ISO 13885-1:1998

NORME ISO
INTERNATIONALE 13885-1
Première édition
1998-12-15
Liants pour peintures et vernis —
Chromatographie par perméation
de gel (GPC) —
Partie 1:
Utilisation de tétrahydrofurane (THF) comme
éluant
Binder for paints and varnishes — Gel permeation chromatography
(GPC) —
Part 1: Tetrahydrofuran (THF) as eluent
A
Numéro de référence
Sommaire
1 Domaine d'application.1
2 Références normatives .1
3 Définition .2
4 Principe.2
5 Appareillage .2
6 Éluant.5
7 Étalonnage de l'appareillage .6
8 Échantillonnage .8
9 Préparation de l'essai.9
10 Conditions d'analyse.9
11 Collecte et évaluation des données.10
12 Fidélité .13
13 Rapport d'essai .14
Annexe A (informative) Informations complémentaires.18
Annexe B (informative) Bibliographie .24
Annexe C (informative) Exemple de fiche de données pour un étalon de polymère .25
©  ISO 1998
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, 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 et les microfilms, sans l'accord écrit de l'éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 • CH-1211 Genève 20 • Suisse
Internet iso@iso.ch
Imprimé en Suisse
ii
© ISO
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 (CEI) en ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques sont soumis aux comités membres pour
vote. Leur publication comme Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des comités
membres votants.
La Norme internationale ISO 13885-1 a été élaborée par le comité technique ISO /TC 35, Peintures et vernis, sous-
comité SC 10, Méthodes d'essai des liants pour peintures et vernis.
L'ISO 13885 comprendra les parties suivantes, présentées sous le titre général Liants pour peintures et vernis —
Chromatographie par perméation de gel (GPC):
 Partie 1: Utilisation de tétrahydrofurane (THF) comme éluant
 Partie 2: N,N-diméthylacétamide (DMAC) comme éluant
 Partie 3: Eau comme éluant
Au moment de la publication de la présente partie de l’ISO 13885, les parties 2 et 3 étaient encore au stade
proposition.
Les annexes A à C de la présente partie de l’ISO 13885 sont données uniquement à titre d’information.
iii
NORME INTERNATIONALE  © ISO ISO 13885-1:1998(F)
Liants pour peintures et vernis — Chromatographie
par perméation de gel (GPC) —
Partie 1:
Utilisation de tétrahydrofurane (THF) comme éluant
AVERTISSEMENT — La présente partie de l’ISO 13885 peut impliquer l'utilisation d'appareillages et de
matériaux dangereux, ainsi que la mise en œuvre de modes opératoires dangereux. Elle n’est pas censée
aborder tous les problèmes de sécurité liés à son utilisation. Il incombe à l'utilisateur de la présente partie
de l’ISO 13885 d'établir des pratiques appropriées en matière d'hygiène et de sécurité, et de déterminer
l'applicabilité des limitations réglementaires avant toute utilisation. Une déclaration de danger spécifique
figure dans l’article 6.
1 Domaine d'application
La présente partie de l’ISO 13885 fait partie d'une série de normes traitant de l'échantillonnage et des essais
des peintures, vernis et produits assimilés.
Elle décrit les conditions de détermination de la distribution de la masse moléculaire, de la masse moléculaire
moyenne en nombre M et de la masse moléculaire moyenne en masse M des polymères solubles dans le
n w
1)
tétrahydrofurane par chromatographie par perméation de gel .
Il se peut que, malgré la bonne répétabilité obtenue avec cette méthode, celle-ci ne puisse être utilisée avec
certains types de polymères à cause de certaines interactions spécifiques, comme l'adsorption au sein du système
échantillon/éluant/colonne.
Cette méthode n'est pas absolue et nécessite un étalonnage d'après des étalons de polystyrène disponibles dans le
commerce et caractérisés par des méthodes absolues. Les résultats concernant des échantillons de polymères
autres que le polystyrène ne sont donc comparables qu'au sein de groupes d'échantillons du même type.
Les conditions fixées dans la présente partie de l’ISO 13885 ne conviennent pas pour l'analyse par
chromatographie par perméation de gel d'échantillons de polymère dont les valeurs de M sont supérieures à 10
w
(voir annexe A).
La présente partie de l’ISO 13885 ne présente pas de méthodes de correction, par exemple pour l'élimination de
l'élargissement de pic. Si des valeurs de masse moléculaire absolue sont requises, il faut utiliser une méthode
absolue, par exemple par membrane osmométrique pour M ou par diffusion de la lumière pour M .
n w
2 Références normatives
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui en est faite, constituent des
dispositions valables pour la présente partie de l’ISO 13885. Au moment de la publication, les éditions indiquées
étaient en vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des accords fondés sur la présente
partie de l’ISO 13885 sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les éditions les plus récentes des normes
indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de l'ISO possèdent le registre des Normes internationales en vigueur
à un moment donné.
1) Également connue sous l’appellation «chromatographie d’exclusion par la taille».
© ISO
ISO 1513:1992,
Peintures et vernis — Examen et préparation des échantillons pour essais.
ISO 5725-1:1994, Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure — Partie 1: Principes
généraux et définitions.
2)
ISO 15528:— , Peintures et vernis — Échantillonnage.
ASTM D 3536-91, Test method for molecular weight averages and molecular weight distribution by liquid exclusion
chromatography (Gel Permeation Chromatrographie — GPC).
ASTM D 5296-92, Test method for molecular weight averages and molecular weight distribution of polystyrene by
high performance size-exclusion chromatography.
3 Définition
Pour les besoins de la présente partie de l’ISO 3451, la définition suivante s'applique.
3.1
chromatographie par perméation de gel
méthode chromatographique selon laquelle les molécules complètement dissoutes d'un échantillon de polymère
sont fractionnées sur un matériau de colonne poreux, la séparation s'effectuant en fonction de la taille de la
molécule (ou plus précisément en fonction de la taille de la bobine de polymère qui se forme dans ce solvant
d'élution)
NOTE 1 Les petites molécules diffusent plus souvent dans les pores du matériau de la colonne et sont donc retardées par
rapport aux molécules de grande taille. Par conséquent, les grandes molécules sont éluées avant les petites. Dans les
conditions d'essai données, le volume de rétention est seulement fonction de la taille de la molécule.
NOTE 2 Il s'agit d'une forme spéciale de chromatographie en phase liquide.
4 Principe
La teneur en polymère d'un échantillon est déterminée, puis l'échantillon est dilué avec de l'éluant de façon à
obtenir une concentration de moins de 5 g/l, et une partie aliquote de l'échantillon dilué est injectée dans le système
de chromatographie par perméation de gel. La concentration des molécules éluées dans la colonne est mesurée
par ordre de taille décroissante, avec un détecteur sensible à la concentration, par exemple un réfractomètre
différentiel. La distribution de la masse moléculaire, les quantités M et M , ainsi que l'hétérogénéité ou la
n w
polydispersité M /M , sont calculées à partir du chromatogramme qui en résulte, à l'aide d'une courbe d'étalonnage
w n
qui a été déterminée pour ce système particulier de chromatographie par perméation de gel.
5 Appareillage
L'appareillage doit comporter les éléments représentés à la figure 1 et décrits ci-dessous.
Il est essentiel que tous les éléments qui sont en contact avec l'éluant ou la solution échantillon soient résistants à
ces produits et ne présentent ni adsorption ni effets mémoire d'aucune sorte. Les éléments de l'appareillage de
chromatographie par perméation de gel, qui dans ce cas utilise le tétrahydrofurane comme éluant, doivent être
reliés au moyen de tubes capillaires en acier inoxydable.
5.1 Alimentation en éluant
Le réservoir d'éluant doit protéger correctement l'éluant contre les influences extérieures, notamment l'atmosphère
et la lumière, si nécessaire au moyen d'une couche de gaz inerte recouvrant la surface du liquide. Le réservoir

2) À publier. (Révision de l’ISO 842:1984 et de l’ISO 1512:1991)
© ISO
d'éluant doit avoir une capacité suffisante pour que l'appareillage puisse atteindre l'équilibre entre le solvant
d'élution et la surface de matériau de la colonne, et pour que plusieurs analyses puissent être effectuées.
L'éluant doit être dégazé avant d'être introduit dans le réservoir, ou au moyen d'un dispositif installé entre le
réservoir et la pompe, pour empêcher toute défaillance de la pompe ou la formation de bulles dans le détecteur. Le
choix de la méthode de dégazage utilisée — piège à bulles, purge en ligne à l'hélium ou dégazage par le vide, par
exemple — est libre, mais la méthode choisie doit être mentionnée dans le rapport d'essai.
5.2 Pompe
La pompe permet d'obtenir un débit d'éluant dans la colonne aussi régulier que possible et égal à 1 ml/min. Pour
cela, la pompe doit fonctionner au rendement maximal à ce débit.
La pompe doit être conçue de façon à maintenir le niveau de bruit du détecteur comme spécifié en 5.6, ou un
amortisseur de pulsations doit être installé immédiatement en aval de la pompe.
Le paramètre qui caractérise une molécule de polymère d'une taille donnée est le volume élué entre l'injection de la
solution échantillon et l'élution du polymère. La reproductibilité du mesurage de ce volume doit être supérieure à
0,3 %. Si le volume de rétention n'est pas mesuré au moyen d'un débitmètre permettant d'obtenir l'exactitude
adéquate, mais seulement indirectement à partir du temps d'élution, la constance du débit de pompage et la
reproductibilité des pompes utilisées sont plus critiques: la constance et la reproductibilité d'environ 1 % que l'on
obtient actuellement sur de longues périodes de fonctionnement ne conviennent pas pour la reproductibilité requise
du mesurage de la masse moléculaire. Lorsque les chromatogrammes sont évalués sur la base de la durée, il est
donc nécessaire de vérifier que les conditions de débit pendant l'étalonnage et l'analyse sont identiques, en utilisant
par exemple des étalons internes dans la solution d'étalonnage et la solution échantillon, et, si les conditions de
débit ne sont pas identiques, en effectuant les corrections appropriées. Les étalons internes utilisés doivent être
mentionnés dans le rapport d'essai.
5.3 Système d'injection
Le système d'injection sert à introduire une quantité prédéterminée et précise de la solution échantillon dans le flux
d'éluant, de façon rapide et régulière.
Lorsque la solution échantillon est versée dans la boucle d'échantillonnage, puis introduite dans le flux d'éluant, le
volume de liquide utilisé doit être suffisant pour que, même s'il se produit des effets de flux laminaire, la boucle
d'échantillonnage soit complètement remplie de solution échantillon, puis rincée à grande eau.
Il faut éviter, par une conception appropriée ou un rinçage adéquat, tout effet mémoire induit par la solution
échantillon précédente dans le système d'injection.
5.4 Colonnes
L'appareillage doit comporter une ou plusieurs colonnes raccordées en série et remplies d'un matériau poreux
sphérique, le diamètre des pores correspondant à la taille des molécules de polymère faisant l'objet de l'analyse.
Le matériau de remplissage est en principe constitué d'un copolymère de styrène/divinylbenzène (S/DVB), produit
selon un procédé spécial de polymérisation, qui gonfle peu dans le solvant et ne se déforme donc pas sous la
pression appliquée au débit de 1 ml/min.
Outre ces particules de S/DVB sphériques macroporeuses, d'autres matériaux de remplissage sont également
utilisés, à base d'autres monomères organiques ou de dioxyde de silicium (silice). Le critère d'utilisation est
l'absence d'interaction d'adsorption entre leur surface et les molécules de polymère présentes dans l'échantillon. De
plus, l'échantillon faisant l'objet de l'analyse ne doit pas être modifié, ni chimiquement ni structurellement, au sein du
système de chromatographie.
Certains polymères peuvent réagir avec la surface du matériau de remplissage, par exemple par adsorption, et
d'autres effets peuvent parfois interférer avec le mécanisme de séparation par chromatographie par perméation de
gel. L'annexe A décrit ces effets et propose des solutions. S'il s'agit de comparer des analyses de ces polymères
effectuées par différents laboratoires, les laboratoires doivent convenir des détails des conditions d'essai non
prévues par la présente partie de l’ISO 13885.
© ISO
Il est pratiquement impossible d'obtenir deux colonnes ayant la même distribution de rayons des pores et la même
qualité de remplissage. Pour réaliser l'objectif de la présente norme, qui est d'obtenir des résultats le plus
concordants possible lors d'essais réalisés dans différents laboratoires, avec différents appareillages de
chromatographie par perméation de gel, sur un même échantillon, il est nécessaire de satisfaire aux prescriptions
minimales spécifiées ci-dessous en ce qui concerne l'élargissement de pic (exprimé en termes de nombre de
plateaux théoriques) et l'efficacité de séparation. Les valeurs obtenues doivent être mentionnées dans le rapport
d'essai.
a) Nombre de plateaux théoriques
Le nombre de plateaux doit être déterminé, pour l'appareillage utilisé, à partir de la largeur de pic à mi-hauteur (voir
figure 2). Injecter 20 μl d'une solution d'éthylbenzène (concentration 1 g/l) dans la colonne et évaluer le
chromatogramme obtenu dans les mêmes conditions que pour l'analyse des polymères, à l’aide de l'équation (1):
 V
e
Nombre de plateaux théoriques N=×55, 4 × . . . (1)
WL
 
12/
où
V est le volume ou le temps de rétention jusqu'au maximum du pic;
e
W est la largeur de pic à mi-hauteur (voir figure 2); utiliser les mêmes unités pour V et W;
1/2 e
L est la longueur, en centimètres, de la colonne/du système de colonne.
Déterminer la largeur de pic à mi-hauteur soit électroniquement à partir d'au moins 30 points d'information par pic,
soit manuellement sur un chromatogramme où le pic mesure au moins 2 cm de largeur à mi-hauteur et au moins
15 cm de hauteur au maximum du pic.
Exprimer le résultat comme étant le nombre de plateaux théoriques par mètre de longueur totale de colonne. Pour
être conforme aux prescriptions de la présente partie de l’ISO 13885, un système de colonne doit comporter au
moins 20 000 plateaux/m.
NOTE Il est conseillé de consulter l'annexe A pour ce qui concerne la traînée et le front (asymétrie) du pic, permettant de
calculer le nombre de plateaux.
b) Efficacité de séparation
Pour obtenir une résolution adéquate, la courbe d'étalonnage ayant pour coordonnées log M en fonction du
volume de rétention V pour le système de colonne utilisé ne doit pas excéder une pente donnée. Ce paramètre
e
doit être mesuré au moyen d'une paire d'étalons de polystyrène qui éluent dans la zone du maximum du pic, pour
l'échantillon de polymère examiné, ou tiré de la courbe d'étalonnage et évalué à l’aide de l’équation (2):
VV−
,Mx
e e, 10× Mx
()
Efficacité de séparation = > 6,0 . . . (2)
Section de la colonne
où
est le volume de rétention pour le polystyrène de masse moléculaire , en centimètres cubes;
V M
e,Mx x
V est le volume de rétention pour 10 fois cette masse moléculaire, en centimètres cubes;
e,(10 · Mx)
la section de la colonne est exprimée en centimètres carrés.
Choisir M de sorte que le maximum du pic pour l'échantillon de polymère étudié se trouve à peu près à mi-chemin
x
entre ces deux volumes de rétention.
NOTE Voir annexe A pour la résolution minimale requise par la norme ASTM D 5296-92, article 12, équation (3).
© ISO
5.5 Contrôle de la température de colonne
Réaliser l'essai à température ambiante ou à une température n'excédant pas 40 °C. La température de la colonne
ne doit pas varier de plus de 1 °C au cours de l'analyse (voir annexe A). Effectuer l'étalonnage et les analyses
d'échantillons à la même température. Si les analyses doivent être effectuées par différents laboratoires à des fins
de comparaison, la température de la colonne doit faire l'objet d'un accord.
5.6 Détecteur
Utiliser un détecteur à réfractomètre différentiel. Le volume de la cellule ne doit pas excéder 0,010 ml.
NOTE Pour le cas d'une limitation à un détecteur de type simple, voir annexe A.
Si l'on doit analyser des échantillons constitués de copolymères ou de mélanges de polymères, s'assurer que tous
les composants donnent le même facteur de réponse (rapport du signal du détecteur à la concentration d'analyte
dans le produit élué, ou, dans le cas du réfractomètre différentiel, augmentation de l'indice de réfraction spécifique ν
(généralement exprimé par dn/dc), c'est-à-dire mathématiquement:
k
i
. . . (3)
02,<<5
k
j
où
k et k sont les facteurs de réponse pour les composants i et j, respectivement;
i j
dn/dc est le changement de l'indice de réfraction n lié au changement de la concentration c.
Si le rapport des facteurs de réponse n'entre pas dans cette plage lors de l'analyse d'une série d'échantillons, on
peut utiliser un détecteur différent, ou une autre combinaison de détecteurs. S'il s'agit de comparer les résultats
obtenus par différents laboratoires pour une telle série d'échantillons, le type de détecteur doit faire l'objet d'un
accord. Si un détecteur différent est utilisé, il faut en donner les raisons dans le rapport d'essai. Voir annexe A.
Il convient que la réponse du détecteur, obtenue en utilisant l'enregistrement de l'échantillon comme spécifié dans
la présente partie de l’ISO 13885, donne, pour le réglage minimal de l'amortissement électronique, un niveau de
bruit atteignant moins de 1 % de la hauteur maximale du pic de polymère. Les variations de pression, de
température et de débit influant sur le niveau de bruit, surtout dans le cas du réfractomètre différentiel, il faut
prendre les mesures adéquates pour maintenir une température constante et amortir les pulsations.
5.7 Débitmètre
Comme décrit en 5.2, le paramètre le plus important dans l'élution d'une certaine taille de molécules est le volume
de rétention. Le type de débitmètre utilisé pour mesurer ce paramètre doit être mentionné dans le rapport d'essai. Si
le volume de rétention est déterminé indirectement, par exemple à partir du temps d'élution, les hypothèses
formulées et les mesurages effectués doivent être expliqués dans le rapport d'essai.
5.8 Collecte des données
Dans le montage le plus simple, les signaux en provenance du détecteur sont enregistrés par un enregistreur de
diagrammes, mais en général ils sont enregistrés par un système électronique d'acquisition de données, avec les
informations sur le volume de rétention (pour tout détail, voir article 11).
6 Éluant
L'éluant doit être constitué de tétrahydrofurane (THF), répondant aux spécifications suivantes:
Pureté du produit > 99,5 %
Eau < 0,05 %
Peroxydes < 0,005 %
© ISO
Il peut être stabilisé avec au maximum 250 ppm de 2,6-di- -butyl-4-méthylphénol, pour empêcher la formation
tert
de peroxydes.
Le niveau de peroxyde dans le tétrahydrofurane doit être vérifié avant utilisation, par exemple au moyen de bandes
d'essai, et mentionné dans le rapport d'essai.
AVERTISSEMENT — Le tétrahydrofurane est très inflammable. Il convient que l'utilisateur de la présente
partie de l’ISO 13885 se réfère aux procédures de sécurité concernant la manutention.
Dans certains cas exceptionnels, qui doivent être expliqués dans le rapport d'essai, il peut être nécessaire
d'incorporer des additifs dans l'éluant de tétrahydrofurane, jusqu'à un maximum de 10 g/l, pour éviter des
problèmes lors de l'analyse de certains échantillons (pour tout détail, voir annexe A).
Une fois qu'il a servi au conditionnement de la colonne et aux analyses, jeter l'éluant; ne pas le remettre dans le
réservoir.
7 Étalonnage de l'appareillage
Étalonner l'appareillage de chromatographie par perméation de gel (GPC) avec une série d'étalons de polystyrène,
de distribution de masse moléculaire étroite (voir annexe A), dont les masses moléculaires ont été déterminées par
des méthodes indépendantes et absolues. Le résultat est une courbe d'étalonnage permettant d'évaluer les
analyses par GPC d'échantillons de polystyrène. Si cette courbe d'étalonnage est utilisée pour analyser des
échantillons d'autres compositions, contenant des molécules ayant d'autres structures, les résultats doivent être
[1]
exprimés en tant que «masse moléculaire équivalent-polystyrène» .
7.1 Spécifications relatives à l'étalon
La distribution de la masse moléculaire de l'étalon doit être plus étroite que les limites indiquées ci-dessous comme
fonction de la masse moléculaire maximale au pic, M :
p
M < 2 000 g/mol M /M < 1,20
p w n
2 000 g/mol < M < 10 g/mol M /M < 1,05
p w n
10 g/mol < M M /M < 1,20
p w n
Le facteur d'asymétrie du pic A/B pour chaque chromatogramme, calculé à partir des demi-largeurs de pic A et B,
à mi-hauteur, avant et après la perpendiculaire passant par le maximum du pic, doit se situer dans la plage
suivante:
A
=±10,,0 015 . . . (4)
B
Les demi-largeurs A et B doivent être déterminées soit à partir de données électroniques sur les pics, définies par
au moins 60 points d'information, soit manuellement sur un pic d'une largeur d'au moins 2 cm à mi-hauteur et d'une
hauteur d'au moins 15 cm.
Les prescriptions minimales suivantes doivent être respectées pour la caractérisation de chaque étalon de
polystyrène utilisé pour l'étalonnage:
a) Au moins une valeur de masse moléculaire moyenne, M , M ou M (voir équations en 11.2) doit être
n w
z
déterminée par une méthode absolue. Les valeurs M sont utilisées pour l'étalonnage, mais il n'existe pas de
p
méthode absolue permettant de déterminer M . Par conséquent, la méthode permettant d'obtenir les valeurs
p
M (par exemple calcul par M et M ou étalonnage itératif par GPC, en démarrant avec les valeurs M
p n w w
associées au maximum du pic et réévaluation de M ) doit être spécifiée dans la fiche technique de l'étalon.
w
b) Une méthode au moins doit être utilisée pour déterminer la distribution de la masse moléculaire.
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c) Tous les paramètres impliqués dans ces méthodes et utilisés pour les calculs doivent être mentionnés dans
le rapport d'essai.
d) Les résultats et les informations concernant chaque lot analysé doivent être présentés de façon à pouvoir être
réévalués par l'utilisateur.
NOTE L'annexe C montre un exemple de fiche technique de ce type.
Si les étalons donnent un épaulement de chaque côté du pic, des fronts de pics ou des traînées du pic, la surface
occupée par ces anomalies doit être inférieure à 2,0 % de la surface de pic; dans le cas contraire, l'étalon servant à
l'étalonnage doit être rejeté.
L'hexylbenzène (M = 162 g/mol) doit servir d'étalon de masse moléculaire la plus faible sur la courbe d'étalonnage.
Si les étalons dans la gamme de faible masse moléculaire sont si bien séparés que les pics de chaque oligomère
sont reconnaissables, leur masse moléculaire réelle, avec les groupes terminaux, doit être utilisée dans les calculs.
7.2 Préparation des solutions d'étalonnage pour injection
Agiter les étalons dans l'éluant, à température ambiante, comme décrit en 9.1, et les conserver à température
ambiante.
Filtrer les solutions manuellement à travers une membrane filtrante de 0,2 μm à 0,5 μm. Si le filtre montre des
signes de blocage, la solution ne convient pas pour l'étalonnage.
Les solutions doivent être utilisées dans les 48 h.
Plusieurs étalons peuvent être injectés et analysés en même temps, dans la mesure où tous les pics sont séparés
jusqu'à la ligne de base.
La concentration de chaque étalon dans la solution d'injection, étant fonction de la masse moléculaire du maximum
du pic, doit être la suivante:
M < 50 000 g/mol 1,0 g/l
p
50 000 g/mol < M < 10 g/mol 0,5 g/l
p
10 g/mol < M 0,1 g/l
p
Adapter les quantités injectées dans la colonne à la capacité de la colonne en réglant le volume d'injection, et non la
concentration. Les volumes d'injection déterminés conformément aux prescriptions énoncées à l'article 10 doivent
être utilisés à la fois pour les étalonnages et pour les analyses d'échantillons.
7.3 Conditions de réalisation des étalonnages
Les conditions de l'étalonnage doivent, à l'exception de la concentration des solutions d'injection, être identiques à
celles des analyses d'échantillons.
7.4 Mesurage du volume/temps de rétention
Le volume de rétention ou le temps de rétention doit être mesuré à partir du début de l'injection jusqu'au point de la
ligne de base où le pic atteint sa hauteur maximale. Pour déterminer ce point, une dérive, au niveau de la ligne de
base, de 5 % de la hauteur de pic est admise, la mesure étant effectuée entre l'injection et la zone située après les
pics d'impureté. Si la dérive est plus importante ou si la ligne de base est instable dans la zone du pic, l'analyse doit
être répétée.
La répétabilité du temps d'analyse doit être meilleure que 0,3 %. Si l'on mesure le temps de rétention plutôt que le
volume de rétention, il faut le contrôler par rapport à un étalon interne dont on connaît le temps de rétention, et le
corriger si nécessaire.
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7.5 Traçage de la courbe d'étalonnage
La courbe d'étalonnage doit comporter log en ordonnée et le volume de rétention ou le temps de rétention
M V
10 p e
corrigé t en abscisse. Au moins deux points d'étalonnage doivent être mesurés par puissance de 10 de la masse
R
moléculaire, et il doit y avoir au moins cinq points d'étalonnage en tout. Dans la plage de masse moléculaire faible,
la courbe d'étalonnage doit être extrapolée du pic d'hexylbenzène aux pics d'impureté. Dans la plage de masse
moléculaire élevée, le pic du premier étalon élué doit se trouver avant la limite de masse moléculaire élevée de
l'échantillon, et le volume d'exclusion de la colonne doit être déterminé.
Les résultats des étalonnages peuvent être mis sur ordinateur ou enregistrés sous forme de tableau ou d'une ou
plusieurs courbes de régression. Ils doivent être disponibles à tout moment sur support papier, pour contrôle direct.
L'évaluation des chromatogrammes impliquant leur conversion en courbes de distribution différentielles où la
réciproque de la dérivée première de la courbe d'étalonnage est requise (voir 11.3), les prescriptions suivantes
doivent être respectées:
a) Si la courbe d'étalonnage s'exprime par une équation de la forme log M = f(V ou t ), il doit être possible de
10 e R
calculer la différentielle de l'équation.
b) Dans tous les autres cas
 la courbe d'étalonnage doit être décrite par au moins 20 paires de coordonnées par puissance de 10 de M,
situées à égale distance les unes des autres, et les valeurs dans l'une des séries de coordonnées,
log M, V ou t , doivent être équidistantes;
e R
 la première dérivée doit être calculée par des analyses de régression sur un maximum de cinq paires
de coordonnées consécutives.
Pour vérifier dans quelle mesure la courbe d'étalonnage ainsi produite correspond aux mesurages, le pourcentage
d'écart pour chaque point d'étalonnage
MM−
p, valeur d'étalonnage p, calculée
× 100 . . . (5)
M
p, valeur d'étalonnage
doit être tracé par rapport à V ou à t . Il doit être possible, à partir de ce graphe, d'évaluer si les écarts positifs ou
e R
négatifs sont aléatoires le long de l'axe V ou t . Les ajustements de courbe d'étalonnage qui montrent des
e R
tendances du graphique de la déviation dans des gammes d'élution particulières ne conviennent pas. Si le résiduel
de la distribution ne peut pas être amélioré par les modèles de régression (voir annexe A) disponibles en
laboratoire, il faut s'attendre à ce que les résultats contiennent des erreurs plus importantes, et cela doit être
mentionné dans le rapport d'essai.
L'essai de résiduel de la distribution n’est pas approprié aux courbes d'étalonnage obtenues par des méthodes où
les points mesurés et ceux de la courbe d'étalonnage coïncident automatiquement, comme c'est le cas avec une
série reliée de lignes droites et avec des algorithmes spline non compensés. Avec ces méthodes, d'autres moyens
doivent être utilisés pour s'assurer que les courbes d'étalonnage calculées ne comportent pas de zones
physiquement impossibles, par exemple des régions à pente positive.
8 Échantillonnage
Prélever un échantillon représentatif du produit à essayer, selon l'ISO 15528.
Examiner et préparer chaque échantillon de peintures et vernis pour l'essai, selon l'ISO 1513.
© ISO
9 Préparation de l'essai
9.1 Préparation de la solution d'injection
Peser une partie aliquote de l'échantillon de polymère et la dissoudre dans du tétrahydrofurane provenant du
réservoir à éluant du chromatographe dans lequel il doit être analysé. Conserver la solution à température
ambiante. La concentration de la solution d'injection n'est pas une quantité indépendante. Elle dépend du volume
total de la colonne utilisée et du volume d'injection. (Pour tout détail, voir article 10.)
Agiter la solution à température ambiante pour obtenir une dissolution et une homogénéisation complètes; dans le
cas d'échantillons dont la masse moléculaire moyenne est inférieure à 700 000 g/mol, un agitateur magnétique peut
être utilisé. L'utilisation d'ultrasons n'est pas admise à cause du risque de dégradation. Il convient également
d'éviter de recourir à la chaleur. Les exceptions, concernant notamment le PVC, doivent être justifiées dans le
rapport d'essai.
En règle générale, les échantillons de polymère doivent être pesés en l'absence de solvant. Si l'échantillon contient
un solvant et s'il est sensible, la solution d'origine peut être utilisée à sa concentration d'origine, ou bien elle doit être
concentrée soigneusement sous vide, à température ambiante, avant pesage. La teneur en polymère de la solution
d'origine doit être déterminée séparément; la méthode utilisée doit être mentionnée dans le rapport d'essai. Si ces
échantillons donnent des pics de solvant et de polymère qui se chevauchent, l'évaluation doit être limitée à la zone
de polymère non affectée, et la limite de l'évaluation doit être mentionnée dans le rapport d'essai en termes de
masse moléculaire. Lorsque plusieurs échantillons sont analysés et comparés, la limite d'évaluation choisie doit être
la même dans chaque cas.
Éliminer de la solution d'injection les corps étrangers insolubles, comme les pigments, matières de charge et
composants à impact élevé par des méthodes appropriées, comme l'ultracentrifugation, la filtration ou la filtration
sur membrane. Même si la solution apparaît claire à l'œil nu, il est toujours recommandé de la filtrer à travers des
membranes de filtration de taille de pores comprise entre 2 μm et 0,2 μm. Ces opérations, ainsi que toutes les
précautions prises pour s'assurer que la concentration de la solution d'injection est maintenue, doivent être
mentionnées dans le rapport d'essai.
Si l'échantillon contient des particules de polymère insolubles, par exemple un microgel, le rapport d'essai doit
expressément souligner que les résultats de la chromatographie par perméation de gel se réfèrent seulement aux
composants solubles. L'aspect de ces échantillons doit être décrit.
Les solutions d'injection doivent être utilisées dans les 48 h.
9.2 Préparation de l'appareillage
L'appareillage doit fonctionner dans les conditions indiquées à l'article 10. Commencer par pomper l'éluant pour le
faire passer dans l'ensemble de l'appareillage, jusqu'à ce que la sensibilité du détecteur requise pour l'analyse
tombe au-dessous du niveau de bruit indiqué en 5.6, et jusqu'à ce que les conditions concernant la ligne de base,
spécifiées en 7.4, puissent en principe se maintenir. Les analyses, ou, si nécessaire, les analyses de contrôle,
peuvent alors être effectuées.
10 Conditions d'analyse
Le volume d'injection et la concentration de la solution échantillon doivent être adaptés au volume vide total de la
série de colonnes utilisées.
À titre indicatif, il convient d'injecter entre 0,005 mg et 0,050 mg de polymère par millilitre de volume de colonne.
Le volume d'injection doit être d'environ 40 μl à 100 μl pour chaque colonne de 300 mm × 7,8 mm; ne pas dépasser
une valeur totale de 250 μl.
Compte tenu de cela, la concentration de polymère dans la solution d'injection ne doit pas dépasser 5 mg/ml. Avec
des distributions de masse moléculaire étroites et des masses moléculaires élevées, le volume de rétention est très
sensible à la quantité de polymère injecté. Si l'on observe des formes de pic anormales avec un échantillon
© ISO
particulier, la concentration de la solution d'injection doit être divisée par deux à plusieurs reprises, jusqu'à ce que la
variation effective de la valeur calculée M soit tombée au-dessous de 5 %.
w
Si des quantités d'injection plus importantes sont nécessaires pour un polymère donné en raison d'un facteur de
réponse incorrect du détecteur, cela doit être mentionné dans le rapport d'essai.
Plusieurs injections doivent être effectuées avec chaque échantillon. Le nombre d'injections effectuées doit figurer
dans le rapport d'essai. Les deux dernières injections doivent être évaluées individuellement, et les résultats
présentés individuellement. Leur rang dans la séquence d'injections doit être évident.
Lorsque des analyses effectuées par différents laboratoires doivent être comparées, les injections doivent être
réalisées à partir d'au moins deux solutions préparées séparément.
Toutes les observations indiquant des interactions d'adsorption entre le polymère injecté et le matériau de
remplissage de la colonne, tel qu'il est décrit en 5.4, doivent être mentionnées dans le rapport d’essai.
11 Collecte et évaluation des données
Le chromatogramme doit être enregistré au moyen d'un système électronique d'acquisition de données. Les
données doivent être enregistrées à partir d'un point se trouvant avant la limite d'exclusion pour le système de
colonne utilisé, et allant jusqu'à ce que la courbe revienne à la ligne de base, après élution de la dernière impureté.
Le nombre de points mesurés, ces points étant équidistants, doit être d'au moins 20 par puissance de 10 de masse
moléculaire sur la courbe d'étalonnage utilisée, et un pic à évaluer doit comporter au moins 25 de ces points.
La plage dynamique du signal du détecteur, entre la plus petite valeur détectable et le plus haut pic du
chromatogramme après soustraction de la ligne de base, doit être d'au moins 1 : 500.
Les données brutes provenant de l'échantillon et des analyses d'étalonnage doivent être conservées au moins un
an, pour permettre une réévaluation si nécessaire.
11.1 Calcul du chromatogramme net à partir des données brutes
11.1.1 Détermination de la ligne de base
Le signal zéro du détecteur (ligne de base) doit être pris comme une ligne droite entre la zone située avant la limite
d'exclusion et celle située après le dernier pic d'impureté, c'est-à-dire les zones où il ne se produira pas d'élution
lors d'une séparation idéale par chromatographie par perméation de gel.
La ligne de base doit coïncider avec le signal du détecteur dans ces zones, pour au moins 10 % du temps total
d'analyse; dans le cas contraire, l'analyse ne doit pas être retenue. Si des écarts par rapport à la ligne de base
déterminée sont constatés dans cet intervalle, les résultats ne doivent pas non plus être retenus. Les calculs eux-
mêmes peuvent être effectués en des points situés le long de la ligne de base et entrant dans la plage ainsi
déterminée.
Le tracé de la différence entre chaque point d'information d'origine et le point interpolé de la ligne de base, au
même moment ou pour le même volume, entre la coupe moléculaire basse et haute, est désigné ci-après
«chromatogramme net».
11.1.2 Correction des valeurs de mesure et du chromatogramme net
La présente partie de l’ISO 13885 ne traite pas du réglage ou de la correction des données brutes ou du
chromatogramme net, par exemple par élimination de l'élargissement du pic, correction des déplacements de
concentration, etc.
Seules sont admises des mesures de lissage, en faisant par exemple la moyenne de cinq points adjacents au
maximum, de même que des mesures de lissage indirectes, comme pour l'interpolation de valeurs à des fins de
compression de données ou encore pour faire correspondre des points et des matrices de courbe d'étalonnage; les
calculs de compensation nécessaires pour un point doivent se limiter à un intervalle de moins de
© ISO
0,25 log unités. Toutes ces manipulations de données doivent être mentionnées explicitement dans le rapport
M
d'essai.
Il est admis de prendre la moyenne de plusieurs résultats d'analyses répétitives, ou de prendre les courbes de
distribution moyennes, en plus des données de 13.2 g), en additionnant par exemple les chromatogrammes ou en
faisant la moyenne des moyennes de masses moléculaires; les méthodes utilisées doivent être soigneusement
décrites et les écarts-types déterminés et mentionnés dans le rapport d’essai.
11.1.3 Limite d'évaluation
Tous les points du chromatogramme net inférieurs à 50 % de la limite de détection du convertisseur
analogique/numérique, qui doit être définie comme étant de 1 bit, et en particulier les valeurs négatives, doivent
constituer le zéro. D'autres manipulations des valeurs de seuil ne sont pas admises.
Les colonnes et les points d'étalonnage doivent être choisis de sorte que les chromatogrammes nets pour tous les
échantillons ne commencent qu'après l'élution du premier étalon, et de sorte que la limite d'exclusion ne soit pas
atteinte.
Les pics de monomère doivent être intégrés et inclus dans l'évaluation. Il est admis de dévier par rapport à cet
étalon, si les pics de monomère sont élués seulement dans la zone des pic d'impureté ou la zone de pic du solvant,
ou après les pics d'additifs de faible masse moléculaire, comme les plastifiants, stabilisateurs, etc. Dans ce cas, il
faut préciser la limite d'évaluation choisie, et lire la masse moléculaire correspondante sur la courbe d'étalonnage.
Les chromatogrammes qui présentent une traînée du pic s'étendant dans la zone des pics d'impureté ne peuvent
pas être évalués comme spécifié dans la présente partie de l’ISO 13885, et doivent être rejetés.
11.2 Calcul des valeurs moyennes
Avec les points d'information espacés selon des intervalles spécifiés au début du présent article, les intégrations
normalement requises peuvent être remplacées par des sommes, et la courbe du chromatogramme peut être
représentée comme une série de tranches. Les points de mesure individuels doivent être situés au milieu de
ième
chaque tranche, et la masse moléculaire déterminée à partir de la courbe d'étalonnage au i point de mesure
ième
doit s'appliquer à la largeur totale du i intervalle.
Les points de mesure étant supposés équidistants, la largeur de l'intervalle s'annule dans tous les calculs
ci-dessous, et les intervalles peuvent être représentés directement par les ordonnées mesurées, par exemple H
i
ième
pour le i intervalle. Les masses moléculaires moyennes doivent être calculées à l’aide des équations suivantes:
in=
H
∑ i
i=1
Masse moléculaire moyenne en nombre M = . . . (6)
n
in=
HM
ii
∑
i=1
in=
HM×
∑ii
i=1
Masse moléculaire en masse M = . . . (7)
w
in=
H
i
∑
i=1
in=
HM×
∑ i
i
i=1
Moyenne en z M = . . . (8)
z
in=
HM×
i i
∑
i=1
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in=
HM×
∑ i i
i=1
Moyenne en (z + 1) M = . . . (9)
z+1
in=
HM×
i i
∑
i=1
Le facteur d'hétérogénéité est défini comme étant le rapport de M à M . En l'absence de correction tenant compte
w n
de l'élargissement de pic, cette valeur doit être assortie de l'indice GPC, comme suit:
(M /M )
w n GPC
pour qu'on la distingue des valeurs calculées à partir des masses moléculaires mesurées selon des méthodes
absolues.
M est défini comme étant la masse moléculaire au niveau de la tranche où le chromatogramme net est le plus
p
haut.
La répétabilité de ces valeurs moyennes est exprimée soit comme étant les écarts-types d'analyses répétées, soit
en termes de valeurs obtenues dans le passé pour l'appareillage de chromatographie par perméation de gel utilisé.
Il n'y a pas lieu de calculer la viscosité moyenne M à l'aide de l'équation
v
1a
in=
 
a
 
HM×
i
∑
 
i=1
 
M = . . . (10)
v
in=
 
 H 
∑ i
 
 i=1 
sauf si l'échantillon et les polymères d'étalonnage ont des structures identiques, ou si le même exposant de Mark-
Houwink α s'applique aux deux dans l'éluant utilisé.
11.3 Calcul des courbes de distribution
La courbe d'intégration des pourcentages en masse S(M) est obtenue par addition des intervalles normalisés. S(M)
doit être considéré comme la somme de toutes les surfaces entre la limite d'évaluation de masse moléculaire faible
et le point d'intersection de la courbe de distribution avec l'abscisse M :
i
ji=
HH+ 2
()jj−1
∑
i=1
SM = . . . (11)
()
i
ji=
H
∑ j
j=1
où j = 1 à l'extrémité de la courbe correspondant à une masse moléculaire
...