​砺行致远，沃特世聚合物分析技术在传承中创新发展

分析仪器自二十世纪初问世以来，通过直接或间接表征物质的各种特性，了解未知物质的成分、分布或结构等信息，不断丰富分析化学的内涵，推动了化学学科及相关产业的进步。

与仪器相伴的，是表征过程中所使用的各类色谱、质谱技术。质谱可以推测物质的组成，色谱则可用于分辨样品中的不同物质。其中，色谱作为一种分离和分析的技术，已成为分析化学学科中的一个重要分支。

时代前行，技术更迭。进入上世纪六十年代，色谱分析技术面临着新一轮的变革之潮。材料工业的快速发展，需要对大量有机物质及无机离子进行分离与检测，但囿于传统色谱分析技术的局限性，无法简单快速地测定聚合物的相对分子质量及其分布变化。

在这一革新浪潮下，涌现出一批优秀的分析仪器制造商，其中有HPLC（高效液相色谱）“金标准”之称的沃特世当属行业标杆。为深入挖掘分析仪器行业的发展之道，新材料在线®将翻开沃特世的历史画卷，探究其凝胶渗透色谱分析产品的发展历程，解读沃特世的创新基因和成长密码。

顺势而立 开启分析新时代

沃特世公司（Waters Corporation）是全球知名的专业测量仪器公司，作为一系列分离科学、实验室信息管理、质谱分析和热分析技术的开创者，致力于为用户提供一个全面、持久的技术平台。

目前，沃特世在全球35个国家和地区直接运营，下设15个生产基地，拥有约7,200名员工，旗下产品销往100多个国家和地区……体量之大，让人很难将其与半个多世纪前，那间位于马萨诸塞州的小工作室联系起来。

从幼苗成长为参天大树，沃特世所获成就离不开其创始人Jim Waters先生的点滴栽培。1958 年，Jim Waters租下弗雷明汉警察局的一间地下室作为办公室。就这样，这家曾名为Waters Associates的科学仪器公司从这个地下室悄然诞生。

沃特世的第一个“总部”，租于美国马萨诸塞州弗雷明汉前警察局的办公室

成立最初，沃特世选择了走专业化定制之路。按照客户要求，为其设计并生产用途广泛、独一无二的仪器。产品以锅炉给水火焰光度计、气球比重计、神经毒气检测器、实验室折射计和过程控制折射计等为主，颇受用户好评。

正当企业缓缓前进之际，一通来自陶氏化学的电话，彻底改变了这家初创公司的发展命途。

1962年，陶氏化学的聚合物化学家John Moore博士邀请Jim Waters先生设计开发一台带有0.1ml体积流通池的折射计。交流过程中，Jim Waters 先生了解到John Moore博士开发了一种凝胶色柱分析聚合物的仪器分析法，对高分子物质具有极高的分离效果。

敏锐的Jim Waters先生发现了其中的商机。几经协商谈判，沃特世最终获得John Moore博士的独家专利许可证。耗时整整三个月，于1963 年，Jim Waters先生及其团队成功研发出世界上第一台商业化的凝胶渗透色谱仪——GPC 100，带领分析科学进入一个全新的领域。聚合物分析成为沃特世首个“大获成功的应用”。

1963年沃特世首台凝胶渗透色谱仪GPC 100问世

GPC 100的诞生，极大加速了聚合物化学家开发新材料的速度，尤其是有机溶剂体系聚合物的分离和相对分子量测定，使表征聚合物分子量的时间从数星期缩短至数小时。提升聚合物分子量的合成速率之余，推动凝胶渗透色谱技术在有机溶剂体系聚合物的分离、相对分子量测定等方面的广泛应用。

时至今日，仍有超过90%的材料实验室利用GPC技术，以获取高分子材料的数均、重均等相对分子质量及分布数据，提高聚合物化学家开发新材料的速度之余，推动了高分子材料的进一步发展。

迎风而上 勇立市场潮头

向来被视作“行业先锋”的沃特世，在分析仪器领域深耕多年，硕果累累。创新，这一关键词已刻进沃特世“骨子里”。

工欲善其事必先利其器，科技技术与材料发展向来都是相辅相成的。分析仪器的迭代推动了材料科学的发展，材料科学的进步反哺仪器技术的创新。从1963年诞生至今，GPC 技术已走过五十八个年头。在半个多世纪中，GPC对于材料行业产生了巨大的科学和商业影响，但传统GPC技术的局限性，在上世纪末已初见端倪。

随着科技、工业的快速发展，对高性能材料的需求日益增加。但在表征低分子量聚合物和低聚物时，传统GPC技术略显吃力。此外，从现代化学角度出发，聚合物的研究愈发精细，合成工艺的控制要求愈发严格，意味着对GPC分析数据的质量要求也将越来越高。

在多重因素的综合影响下，传统GPC 技术最终迎来了迭代的命运，技术革新已成定局。

2011年，沃特世再度携手陶氏化学，合作开发更高性能的凝胶渗透色谱。在历经多番探索后，于2013年成功推出新一代超高效聚合物色谱——Waters ACQUITY APC™，开启了聚合物表征的新历程。

与常规GPC技术相比，APC在不改变凝胶渗透色谱分离原理的基础上，运用了更小粒径的杂化硅胶填料作为柱填充材料，配以更低扩散体积的检测器等部件设计，可以在提高分析精度和分辨率的同时，大幅缩短分析时间满足快速实时监测和不稳定聚合物的分析需求。此外，APC还提高了对低分子量化合物和低聚物的分辨率，能够发现产品开发或应用过程中出现的更细微变化，同时提高了校准精度，可使测定数据更为准确。

沃特世超高效聚合物色谱ACQUITY APC系统

沃特世一直践行着技术革新紧贴用户需求的理念，2020年又推出配备了四元溶剂管理器（p-QSM）的ACQUITY APC系统。在新一代高分子材料的相关研究中，科研人员可利用同一系统进行分析方法开发并开展分析工作，而无需在多台仪器之间切换或更改仪器配置，借助这款高度一体化的系统大幅拓展分析通用性并加快分析速度。

以聚酰亚胺为例，作为一种具有耐高温、抗拉强度大、弯曲模量大、电绝缘等特性的工程塑料，聚酰亚胺多用于生产膜、柔性OLED显示材料、柔性印刷电路板和用作锂离子二次电池的粘结剂等。

图：利用超高效聚合物色谱分析聚酰胺酸（n=5）

由于聚酰亚胺的溶解性，一般是通过测量其前体浆料PAA来表征分子量分布。但PAA在环境中稳定性较差，传统GPC接近1小时的分析时间给精准检测带来很大的挑战。加之分析时间长，往往第一次、第二次和第三次的结果存在较大差异。而APC快速分析的特点，在十分钟内即可获得分子量分布结果，极大地提高了分析效率和准确性。同时由于分辨率的提升，也更容易发现分子量分布的细微差异。

Waters ACQUITY APC因其非凡的聚合物分析及表征性能，已被广泛运用于树脂、橡胶、纤维、涂料、粘合剂以及功能性聚合物等领域。受到了来自数百家包括研究机构、聚合物原材料生产商和知名手机/电池制造商等先进材料终端用户的一致好评。

突破桎梏 赋能行业发展

自上世纪80年代进入中国以来，沃特世的规模与实力与日俱增，中国已成为沃特世全球营收仅次于美国的第二大市场，前景之广阔可见一斑。拥抱中国材料科学市场，沃特世有自己的一套发展规划——在国内日益同质化的竞争趋势下，通过创新和独特的材料分析表征解决方案形成差异化的竞争战略。

从全产业链出发，沃特世将目光聚焦于材料产业的上中下游。深入了解不同行业的特点、未来的发展和对材料性能的特殊需求，不断探索物性表征手段展现材料性能的边界，利用化学方面的表征手段从分子层面发现和解释材料性能背后的构效关系，从而分析不同产业链以及上下游企业对于分析技术的各种需求。

2010年，为推动业务发展，沃特世将材料科学设为独立的市场业务单元，组建了一支服务于材料科学领域的专业技术团队，并配备相应的市场开发人员及销售人员，深度剖析国内材料行业的发展方向、瓶颈及需求，真正做到“走进企业、深入行业”。

沃特世大中华区材料科学市场高级经理蔡麒先生在接受新材料在线®的采访中提到：“用于材料分析的化学表征手段在中国仍处于起步阶段，由于材料科学行业和分析技术行业的行业跨度较大，造成既精通材料科学产业背景又精通各种现代分析手段的复合型检测人才在市场上奇货可居。对此，沃特世多年精心孕育，建设了了一支既了解材料行业发展，又精通分析技术的专业团队。凭借其专业的知识、敏锐的触角，能够更快地感知材料行业的痛点和需求，从而推出有创新性和针对性的解决方案，助力材料行业跨时代发展。”

栉风沐雨六十余载，沃特世初心如磐，笃行致远。当谈及未来发展时，蔡麒先生表示，在材料分析行业的跌宕浪潮中，沃特世使命在肩，将站在更高的起点上再度出发，打造以“创造价值”为核心的企业文化，为顾客创造价值、为员工实现价值、为社会展现价值。