Chromatographie des polymères

Le système SEC THF est destiné à la caractérisation d’un large éventail de polymères solubles dans le tétrahydrofurane, tels que les polymères styréniques, les poly(méth)acrylates, les polyesters, les copolymères et de nombreux polymères techniques.
Équipé d’un réfractomètre différentiel (RI), d’un détecteur UV, d’un viscosimètre en ligne ainsi que de deux détecteurs de diffusion de la lumière (Dual Angle Light Scattering, DUALS, et Multi Angle Light Scattering, MALS), il permet de déterminer les masses molaires moyennes, la distribution des masses molaires, les masses molaires absolues, la viscosité intrinsèque et les paramètres de Mark-Houwink. Cette configuration multi-détection permet également d’étudier l’architecture macromoléculaire des polymères, notamment les phénomènes de ramification, ainsi que de caractériser des matériaux présentant des architectures complexes.

Le système SEC DMF/LiBr est dédié à la caractérisation des polymères polaires ou présentant une solubilité limitée dans les solvants conventionnels. L’utilisation du DMF additionné de LiBr, associée à des colonnes en polystyrène-divinylbenzène (PSDVB), permet de limiter les interactions entre les macromolécules et la phase stationnaire afin d’obtenir une séparation reposant uniquement sur le volume hydrodynamique des polymères.

Équipé d’un réfractomètre différentiel (RI), d’un viscosimètre en ligne et d’un détecteur de diffusion de la lumière, ce système permet de déterminer les masses molaires, les masses molaires absolues, la viscosité intrinsèque ainsi que les paramètres de Mark-Houwink. Il est particulièrement adapté à l’étude de polymères techniques, fonctionnels, amphiphiles ou fortement polaires tels que les polyamides, polyesters, poly(acides acryliques) et copolymères complexes.

La plateforme dispose de deux systèmes fonctionnant en DMSO afin de répondre aux besoins d’analyse des polymères hydrosolubles ou difficiles à caractériser dans d’autres solvants. Un système Agilent 1260 (60 °C), équipé de détecteurs RI et UV, est utilisé pour les analyses courantes, tandis qu’un système Tosoh fonctionnant jusqu’à 90 °C permet l’analyse de matériaux nécessitant des températures de dissolution plus élevées.

Le système SEC Tosoh en DMSO à 100 °C permet la caractérisation de polymères nécessitant des conditions spécifiques de mise en solution, notamment les PVDF de haute masse molaire. La phase mobile est constituée de DMSO additionné de NaNO₃ et filtré, afin d’améliorer les conditions de séparation et de limiter les interactions parasites entre les macromolécules et la phase stationnaire. Le système est équipé d’un passeur d’échantillons thermostaté, permettant de maintenir les solutions à température avant leur injection et ainsi de garantir la bonne mise en solution des polymères tout au long de l’analyse.

La détection est assurée par un réfractomètre différentiel, permettant de suivre la concentration du polymère élué et de déterminer sa distribution de masses molaires après étalonnage approprié. Cette configuration permet ainsi la caractérisation de polymères difficilement solubles dans les solvants classiquement utilisés en SEC, et en particulier l’étude de PVDF de haute à très haute masse molaire.

Le système SEC haute température fonctionne en 1,2,4-trichlorobenzène (TCB) à 160 °C et permet la caractérisation de polymères insolubles à température ambiante, notamment les polyoléfines. Entièrement automatisé, il assure la préparation, la dissolution et l’analyse des échantillons dans des conditions contrôlées, garantissant une dissolution optimale tout en limitant leur dégradation thermique.
Équipé d’un détecteur infrarouge différentiel (IR6), d’un réfractomètre différentiel et d’un viscosimètre en ligne, ce système permet de déterminer les masses molaires, la viscosité intrinsèque et les paramètres de Mark-Houwink. Le détecteur IR6 apporte également des informations sur la concentration et la composition chimique des polyoléfines, offrant une caractérisation approfondie de matériaux tels que les polyéthylènes, polypropylènes, copolymères éthylène-a-oléfines et polymères à très haute masse molaire.

La Composition Elution Fractionation (CEF) permet de séparer les macromolécules selon leur composition chimique, et plus particulièrement selon leur teneur en comonomère. La séparation repose sur les différences de cristallisation des chaînes polymères, directement liées à leur composition chimique. Cette technique est particulièrement adaptée à la caractérisation des copolymères d’éthylène et à l’étude de leur homogénéité chimique. Elle permet de déterminer la distribution en composition chimique (Chemical Composition Distribution, CCD) des matériaux et de mettre en évidence différentes populations de chaînes présentant des compositions distinctes.

La Temperature Gradient Interaction Chromatography (TGIC) est une technique chromatographique de haute résolution reposant sur les interactions entre les chaînes polymères et une phase stationnaire sous l’effet d’un gradient de température. Contrairement à la CEF, la séparation est gouvernée par les phénomènes d’adsorption plutôt que par la cristallisation. Cette technique est particulièrement adaptée à la caractérisation de matériaux faiblement cristallisables ou amorphes, tels que certains plastomères, élastomères et polyoléfines modernes présentant des distributions en composition chimique complexes ou multimodaux.