聚二甲基硅烷的热裂解-气相色谱-质谱研究

摘要

聚二甲基硅烷(Polydimethylsilane--PDMS)是先驱体转化法制备SiC纤维用聚碳硅烷(Polycarbosilane--PCS)先驱体的基础原料，其物理化学性质，如分子量分布、化学结构等对PCS的结构、性能影响显著。 由于PDMS不熔融、不溶解，分析手段少，目前国际上尚未发现对其热解过程的系统研究报道。本文采用热裂解-气相色谱-质谱(Pyrolysis-GasChromatography-Mass Spectrometry--Py-GC-MS)技术对PDMS热裂解产物的化学结构进行了研究，为PCS结构设计提供基础信息。 研究表明，PDMS在320℃时开始热裂解，高于500℃时完全裂解，热裂解的典型产物为环状结构和线形结构，其比例与PDMS的分子结构以及热裂解条件有关。利用严格控制条件下合成的PDMS作为标准，将其它PDMS的Py-GC-MS色谱-质谱图与其对比，根据化学计量学原理并通过纺丝实验验证，建立了PDMS的相似度(S)与品质等级之间的联系，可在合成PCS之前定量地判断PDMS的“品质等级”，为PDMS的质量控制提供了定量方法。 通过PDMS的热裂解产物中C、Si、H各种组合丰度比值及相应的质荷比，建立C、Si、H各种组合和丰度数据库(Microsoft Office Access数据库)。为了查询方便，在上述数据库的基础上设计了质谱碎片查询软件FragmentFinderV3.0r，用于确定未知物的分子式及碎片离子可能元素组成，其中碳原子数m的范围为0～40，硅原子数n的范围为0～20，氢原子数k的范围为0～122。通过实验和计算，将C、Si、H同位素丰度方法成功地用于PDMS热裂解产物的质谱分析，为PDMS以及其它含硅化合物的质谱分析提供了一种有用的方法。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1先驱体法制备碳化硅陶瓷纤维技术简介

1.2聚二甲基硅烷及聚碳硅烷的合成

1.3聚二甲基硅烷化学信息表征技术

1.4聚二甲基硅烷化学结构对聚碳硅烷物理化学性质的影响

1.5研究工作的目的及意义

参考文献

第二章聚二甲基硅烷的热稳定性研究

2.1实验部分

2.1.1仪器与材料

2.1.2聚二甲基硅烷的热稳定性

2.2结果与讨论

2.2.1升温速率对聚二甲基硅烷热裂解曲线的影响

2.2.2热裂解温度对热裂解产物的影响

2.2.3相同热裂解温度不同样品热裂解产物比较

2.3本章小结

参考文献

第三章 聚二甲基硅烷的热裂解-气相色谱-质谱研究

3.1实验部分

3.1.1仪器与材料

3.1.2聚二甲基硅烷的Py-GC-MS分析

3.2结果与讨论

3.2.1聚二甲基硅烷的Py-GC-MS分析

3.2.2聚二甲基硅烷热裂解产物的元素组成

3.2.3聚二甲基硅烷热裂解产物化学结构推测

3.2.4聚二甲基硅烷典型热裂解产物的化学信息

3.3本章小结

参考文献

第四章聚二甲基硅烷原料的质量控制技术研究

4.1实验部分

4.1.1仪器与材料

4.1.2聚二甲基硅烷质量控制技术的基本原理

4.2结果与讨论

4.2.1聚二甲基硅烷质量控制方法建立

4.2.2聚二甲基硅烷质量控制技术验证

4.3本章小结

参考文献

第五章论文的主要成果与创新

第六章研究展望

攻读硕士期间论文发表情况

致谢

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