炭分子筛膜(CMS膜)作为一种新型的多孔炭基膜材料,具有发达的纳米尺寸的孔道结构,跨越了"Robeson上限”,具有广阔的应用前景和商业价值。然而,制造成本高、纯炭膜脆性大等问题的存在,限制了炭分子筛膜的大规模应用。低温热解膜是将聚合物前驱体部分热解炭化以后得到的一种新型膜材料,它保留了聚合物良好机械性能和炭膜“双高”的优点,引起了研究工作者的广泛关注。因此深入研究了解前驱体材料的低温热解机理及微结构的变化,对进一步理解前驱体材料低温热解过程的反应机理及规律有着重要的意义,对炭分子筛膜的工业化应用起到了至关重要的作用。本文以PMDA-ODA型聚酰亚胺的预聚体作为前驱体材料,采用热重(TG)及热重-质谱(TG-MS)、傅里叶变换红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)等分析手段研究了聚酰胺酸膜低温热解过程的热解行为和热解特性、化学微结构的变化、及低温热解过程发生的交联反应。探讨了在非等温、多重升温速率的条件下,不同的升温速率对聚酰胺酸在氮气环境下的低温热解行为的影响；分别用FWO法、KAS法以及迭代法研究了聚酰胺酸的热解动力学,计算反应的活化能,并采用微分积分结合的方法确定了反应的机理函数,计算了反应的指前因子。结果表明：在聚酰胺酸的低温热解过程(100～500℃),主要发生溶剂的挥发、酰亚胺的环化脱水及聚酰亚胺交联结构的形成等反应过程,其中150～300℃的酰亚胺环化脱水占主导作用。在这个过程中,只是发生聚合物大分子链段上部分官能团的分解与交联,而不是官能团的完全消失或骨架结构的塌陷,聚酰亚胺的结构特征基本保持完好。具体来说,聚酰胺酸的低温热解过程主要分为以下三个阶段：室温～150℃,主要是吸附氧、吸附水的脱除；150～300℃主要是残余溶剂的脱除,发生环化脱水反应；300～500℃,主要发生亚胺环的开环反应及醚键的断裂反应,形成了聚酰亚胺的交联结构。低温热解温度对低温热解过程有着非常重要的影响,低温热解反应最主要的温度区间在150～300℃,这也是聚酰胺酸结构向聚酰亚胺结构转变的关键过程。动力学研究表明,此阶段的反应过程符合三级反应的机理模型,活化能E的平均值为108.61kJ/mol,指前因子A的平均值为1.19×1014S-1,指前因子的对数与活化能之间有良好的线性关系,显示出具有良好的补偿效应。