化学反応法による炭素前駆体の合成と新相の探索

まず、ポリイミド前駆体とポリウレタンプレポリマーの反応でポリ(ウレタン-イミド)フィルムを作製した。そのフィルムを400℃で熱処理することにより、相分離しているウレタン部位だけを選択的に熱分解し、多孔性のポリイミドフィルムを作製した。さらに900℃で熱処理することにより、多孔性の炭素化フィルムを作製した。ウレタンの一成分として芳香族のジイソシアナートである2,4-トリレンジイソシアナートを用いると、ほぼ均一な1.5μm程度の細孔が走査型電子顕微鏡(SEM)で観察された。細孔の大きさはウレタン成分とイミド成分の比を変えてもほとんど変化せず、細孔の数が変化していった。一方、ウレタンの一成分として脂肪族のジイソシアナートであるヘキサメチレンジイソシアナートを用いると、ウレタン成分とイミド成分の比によって細孔の大きさが大きく変化することがわかった。以上から、ウレタン成分とイミド成分の化学構造やその比率を選択することによって、多孔性フィルムの細孔の大きさや数が制御可能であることがわかった。多孔性ポリイミドフィルムおよび多孔性炭素化フィルムの細孔構造を窒素吸着等温線の測定で評価した。その結果、SEMで観察されるマクロ細孔の他に、ミクロ細孔の存在が確認された。ミクロ細孔はマクロ細孔にはよらず、600〜800℃の熱処理の間で発達していくことがわかった。比表面積は750m^2/gまで大きくなった。

まず、ポリイミド前駆体とポリウレタンプレポリマーの反応でポリ(ウレタン-イミド)フィルムを作製した。そのフィルムを400℃で熱処理することにより、相分離しているウレタン部位だけを選択的に熱分解し、多孔性のポリイミドフィルムを作製した。さらに900℃で熱処理することにより、多孔性の炭素化フィルムを作製した。ウレタンの一成分として芳香族のジイソシアナートである2,4-トリレンジイソシアナートを用いると、ほぼ均一な1.5μm程度の細孔が走査型電子顕微鏡(SEM)で観察された。細孔の大きさはウレタン成分とイミド成分の比を変えてもほとんど変化せず、細孔の数が変化していった。一方、ウレタンの一成分として脂肪族のジイソシアナートであるヘキサメチレンジイソシアナートを用いると、ウレタン成分とイミド成分の比によって細孔の大きさが大きく変化することがわかった。以上から、ウレタン成分とイミド成分の化学構造やその比率を選択することによって、多孔性フィルムの細孔の大きさや数が制御可能であることがわかった。多孔性ポリイミドフィルムおよび多孔性炭素化フィルムの細孔構造を窒素吸着等温線の測定で評価した。その結果、SEMで観察されるマクロ細孔の他に、ミクロ細孔の存在が確認された。ミクロ細孔はマクロ細孔にはよらず、600〜800℃の熱処理の間で発達していくことがわかった。比表面積は750m^2/gまで大きくなった。