论文摘要：前驱体分子量对聚酰亚胺基分子筛炭膜结构及性能影响研究

分子筛炭膜(CMSM)是由有机聚合物高温炭化而成，具有较高的气体渗透能力和选择性，良好的耐热性、尺寸稳定性和耐腐蚀性等优点，在气体分离与富集领域有广泛应用前景。CMSM的结构和性能与前驱体的结构密切相关。作为聚合物的二次结构，分子量是影响聚合物结构及性能的一个重要因素，势必影响到CMSM的结构及性能。然而，目前从聚合物的分子量入手研究CMSM结构及性能的调控却未见报道。本文研究了前驱体结构对CMSM微结构及气体分离性能的影响，以期从前驱体的化学结构和性质出发，做到“有的放矢”地预测和调节CMSM的性能，为制备高气体分离性能的CMSM奠定基础。本文以均苯四甲酸酐（PMDA）和4,4′二氨基二苯醚（ODA）为反应单体、邻苯二甲酸酐（PA）为封端剂制备不同分子量的聚酰胺酸（PAA），经热酰亚胺化和炭化后制备CMSM。研究了分子量对前驱体结构及性能的影响及对炭化后CMSM微结构和气体分离性能的影响，并通过关联CMSM的微结构与气体分离性能，建立二者之间的关系。结果表明：（1）以实验室合成的PMDA-ODA型PI为前驱体热解得到的CMSM表现出较高的气体分离性能，符合分子筛分机理，并且产品性质呈现了良好的重现性。（2）经过封端控制得到了不同分子量的前驱体聚合物，发现PAA的分子量越低，PI的玻璃化温度及热稳定性都显著下降，并且趋向于更加规整的聚集态结构。（3）随着前驱体分子量的降低，CMSM的微结构趋向于更加致密和规则化，分离性能显著提高，渗透性稍有降低甚至维持不变。（4）分子量低的前驱体在炭化过程中形成的较规则有序的结构使CMSM的极微孔孔分布变窄，从而显著提升了其气体分离性能。

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