GPC/APC技术揭晓光刻胶树脂的分子级奥秘

光刻胶树脂通常呈现多分散的分子量分布，而传统凝胶渗透色谱（GPC）在低分子量区域分辨率不足，难以准确识别低聚物组分。超高效聚合物色谱（APC）技术通过优化柱床结构和粒径分布、系统体积，在低分子量区实现了突破性进展。

在对同一光刻胶树脂样品进行分析时，传统GPC系统（HR4+HR3+HR2串联柱）仅能获得一个宽峰分布（PDI为1.8）。相比之下，使用APC系统（XT250+XT125+XT45三柱串联）有效提升了低分子量端的样品分离度，分离结果呈现多组出峰（每组单峰分布均低于1.1）。APC系统的分离手段具备在各个分子量区间内实现高精度分离与深入分析的能力。

更惊人的是速度差异：APC在四氢呋喃流动相条件下，流速设定为0.5?mL/min即可在15分钟内完成样品分析，比传统GPC快近3倍。且重复性RSD%稳定在1以内，满足生产线上的快速质控需求。

图1. 树脂A样品的GPC（上）和APC（下）RI图谱。

图2. 树脂B样品的GPC（上）和APC（下）RI图谱。

传统GPC依赖聚苯乙烯标准品进行相对分子量推算，该方法简单高效、成本低廉，是传统聚合物分子量表征的不二之选。但是针对当前光刻胶树脂产品的复杂情况，共聚物的增多导致聚合物分子结构迥异，产生与真实值超出5-20%分子量的偏差。通过将GPC与多角度激光光散射检测器联用，实现了直接测量绝对分子量，突破这一局限。

下述案例通过超高效聚合物色谱 - 多角度激光光散射联用系统（APC-MALS）分别对两个树脂（A、B）样品进行了分子量测试，主要步骤如下：

其结果不再受限于传统GPC分子量表征中标准品类型的影响，测定值与APC-MALS系统有一定差别。将本例中MALS测试结果与APC-RI相对结果进行对比，MW偏差分别为5.7%和6.4%，PDI的偏差＞40%。另外，根据仪器增配的动态光散射探头可额外获知两种样品的流体力学半径（Rh）, 可为后续的研究工作提供更为多元的分析结果。

图3. 超高效聚合物色谱-多角度激光光散射联用系统（APC-MALS）。

图4. 样品 A的MALS色谱峰（上），B的MALS色谱出峰（下）。

注：LS代表：激光信号；dRI：示差信号；DLS：动态光散射信号。

在对某类树脂类样品结果分析过程中，我们发现对照组与实际组之间分散度存在较小差异，如图5所示：色谱出峰时间几近一致，分子量及其分布差异低于10%。

图5. 对照组（Reference）和样品组（Sample-1,2,3,4）的色谱峰及对应分子量分布拟合。

随后通过增加粘度检测器对两类样品组构象进行分析，根据Mark-Houwink-Sakurada方程拟合表明两类样品的斜率值（α值）均处于0.50-0.65的线性范围内，但对照样组（α=0.631）比样品组α值（0.532-0.539）明显偏高，对照组的分子构象更加松散，而样品组相较紧凑，通过粘度检测器从分子构象程度对两类样品进行更加透彻的构象分析，利于后续研究人员对该树脂产品的工艺改进。

图6. 对照组（Reference）和样品组（Sample-1,2,3,4）的Mark-Houwink-Sakurada方程对比。