以聚酰亞胺材料為前驅(qū)體制備炭膜具有優(yōu)異的氣體分離性能,是目前公認(rèn)最理想的炭膜前驅(qū)體材料,被廣泛地應(yīng)用于炭膜的研究中.然而,現(xiàn)有的研究工作主要集中在探討制備炭膜的高溫?zé)峤膺^程及工藝參數(shù)對炭膜結(jié)構(gòu)性能的影響[1-4].如Bruck等[5]研究了Kapton型聚酰亞胺的高溫?zé)峤鈩恿W(xué),Crossland等[6]則探討了Kapton型聚酰亞胺在真空下熱解過程中氣體分子的析出規(guī)律.對聚酰亞胺的低溫?zé)峤庑袨橐仓幌抻谘芯烤埘啺肪酆衔锬さ乃芑F(xiàn)象及膜的中間態(tài)結(jié)構(gòu)[7,8].但對聚酰亞胺的低溫?zé)峤庑袨椋蜏責(zé)峤馓磕さ慕Y(jié)構(gòu)性能及氣體分離性能研究較少.如Shao等[9]研究了6FDA 型聚酰亞胺膜從聚合物到中間態(tài),又到炭化階段的演變過程中,指出Tg對膜的物理化學(xué)性質(zhì)和氣體傳遞性質(zhì)的影響.Tin等[10]研究了聚酰亞胺低溫?zé)峤膺^程中結(jié)構(gòu)及形態(tài)的變化,發(fā)現(xiàn)在500℃前的低溫?zé)峤饽と匀粫3种酆衔锬さ慕Y(jié)構(gòu)和性能,只有在高于500℃炭化時才會有無定型的炭結(jié)構(gòu)形成.我們課題組[11]曾研究聚醚酰亞胺的低溫?zé)峤饧敖宦?lián)過程,發(fā)現(xiàn)空氣中比氮?dú)庵械牡蜏責(zé)崽幚砀菀仔纬蔁岱(wěn)定性高的交聯(lián)結(jié)構(gòu),而這種交聯(lián)結(jié)構(gòu)可以阻止炭化過程中有序炭微晶的生成,促使生成更多的無序炭結(jié)構(gòu),有利于提高炭膜的氣體滲透性能.盡管如此,人們對中間態(tài)的研究還較少,缺乏低溫?zé)峤怆A段的化學(xué)結(jié)構(gòu)和微結(jié)構(gòu)的變化及低溫?zé)峤饽さ难芯浚鴮?shí)際上,低溫?zé)峤馔ǔJ歉邷靥炕A段的準(zhǔn)備階段,是聚合物前驅(qū)體向炭膜炭結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的一個關(guān)鍵性過渡階段,直接影響最終形成炭膜的炭結(jié)構(gòu)、孔結(jié)構(gòu)及氣體分離性能.此外,低溫?zé)峤馓磕ね瑫r具備聚合物膜良好的機(jī)械性能和炭膜高氣體滲透性能的優(yōu)點(diǎn),具有一定的應(yīng)用前景.因此,系統(tǒng)地研究聚酰亞胺的低溫?zé)峤庑袨椋蜏責(zé)峤馓磕さ慕Y(jié)構(gòu)性能及氣體分離性能對制備高性能炭膜是非常重要的.
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