聚丙烯腈纤维热稳定化过程的光电离质谱研究

摘要 利用热解-单光子电离飞行时间质谱(Py-SPI-TOF MS)和热重-质谱(TG-MS)联用仪研究了聚丙烯腈（PAN）原丝在氮气和空气两种气氛下的热稳定化过程。结果表明，PAN原丝在发生热失重之前便已形成部分环化结构，随着温度的升高，PAN原丝在氮气气氛下呈现出2个热分解阶段：第1阶段为线型分子链的断裂以及含氮小分子的脱除，主要生成HCN、NH3、丙烯腈单体、二聚体以及三聚体等热解产物；第2阶段为环化结构的热裂解，伴随着较多成环化合物和轻质烯烃的产生。而在空气气氛中，氧化作用有利于环化结构的形成和稳定，明显抑制了第2阶段的热分解。此外，较慢的升温速率也有助于环化结构的形成。依据光电离质谱实时在线的研究结果，证明了氧气和温控条件在PAN原丝热稳定化过程中具有关键性作用