李 琳, 祁文博, 王 虹, 张萍萍, 孙美悦, 王同华, 李建新, 曹义鸣

(1.大连理工大学精细化工国家重点实验室炭素研究室,辽宁大连 116023；2.天津工业大学中空纤维膜材料与膜过程省部共建国家重点实验室培育基地,天津 300023；3.中国科学院大连化学物理研究所,辽宁大连 116001)

聚酰亚胺的化学结构在炭膜制备过程中的变化规律及热解机理

李 琳1, 祁文博1, 王 虹2, 张萍萍1, 孙美悦1, 王同华1, 李建新2, 曹义鸣3

(1.大连理工大学精细化工国家重点实验室炭素研究室,辽宁大连 116023；2.天津工业大学中空纤维膜材料与膜过程省部共建国家重点实验室培育基地,天津 300023；3.中国科学院大连化学物理研究所,辽宁大连 116001)

从分子设计出发,用不同的二胺单体和相同的二酐单体合成聚酰胺酸并制备聚合物膜。采用热重、热重-质谱、红外和X射线光电子能谱分析聚酰胺酸在热解过程中的结构变化及机理。结果表明,在热解过程中,聚酰胺酸的热解包括4个阶段,经吸附水和吸附氧的脱除及溶剂挥发,亚胺化,交联,以及高温阶段的主链断裂、脱氧、脱氢、芳构化等热解过程转化为无定形炭结构。前驱体的结构不同导致热解过程存在差异。PPD-PMDA和TMPPD-PMDA热解时所需的温度较高。其它聚酰亚胺析出CH4、CO2、C6H6的温度顺序为ODA-PMDA>BDAF-PMDA>BAPP-PMDA。在700℃热解后,BDAF-PMDA所含的氟元素基本消失。这表明聚酰亚胺的化学结构对炭膜的微结构有较大影响。

聚酰亚胺；炭膜；化学结构；热解机理

Foundation item:National Natural Science Foundation of China(20976021,21176036)；National High Technology Research and Development(Z2012AA03A611)；China Postdoctora/Science Foundation(2014M561232)；Fundamental Research Funds for the Central Universities(DUT14RC(3)119).

Author introduction:LI Lin,Lecturer.E-mail:lilin121@dlut.edu.cn

Corresponding author:WANG Tong-hua,Professor.E-mail:wangth@dlut.edu.cn

1 前言

炭膜是由含碳物质在惰性气体或者真空气氛下,经高温热解制备而成的一种新型的炭基膜材料。炭膜……