
Publié en Suisse
© ISO 2020 – Tous droits réservés
iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 13885-3:2020(F)
Sommaire Page
Avant-propos . 6
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Principe . 3
5 Appareillage . 3
5.1 Alimentation en éluant . 4
5.2 Pompe . 4
5.3 Système d’injection . 4
5.4 Colonnes de séparation . 4
5.5 Dispositif de régulation de la température de colonne . 6
5.6 Détecteur . 6
6 Réactifs . 7
7 Étalonnage de l’appareillage . 7
7.1 Généralités . 7
7.2 Spécification de l’étalon . 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 . 9
8 Échantillonnage . 9
9 Préparation de l’essai . 10
9.1 Préparation de la solution d’injection . 10
9.2 Préparation de l’appareillage . 10
10 Paramètres analytiques . 10
11 Acquisition et évaluation des données . 11
11.1 Généralités . 11
11.2 Calcul du chromatogramme net à partir des données brutes . 12
11.2.1 Détermination de la ligne de base . 12
11.2.2 Correction des valeurs mesurées et du chromatogramme net . 12
11.2.3 Limites d’évaluation . 12
11.3 Calcul des valeurs moyennes . 13
11.4 Calcul des courbes de distribution . 14
12 Fidélité . 14
12.1 Généralités . 14
12.2 Répétabilité . 15
12.3 Reproductibilité . 15
13 Rapport d’essai . 15
13.1 Généralités . 15
13.2 Données générales concernant l’équipement et les réglages . 15
© ISO 2020 – Tous droits réservés
iv
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 13885-3:2020(F)
13.2.1 Données concernant l’équipement utilisé . 15
13.2.2 Étalonnage . 16
13.2.3 Évaluation . 17
13.3 Données particulières concernant l’échantillon . 17
Annexe A (informative) Conversion des paramètres expérimentaux pour des colonnes de
dimensions différentes . 19
Annexe B (informative) Exemple de fiche technique d’un polymère étalon . 21
Annexe C (informative) Explications . 23
Bibliographie . 30
© ISO 2020 – Tous droits réservés
v
---------------------- Page: 5 ----------------------
ISO 13885-3:2020(F)
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 le lien suivant :
www.iso.org/iso/fr/avant-proposwww.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.
Une liste de toutes les parties de la série ISO 13885 se trouve sur le site Webweb 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.
© ISO 2020 – Tous droits réservés
vi
---------------------- Page: 6 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 13885-3:2020(F)
Chromatographie par perméation de gel (GPC) — Partie 3 :
Utilisation de l’eau 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 Mn (moyenne en nombre) et Mw (moyenne en masse) de polymères solubles
dans l’eau 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 »).
Cette méthode est applicable aux polymères neutres et aux polyanions [par exemple, polycarboxylates,
polysaccharides, alcools polyvinyliques totalement hydrolysés et poly(oxyde d’éthylène) à masse
moléculaire élevée]. Elle n’est pas applicable aux polycations [par exemple, polyvinylpyrrolidone,
polyvinylpyridine, sels de poly(diallyl--N,N--diméthyl--azacyclopentane), chitosane].
Malgré une bonne solubilité dans la phase mobile et même si les chromatogrammes obtenus présentent
une bonne répétabilité, il est possible que cette méthode ne puisse pas être utilisée avec certains types
de polymère du fait d’interactions spécifiques (par exemple, adsorption) dans le système
échantillon/éluant/colonne (voir également Article 12).
Les conditions spécifiées dans le présent document ne sont pas applicables à l’analyse GPC
6
d’échantillons de polymères présentant des valeurs M supérieures à 10 g/mol et/ou de polymères
w
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.
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 2020 – Tous droits réservés
1
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 13885-3:2020(F)
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
http://www.electropedia.org/.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)
[SOURCE : ISO 13885--1:2020, 3.1]
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.
[SOURCE : ISO 13885--1:2020, 3.2]
3.3
polycation
polymère hydrosoluble qui porte des charges positives permanentes ou forme des structures
cationiques temporaires du fait de sa valeur de pK dans les conditions de mesure
B
3.4
polyanion
polymère hydrosoluble qui porte des charges négatives permanentes ou forme des structures
anioniques temporaires du fait de sa valeur de pK dans les conditions de mesure
S
3.5
polymère neutre
polymère hydrosoluble qui ne porte aucune charge et ne forme aucun groupement ou structure chargé
dans les conditions de mesure
© ISO 2020 – Tous droits réservés
2
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 13885-3:2020(F)
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 Mw/Mn sont calculées.
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 ne doivent pas présenter
d’effets d’adsorption ou d’effets mémoire et ne doivent pas non plus présenter d’effets de dilatation à la
température accrue.
L’éluant décrit à l’Article 6 peut provoquer une corrosion à long terme. Par conséquent, il est nécessaire
que tous les composants soient constitués d’acier, de titane, de polyéthercétones ou de
polytétrafluoroéthylène de haute qualité et que les modules individuels soient reliés les uns aux autres
par des capillaires constitués d’acier ou de titane de haute qualité.
Figure 1 — Schéma d’un appareillage de GPC
© ISO 2020 – Tous droits réservés
3
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 13885-3:2020(F)
5.1 Alimentation en éluant
Le réservoir à éluant doit protéger convenablement l’éluant vis--à--vis des influences externes telles
que l’atmosphère, 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 %.
Il doit être garanti que les spécifications exigées en 5.6 concernant le bruit du détecteur peuvent être
respectées à l’aide d’une structure de pompe adaptée ou d’un amortisseur de pulsations en aval.
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 des mesures de conception ou 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 d’acrylate, produit par un
procédé de polymérisation spécial, avec des fonctions OH et sans groupement basique. Le matériau de
remplissage ne doit gonfler que légèrement dans l’éluant et ne peut donc pas se déformer sous la
pression engendrée au débit fixé.
Afin de limiter autant que possible les interactions d’adsorption entre la surface du matériau de
remplissage et les molécules polymères à analyser, les phases à base de silice ou de silice modifiée ne
doivent pas être utilisées. 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
© ISO 2020 – Tous droits réservés
4
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 13885-3:2020(F)
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 µg
d’éthylène glycol dans chaque colonne dans les mêmes conditions d’essai que celles utilisées pour
analyser les polymères ; le volume d’injection ne doit pas dépasser 20 µl (voir Annexe A). Évaluer le
chromatogramme obtenu à l’aide de la Formule (1) :):
2
V
100
e
(1)
N=5,54××
W L
1/2
où
V est le volume d’élution mesuré 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, une combinaison de colonnes doit avoir au
moins 10 000 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
© ISO 2020 – Tous droits réservés
5
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 13885-3:2020(F)
V volume d’élution mesuré correspondant au sommet du pic
e
W1/2 largeur de pic à mi--hauteur du pic
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
10
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
(2)
>6,0
A
c
où
V est le volume d’élution du pullulane de masse molaire, Mx, en centimètres cubes ;
e,M
x
V est le volume d’élution de 10 fois cette masse molaire, en centimètres cubes ;
e,( 10×M )
x
Ac est l’aire de section de la colonne, exprimée en centimètres carrés ;
M est la masse molaire du pullulane ; elle doit être choisie de sorte que le sommet du pic
x
de l’échantillon de 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
(voir Annexe A).
NOTE Voir Annexe C en ce qui concerne la restriction à un seul type de détecteur.
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.
Les signaux du détecteur sont enregistrés au moyen d’un système d’acquisition de données
électronique (voir Article 11 pour de plus amples détails).
© ISO 2020 – Tous droits réservés
6
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 13885-3:2020(F)
6 Réactifs
Une solution de chlorure de sodium (de qualité analytique), de c(NaCl) = 0,1 mol/l, dans de l’eau de
qualité 1 conformément à l’ISO 3696 (conductivité : <: < 0,01 mS/m, extinction à 254 nm et avec une
longueur de trajet optique de 1 cm : 0,001) est utilisée comme éluant. Le pH est ajusté à une valeur
comprise entre 7,5 et 8,5 à l’aide d’une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium. Aucun autre composé
ne doit être ajouté.
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 pullulane 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 pullulane 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. Le glucose, le maltose et le maltotriose sont utilisés pour
l’étalonnage dans la plage des faibles masses molaires. Une courbe d’étalonnage pour l’évaluation des
analyses de GPC d’échantillons de poly(méthacrylate de méthyle) non ramifié est ainsi obtenue. Si cette
courbe d’étalonnage est utilisée pour analyser des échantillons de composition différente, contenant
des molécules de structure différente, les résultats doivent être exprimés en « équivalents de masse
molaire de pullulane ».
7.2 Spécification de l’étalon
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 ≤ 1,3
p w n
2 000 g/mol ≤ M < 400 000 g/mol M /M ≤ 1,2
p w n
400 000 g/mol ≤ M M /M ≤ 1,5
p w n
Les exigences minimales suivantes doivent être satisfaites lors de la caractérisation de chaque étalon de
pullulane utilisé pour l’étalonnage :
a) au moins une valeur de masse molaire moyenne, Mn, Mw ou Mz, doit être déterminée par une
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.
© ISO 2020 – Tous droits réservés
7
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 13885-3:2020(F)
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.
7.3 Préparation des solutions d’étalonnage pour injection
Dissoudre les étalons dans l’éluant à température ambiante sans agiter ni mélanger. Le temps minimal
de dissolution est de 12 h. Ensuite, homogénéiser soigneusement les solutions. Conserver les solutions à
température ambiante.
Les périodes d’imprégnation sont relativement longues lors de la dissolution des étalons. Les solutions
ne doivent pas être agitées lors
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 13885-3
Première édition
2020-07
Chromatographie par perméation de
gel (GPC) —
Partie 3:
Utilisation de l'eau comme éluant
Gel permeation chromatography (GPC) —
Part 3: Water as eluent
Numéro de référence
ISO 13885-3:2020(F)
© ISO 2020
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 13885-3:2020(F)
DOCUMENT PROTÉGÉ PAR COPYRIGHT
© ISO 2020
Tous droits réservés. Sauf prescription différente ou nécessité dans le contexte de sa mise en œuvre, aucune partie de cette
publication ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun procédé, électronique ou mécanique,
y compris la photocopie, ou la diffusion sur l’internet ou sur un intranet, sans autorisation écrite préalable. Une autorisation peut
être demandée à l’ISO à l’adresse ci-après ou au comité membre de l’ISO dans le pays du demandeur.
ISO copyright office
Case postale 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: +41 22 749 01 11
E-mail: copyright@iso.org
Web: www.iso.org
Publié en Suisse
ii
© ISO 2020 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO 13885-3:2020(F)
Sommaire Page
Avant-propos .v
1 Domaine d’application . 1
2 Références normatives .1
3 Termes et définitions . 2
4 Principe. 2
5 Appareillage . 3
5.1 Alimentation en éluant . 3
5.2 Pompe . 3
5.3 Système d’injection . 3
5.4 Colonnes de séparation . 4
5.5 Dispositif de régulation de la température de colonne . 5
5.6 Détecteur . 6
6 Réactifs . 6
7 Étalonnage de l’appareillage . 6
7.1 Généralités . 6
7.2 Spécification de l’étalon . 6
7.3 Préparation des solutions d’étalonnage pour injection . 7
7.4 Conditions des analyses d’étalonnage . 7
7.5 Mesurage du volume d’élution . 7
7.6 Traçage de la courbe d’étalonnage . 8
8 Échantillonnage .8
9 Préparation de l’essai . 8
9.1 Préparation de la solution d’injection . 8
9.2 Préparation de l’appareillage . 9
10 Paramètres analytiques . .9
11 Acquisition et évaluation des données .10
11.1 Généralités . 10
11.2 Calcul du chromatogramme net à partir des données brutes . 10
11.2.1 Détermination de la ligne de base . 10
11.2.2 Correction des valeurs mesurées et du chromatogramme net . 10
11.2.3 Limites d’évaluation . 11
11.3 Calcul des valeurs moyennes . 11
11.4 Calcul des courbes de distribution .12
12 Fidélité .12
12.1 Généralités .12
12.2 Répétabilité . 13
12.3 Reproductibilité . 13
13 Rapport d’essai .13
13.1 Généralités .13
13.2 Données générales concernant l’équipement et les réglages .13
13.2.1 Données concernant l’équipement utilisé . 13
13.2.2 Étalonnage . 14
13.2.3 Évaluation . . 14
13.3 Données particulières concernant l’échantillon . 14
Annexe A (informative) Conversion des paramètres expérimentaux pour des colonnes de
dimensions différentes .16
Annexe B (informative) Exemple de fiche technique d’un polymère étalon .18
Annexe C (informative) Explications .20
iii
© ISO 2020 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 13885-3:2020(F)
Bibliographie .26
iv
© ISO 2020 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 13885-3:2020(F)
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.
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
© ISO 2020 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 5 ----------------------
NORME INTERNATIONALE ISO 13885-3:2020(F)
Chromatographie par perméation de gel (GPC) —
Partie 3:
Utilisation de l'eau 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 dans
n w
l’eau 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 »).
Cette méthode est applicable aux polymères neutres et aux polyanions [par exemple, polycarboxylates,
polysaccharides, alcools polyvinyliques totalement hydrolysés et poly(oxyde d’éthylène) à masse
moléculaire élevée]. Elle n’est pas applicable aux polycations [par exemple, polyvinylpyrrolidone,
polyvinylpyridine, sels de poly(diallyl-N,N-diméthyl-azacyclopentane), chitosane].
Malgré une bonne solubilité dans la phase mobile et même si les chromatogrammes obtenus présentent
une bonne répétabilité, il est possible que cette méthode ne puisse pas être utilisée avec certains types
de polymère du fait d’interactions spécifiques (par exemple, adsorption) dans le système échantillon/
éluant/colonne (voir également Article 12).
Les conditions spécifiées dans le présent document ne sont pas applicables à l’analyse GPC d’échantillons
6
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
1
© ISO 2020 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO 13885-3:2020(F)
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)
[SOURCE: ISO 13885-1:2020, 3.1]
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.
[SOURCE: ISO 13885-1:2020, 3.2]
3.3
polycation
polymère hydrosoluble qui porte des charges positives permanentes ou forme des structures
cationiques temporaires du fait de sa valeur de pK dans les conditions de mesure
B
3.4
polyanion
polymère hydrosoluble qui porte des charges négatives permanentes ou forme des structures
anioniques temporaires du fait de sa valeur de pK dans les conditions de mesure
S
3.5
polymère neutre
polymère hydrosoluble qui ne porte aucune charge et ne forme aucun groupement ou structure chargé
dans les conditions de mesure
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
2
© ISO 2020 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO 13885-3:2020(F)
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 ne doivent pas présenter
d’effets d’adsorption ou d’effets mémoire et ne doivent pas non plus présenter d’effets de dilatation à la
température accrue.
L’éluant décrit à l’Article 6 peut provoquer une corrosion à long terme. Par conséquent, il est
nécessaire que tous les composants soient constitués d’acier, de titane, de polyéthercétones ou de
polytétrafluoroéthylène de haute qualité et que les modules individuels soient reliés les uns aux autres
par des capillaires constitués d’acier ou de 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, 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 %.
Il doit être garanti que les spécifications exigées en 5.6 concernant le bruit du détecteur peuvent être
respectées à l’aide d’une structure de pompe adaptée ou d’un amortisseur de pulsations en aval.
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.
3
© ISO 2020 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 13885-3:2020(F)
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 des mesures de conception ou 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 d’acrylate, produit par un
procédé de polymérisation spécial, avec des fonctions OH et sans groupement basique. Le matériau
de remplissage ne doit gonfler que légèrement dans l’éluant et ne peut donc pas se déformer sous la
pression engendrée au débit fixé.
Afin de limiter autant que possible les interactions d’adsorption entre la surface du matériau de
remplissage et les molécules polymères à analyser, les phases à base de silice ou de silice modifiée ne
doivent pas être utilisées. 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 µg
d’éthylène glycol dans chaque colonne dans les mêmes conditions d’essai que celles utilisées pour
analyser les polymères; le volume d’injection ne doit pas dépasser 20 µl (voir Annexe A). Évaluer le
chromatogramme obtenu à l’aide de la Formule (1):
2
V
100
e
N =×55, 4 × (1)
W L
1/2
où
V est le volume d’élution mesuré 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, une combinaison de colonnes doit avoir au
moins 10 000 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.
4
© ISO 2020 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 13885-3:2020(F)
Légende
X volume d’élution
Y intensité du pic
1 injection
V volume d’élution mesuré 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
10
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 pullulane 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 du pullulane; elle doit être choisie de sorte que le sommet du pic
x
de l’échantillon de 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
© ISO 2020 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO 13885-3:2020(F)
5.6 Détecteur
Utiliser un détecteur à réfractomètre différentiel. Le volume de la cellule ne doit pas dépasser 0,010 ml
(voir Annexe A).
NOTE Voir Annexe C en ce qui concerne la restriction à un seul type de détecteur.
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.
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
Une solution de chlorure de sodium (de qualité analytique), de c(NaCl) = 0,1 mol/l, dans de l’eau de
qualité 1 conformément à l’ISO 3696 (conductivité: < 0,01 mS/m, extinction à 254 nm et avec une
longueur de trajet optique de 1 cm: 0,001) est utilisée comme éluant. Le pH est ajusté à une valeur
comprise entre 7,5 et 8,5 à l’aide d’une solution aqueuse d’hydroxyde de sodium. Aucun autre composé
ne doit être ajouté.
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 pullulane 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 pullulane 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. Le glucose, le maltose et le maltotriose sont utilisés pour
l’étalonnage dans la plage des faibles masses molaires. Une courbe d’étalonnage pour l’évaluation des
analyses de GPC d’échantillons de poly(méthacrylate de méthyle) non ramifié est ainsi obtenue. Si cette
courbe d’étalonnage est utilisée pour analyser des échantillons de composition différente, contenant
des molécules de structure différente, les résultats doivent être exprimés en «équivalents de masse
molaire de pullulane».
7.2 Spécification de l’étalon
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 ≤ 1,3
p w n
2 000 g/mol ≤ M < 400 000 g/mol M /M ≤ 1,2
p w n
400 000 g/mol ≤ M M /M ≤ 1,5
p w n
6
© ISO 2020 – Tous droits réservés
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO 13885-3:2020(F)
Les exigences minimales suivantes doivent être satisfaites lors de la caractérisation de chaque étalon
de pullulane utilisé pour l’étalonnage:
a) au moins une valeur de masse molaire moyenne, M , M ou M , doit être déterminée par une
n
...
FINAL
INTERNATIONAL ISO/FDIS
DRAFT
STANDARD 13885-3
ISO/TC 35
Gel permeation chromatography
Secretariat: NEN
(GPC) —
Voting begins on:
2020-03-18
Part 3:
Voting terminates on:
Water as eluent
2020-05-13
Chromatographie par perméation de gel (GPC) —
Partie 3: Eluant à l'eau
RECIPIENTS OF THIS DRAFT ARE INVITED TO
SUBMIT, WITH THEIR COMMENTS, NOTIFICATION
OF ANY RELEVANT PATENT RIGHTS OF WHICH
THEY ARE AWARE AND TO PROVIDE SUPPOR TING
DOCUMENTATION.
IN ADDITION TO THEIR EVALUATION AS
Reference number
BEING ACCEPTABLE FOR INDUSTRIAL, TECHNO-
ISO/FDIS 13885-3:2020(E)
LOGICAL, COMMERCIAL AND USER PURPOSES,
DRAFT INTERNATIONAL STANDARDS MAY ON
OCCASION HAVE TO BE CONSIDERED IN THE
LIGHT OF THEIR POTENTIAL TO BECOME STAN-
DARDS TO WHICH REFERENCE MAY BE MADE IN
©
NATIONAL REGULATIONS. ISO 2020
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO/FDIS 13885-3:2020(E)
COPYRIGHT PROTECTED DOCUMENT
© ISO 2020
All rights reserved. Unless otherwise specified, or required in the context of its implementation, no part of this publication may
be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
on the internet or an intranet, without prior written permission. Permission can be requested from either ISO at the address
below or ISO’s member body in the country of the requester.
ISO copyright office
CP 401 • Ch. de Blandonnet 8
CH-1214 Vernier, Geneva
Phone: +41 22 749 01 11
Fax: +41 22 749 09 47
Email: copyright@iso.org
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 2 ----------------------
ISO/FDIS 13885-3:2020(E)
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 . 3
5.2 Pump . 3
5.3 Injection system . 3
5.4 Separation columns . 3
5.5 Column temperature control . 5
5.6 Detector . 6
6 Reagents . 6
7 Calibration of the apparatus . 6
7.1 General . 6
7.2 Specification for the calibration standard . 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 .15
Annex B (informative) Example of a data sheet for a polymer standard .16
Annex C (informative) Explanations .18
© ISO 2020 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO/FDIS 13885-3:2020(E)
Bibliography .23
iv © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO/FDIS 13885-3:2020(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.
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
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/ patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to the
World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see www .iso .org/
iso/ foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 35, Paints and varnishes.
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.
© ISO 2020 – All rights reserved v
---------------------- Page: 5 ----------------------
FINAL DRAFT INTERNATIONAL STANDARD ISO/FDIS 13885-3:2020(E)
Gel permeation chromatography (GPC) —
Part 3:
Water 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 water by gel
n w
permeation chromatography (GPC).
NOTE Also known as size exclusion chromatography (SEC).
This method is applicable to neutral polymers and polyanions (e.g. polycarboxylates,
polysaccharides, fully hydrolyzed polyvinyl alcohols and high-molecular polyethylene oxides).
It is not applicable to polycations [e.g. polyvinylpyrrolidone, polyvinylpyridine, salts of
poly(diallyl-N,N-dimethyl-azacyclopentane), chitosan].
Despite good solubility in the mobile phase and 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 (see also Clause 12).
The conditions specified in this document are not applicable to the GPC analysis of polymer samples
6
with M values greater than 10 g/mol and/or polymers with elution limits outside the calibration
w
range (see 7.6 and Annex C).
This document includes no correction methods (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, in whole or in part, are normatively referenced in this document and are
indispensable for its application. 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
© ISO 2020 – All rights reserved 1
---------------------- Page: 6 ----------------------
ISO/FDIS 13885-3:2020(E)
— 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 size and/or shape of
molecules (size exclusion chromatography) or in charge (ion exclusion chromatography)
1)
[SOURCE: ISO 13885-1:— , 3.1]
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.
2)
[SOURCE: ISO 13885-1:— , 3.2]
3.3
polycation
water-soluble polymer that carries permanent positive charges or forms temporary cationic structures
due to its pK value under the measurement conditions
B
3.4
polyanion
water-soluble polymer that carries permanent negative charges or forms temporary anionic structures
due to its pK value under the measurement conditions
S
3.5
neutral polymer
water-soluble polymer that carries no charges and forms o-charged groups or structures under the
measurement conditions
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.
1) Under preparation. Stage at the time of ISO/FDIS 13885-1:2020.
2) Under preparation. Stage at the time of ISO/FDIS 13885-1:2020.
2 © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 7 ----------------------
ISO/FDIS 13885-3:2020(E)
All components which come into contact with the eluent or the sample solution shall not exhibit any
adsorption and memory effects and shall not exhibit any expansion effects at the increased temperature.
The eluent described in Clause 6 can cause corrosion in the case of long-term use. For this reason, it is
necessary that high-quality steel, titanium, polyetherketones or polytetrafluoroethylene are used for
all components and that the individual modules are connected to one another by means of 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, 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.
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 %.
It shall be ensured that the specifications required in 5.6 for detector noise can be adhered to by means
of an appropriate pump structure or a downstream pulsation damper.
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 can 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 design
measures or 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.
© ISO 2020 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO/FDIS 13885-3:2020(E)
The packing material typically consists of an acrylate copolymer, produced by a special polymerization
process, with OH functionality and without basic groups. The packing material shall swell only slightly
in the eluent and therefore cannot deform under the pressure developed at the set flow rate.
To keep adsorptive interactions between the packing material surface and the polymer molecules
to be investigated as low as possible, silica phases and modified silica phases shall not be used.
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 µg of ethylene
glycol on to each column under the same test conditions as are used for analysing polymers; the
injection volume shall not exceed 20 µl (see Annex A). Evaluate the chromatogram obtained using
the Formula (1):
2
V
100
e
N =×55, 4 × (1)
W L
1/2
where
V is the elution volume measured 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, a column combination shall have at least 10 000 theoretical plates
per metre.
NOTE See Annex C for tailing and fronting (asymmetry) of the peak used to calculate the plate count.
4 © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO/FDIS 13885-3:2020(E)
Key
X elution volume
Y peak intensity
1 injection
V elution volume measured at the peak maximum
e
W peak width at half 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 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 in 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
V is the elution volume for pullulan of molar mass, M , in cubic centimetres;
e,M x
x
V is the elution volume for 10 times that molar mass, in cubic centimetres;
e,1()0×M
x
A is the cross-sectional area of the column, in square centimetres;
c
M is the molar mass of pullulan; it shall be selected such that the peak maximum for the
x
polymer sample under investigation lies 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).
© ISO 2020 – All rights reserved 5
---------------------- Page: 10 ----------------------
ISO/FDIS 13885-3:2020(E)
5.6 Detector
Use a differential refractometer detector. The cell volume shall not exceed 0,010 ml (see Annex A).
NOTE For the restriction to a single detector type, 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.
The signals from the detector are recorded by means of an electronic data system (see Clause 11 for
details).
6 Reagents
A solution of sodium chloride (analytical quality), c(NaCl) = 0,1 mol/l, in water of grade 1 according to
ISO 3696 (conductivity: <0,01 mS/m, extinction at 254 nm and 1 cm optical path length: 0,001) is used
as the eluent. The pH value is adjusted to 7,5 to 8,5 using an aqueous sodium hydroxide solution. Other
components shall not be added.
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
pullulan 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 pullulan samples of narrow molar mass
distribution (see Annex C) and whose molar masses have been determined by independent, absolute
methods. Glucose, maltose and maltotriose are used for calibration in the low-molar-mass range. The
result is a calibration curve for the evaluation of GPC analyses of unbranched polymethyl methacrylate
samples. If this calibration curve is used to analyse samples of other compositions, containing molecules
with other structures, the results shall be expressed as the “pullulan molar mass equivalents”.
7.2 Specification for the calibration standard
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 ≤ 1,3
p w n
2 000 g/mol ≤ M < 400 000 g/mol M /M ≤ 1,2
p w n
400 000 g/mol ≤ M M /M ≤ 1,5
p w n
The following minimum requirements shall be fulfilled in the characterization of each individual
pullulan 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;
6 © ISO 2020 – All rights reserved
---------------------- Page: 11 ----------------------
ISO/FDIS 13885-3:2020(E)
d) the results and data for each batch analyzed 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.
7.3 Preparation of the calibration solutions for injection
Dissolve the calibration standards in the eluent at ambient temperature without shaking or stirring.
The minimum dissolving time is 12 h. Then homogenize the solutions carefully. Store the solutions at
ambient temperature.
The soaking periods are relatively long during dissolving of the calibration standards. The solutions
shall not be shaken during the soaking phase so that the polymer chains do not tear.
Filter the solutions manually through a 0,2 µm to 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 analyzed 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 < 400 000 g/mol 1,0 g/l
p
400 000 g/mol ≤ M 0,5 g/l
p
The quantities injected on to the column shall be matched to the capacity of the column by adjusting the
inje
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.