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聚二甲基硅烷的热裂解—气相色谱—质谱研究

来淑贤  
【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。


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