新型太阳能光伏电池封装材料的研究

【摘要】：本文研究高性能透明双组份聚氨酯作为新型太阳能光伏电池封装材料，以二元醇1,6-己二醇（HDO）、1,4-环己烷二甲醇（CHDM）、交联剂三羟甲基丙烷（TMP）及不同比例的二元酸1,6-己二酸（AA）、1,4-环己烷二甲酸（CHDA）为原料，合成一系列聚酯多元醇，通过凝胶色谱（GPC）、傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）、差热分析（DSC）等方法对其进行表征。 用异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI）、六亚甲基二异氰酸酯（HDI）三聚体（质量比2:1）与合成的多元醇进行交联，制备一系列高性能透明聚氨酯弹性体。通过扫描电镜（SEM）、原子力显微镜（AFM）分析结果表明，软段为不同序列结构的聚氨酯都存在微相分离，聚氨酯硬段较均匀的分布于软段相中。聚氨酯弹性体的结晶性、力学性能随着软段聚酯多元醇分子排布的变化而变化；采用差热分析（DSC）、热重分析（TGA）、动态热分析（DMTA）对聚氨酯进行热学分析。 硅烷偶联剂作为连接两种不同性质材料的“分子桥”，已经在复合材料、涂料、胶粘剂等行业中得到了广泛的应用。本文优化选择了三种硅烷偶联剂(KH-550、KH-560、KH-570)，分别对其水解工艺、硅烷膜制备工艺、性能测试和结构表征，研究结果表明：采用混合溶剂(水+醇)作为硅烷的水解溶剂与单一的醇解和去离子水水解相比，，水解时间的延长，但可以保证足够的硅羟基(Si-OH)含量，且硅烷溶液的稳定性提高。本文采用全反射红外光谱(ATR-FTIR)、扫描电镜(SEM)等测试手段对硅烷膜的结构和性能进行了表征和分析，硅羟基会逐渐形成二聚体或三聚体或更大的交联体，而形成硅烷膜。通过对硅烷膜对聚氨酯粘接性能影响的研究表明：硅烷膜与基体的粘接强度随固化时间的延长、固化温度的升高呈先升高后降低的规律变化；相同溶度下三种硅烷膜的粘结能力大小：KH-550 KH-560 KH-570。 【关键词】：二元酸 聚酯多元醇 异氰酸酯三聚体 双组份聚氨酯 硅烷偶联剂
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TQ323.8;TM914.4
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-26
• 1.1 前言11
• 1.2 EVA-玻璃封装技术11-14
• 1.2.1 EVA 树脂12
• 1.2.2 EVA-玻璃封装工艺12-13
• 1.2.3 EVA-玻璃封装缺陷13-14
• 1.3 聚氨酯树脂材料14-18
• 1.3.1 双组份聚氨酯化学反应机理15-16
• 1.3.2 双组份聚氨酯的原料及助剂16-18
• 1.4 聚氨酯材料的应用进展18-24
• 1.4.1 透明 PU 光学特性的研究19-20
• 1.4.2 透明 PU 的力学性能的研究20-21
• 1.4.3 透明 PU 的物理和化学特性的研究21-24
• 1.4.4 展望24
• 1.5 论文选题的目的意义及主要研究任务24-26
• 1.5.1 目的意义24-25
• 1.5.2 主要研究任务25-26
• 第二章 实验部分26-37
• 2.1 引言26-27
• 2.2 实验主要原料27-28
• 2.3 聚酯多元醇的制备28
• 2.4 双组份聚氨酯的制备28-29
• 2.5 测试与实验仪器29-32
• 2.5.1 酸值滴定29-30
• 2.5.2 羟值滴定30
• 2.5.3 凝胶渗透色谱(GPC)30
• 2.5.4 粘度测定30
• 2.5.5 偏光显微镜30-31
• 2.5.6 傅立叶红外光谱(FTIR)31
• 2.5.7 原子力显微镜(AFM)31
• 2.5.8 广角 X-射线衍射(WAXS)31
• 2.5.9 紫外可见光谱仪分析（UV）31
• 2.5.10 冲击强度测试31
• 2.5.11 剪切强度测试31
• 2.5.12 抗弯曲测试31
• 2.5.13 透光率和雾度测试31-32
• 2.5.14 差热分析(DSC)32
• 2.5.15 热重分析(TGA)32
• 2.5.16 动态热分析（DMTA）32
• 2.6 结构表征与测试32-35
• 2.6.1 聚酯多元醇性能参数32-33
• 2.6.2 傅立叶红外光谱分析33-34
• 2.6.3 聚氨酯透光性34-35
• 2.7 本章小结35-37
• 第三章 聚氨酯结构与性能研究37-48
• 3.1 聚氨酯结构37-39
• 3.1.1 聚酯多元醇分子量37
• 3.1.2 聚集态结构37-39
• 3.2 结晶39-40
• 3.2.1 软段结晶39
• 3.2.2 聚氨酯结晶39-40
• 3.3 软段玻璃化温度与结构的关系40-42
• 3.4 聚氨酯热学性能与软段结构的关系42-46
• 3.4.1 聚氨酯差热分析42-43
• 3.4.2 聚氨酯的热重分析43-45
• 3.4.3 聚氨酯动态热分析45-46
• 3.5 聚氨酯力学性能与软段结构的关系46-47
• 3.6 本章小结47-48
• 第四章 硅烷偶联剂在聚氨酯涂层中的应用研究48-63
• 4.1 引言48
• 4.2 硅烷偶联剂的结构及其作用机理48-49
• 4.3 研究内容49
• 4.4 实验主要原料49-50
• 4.5 实验方法50-53
• 4.5.1 实验流程50-51
• 4.5.2 硅烷偶联剂水解理论基础51-52
• 4.5.3 硅烷膜及聚氨酯涂层制备52-53
• 4.6 粘附力测试53
• 4.7 分析表征53-54
• 4.7.1 红外光谱53-54
• 4.7.2 扫描电镜54
• 4.7.3 电导率54
• 4.8 结果及讨论54-62
• 4.8.1 硅烷偶联剂的水解54-56
• 4.8.2 红外分析56-60
• 4.8.3 硅烷膜显微形貌60-61
• 4.8.4 硅烷膜的粘结性能61-62
• 4.9 本章小结62-63
• 结论与展望63-64
• 参考文献64-70
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果70-71
• 致谢71-72
• 附录72

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