摘要：聚偏氟乙烯(polyvinypdene fluorid,简称PVDF)具有良好的耐化学腐蚀性、耐高温性、耐氧化性、耐候性、耐辐射性能,同时还具有压电性、介电性、热电性等特殊性能,可以用作新型太阳能背膜材料,以替代原来以聚氟乙烯(polyvinyl fluoride,简称PVF)为基体的太阳能电池背膜。但PVDF加工困难,不易得到表面光滑、质地均匀的薄膜,与其他材料的粘结性能较差,且昂贵。这些因素影响了PVDF在薄膜材料领域的广泛运用。加入无机机粉体、有机聚合物能有效改善PVDF的加工性能和其他各项性能,由此对PVDF进行改性有利于PVDF更为广泛的运用。为了降低成本、提升PVDF的粘结能力、保持优异的耐候性及良好的综合性能,我们需要对PVDF进行改性。本论文采取PVDI和PMMA,以及PVDF、PMMA和TiO2熔融共混的方式制备PVDF复合材料,采取流延成膜的策略制备了PVDF复合薄膜,膜的厚度制约在20～30μm之间。以材料的耐候性、力学性能以及粘结性能为重要指标,对各个不同组分的材料进行了系统的测试和表征PVDF/PMMA复合系统的性能探讨表明PVDF和PMMA两者具有十分良好的相容性。PMMA组分的引入降低了PVDF的结晶度,同时促使PVDF以α片状晶向β针状晶转变；也降低了PVDF的粘度,提升了复合材料的流动性；这意味着PMMA的加入改善了PVDF的可加工性能。引入PMMA会导致PVDF复合材料的热稳定性下降,但即使PMMA添加量达到30%,PVDF/PMMA复合材料的热分解温度依然达到290℃以上,完全达到太阳能背膜的热稳性需求。随着PMMA组分的增加,复合材料的拉伸强度和断裂伸长率略有降低,但即使PMMA的添加量达到40%,复合材料仍然具有良好的力学性能,拉伸强度和断裂伸长率分别为37MPa和63%,仍可作为工程塑料利用。在PVDF/PMMA复合系统的探讨基础上,为了提升系统的耐老化、抗紫外性能和剥离强度,我们用纳米Ti02对复合材料掺杂改性。首先利用偶联剂KH-570对纳米TiO2接枝改性以提升其在复合系统中的分散性,然后通过熔融共混的策略流延得到PVDF/PMMA/TiO2复合薄膜。SEM、冷热台测试表明：TiO2可以良好地分散在PVDF/PMMA基体中,超过一定量后TiO2会产生团聚现象。TiO2的加入转变了复合材料的分解方式,起到催化分解的作用,但复合材料仍然具有良好的热稳定性。适量的TiO2能提升PVDF/PMMA复合材料的力学性能,主要是TiO2纳米粒子在复合材料基体中起到了物理缠结点的作用；但过量的TiO2会因团聚而减低增强作用。TiO2纳米粒子对紫外线有良好的吸收作用,随着TiO2含量的增加,复合材料的抗紫外性能有了显著的提升；老化后的复合材料仍然保持了很好的力学性能,主要是TiO2吸收了短波长的紫外线,延缓了PVDF/PMMA复合材料的降解,提升了耐候性。加入PMMA可改善PVDF (?)的粘结性能；引入TiO2能显著提升PVDF/PMMA复合材料的剥离强度。少量TiO2的加入对复合材料的粘结性能提升显著,纯PVDF (?)的剥离强度为4165N/m,加入4wt%TiO2(?)后PVDF/PMMA/TiO2复合薄膜的粘结强度提升至4963N/m；老化后仍然具备好的粘结性能,剥离强度仍然很高,为4720N/m。关键词：聚偏氟乙烯论文二氧化钛论文抗紫外论文耐候性论文剥离强度论文
摘要5-7
ABSTRACT7-11
第一章 绪论11-24
1.1 太阳能电池及其背膜介绍11-13
1.2 聚偏氟乙烯(PVDF)13-23
1.2.1 PVDF的结构13-15
1.2.2 PVDF的性能15-16
1.2.3 PVDF的加工工艺16-17
1.2.4 PVDF的运用17-18
1.2.5 PVDF的改性18-23
1.3 课题的探讨目的和作用23-24
第二章 PVDF/PMMA复合系统探讨24-39
2.1 引言24
2.2 实验部分24-27
2.2.1 原料与设备24-25
2.2.2 系统制备25
2.2.3测试与表征25-27
2.3 结果与讨论27-38
2.3.1 PVDF/PMMA共混材料的形貌27
2.3.2 PVDF/PMMA共混材料的热性能浅析27-29
2.3.3 PVDF/PMMA共混材料的结晶性能浅析29-32
2.3.4 PVDF/PMMA共混材料的力学性能浅析32-33
2.3.5 PVDF/PMMA共混材料的流变性能浅析33
2.3.6.1 PMMA含量对PVDF/PMMA复合系统动态流变行为的影响33-38
2.4 本章小结38-39
第三章 VDF/PMMA/TiO_2复合系统探讨39-65
3.1 引言39-40
3.2 实验部分40-43
3.2.1 原料与设备40-41
3.2.2 系统制备41-42
3.2.3 测试与表征42-43
3.3 结果与讨论43-63
3.3.1 PVDF/PMMA/TiO_2共混材料的形貌43-44
3.3.2 PVDF/PMMA/TiO_2共混材料的热性能浅析44-46
3.3.3 PVDF/PMMA/TiO_2共混材料的结晶性能浅析46-49
3.3.4 PVDF/PMMA/TiO_2共混材料的耐候性浅析49-51
3.3.5 PVDF/PMMA/TiO_2共混材料的接触角浅析51-55
3.3.6 PVDF/PMMA/TiO_2共混材料的力学性能浅析55-58
3.3.7 PVDF/PMMA/TiO_2共混材料的粘结性能浅析58-63
3.4 本章小结63-65
第四章 结论与展望65-66
本站原创