中空硅铝胶的制备及其在增透膜与导电膜中的应用研究

发布时间：2017-07-29 06:05

  本文关键词：中空硅铝胶的制备及其在增透膜与导电膜中的应用研究

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【摘要】：中空二氧化硅由于其特殊的结构而具有特殊的物理化学性质,近年来受到广泛重视。中空硅铝胶用来制备增透薄膜,不仅能增强玻璃的透光率,而且可以提高玻璃的耐刮擦性及耐候性,可大规模应用于光伏行业。中空硅铝胶薄膜具有增透的效果,结合银纳米线的优良导电性能,以PET为基底制备柔性透明导电薄膜。该薄膜兼有高透光率和良好的导电性,实现了导电薄膜的柔性化,可用于设计不同形状的导电器件。本文主要采用模板法和微乳液法制备中空硅铝胶。模板法中研究了分散剂种类、硅铝源用量、反应温度、反应时间等工艺参数对胶体的影响。研究发现,采用聚苯乙烯作为模板,生成的硅铝胶颗粒直径较大,约为120 nm,胶体稳定性较差。微乳液法中研究了乳化剂种类、油相种类、硅铝比、反应温度及反应时间等对胶体的影响。研究发现,采用阳离子型乳化剂十六烷基三甲基溴化铵,可获得较好的乳化效果。油相分子链的长短对硅铝胶颗粒的大小有直接影响,分子链越短,硅铝胶颗粒粒径越小。温度越高反应速率越快,但受设备条件等客观因素影响,反应温度控制在50℃。反应时间越长,反应越充分,但过长则会破坏胶粒中空结构。反应时间控制在75-80 min。当原料正硅酸乙酯和异丙醇铝的浓度宜控制在8.3 wt%和0.4 wt%,硅铝比为20.75时,获得的硅铝胶颗粒粒径最小,平均粒径约为60 nm,且单分散性良好。在增透薄膜应用方面,研究了胶体浓度、旋涂次数、旋涂速率等对其性能的影响。研究发现,硅铝胶浓度为1.35 mg/mL,旋涂速率为3000 rpm,进行2次旋涂,经过500℃煅烧处理,所获得的增透薄膜性能最好,该薄膜厚度约为150nm,铺展性良好。玻璃表面涂覆增透薄膜后,在300-800 nm波长范围内均有增透效果(550 nm处最高可增透2.5%)。在透明导电薄膜应用方面,研究了银纳米线浓度、涂膜方式、胶体浓度等对其性能的影响。研究发现,银纳米线浓度越高,薄膜方阻越低,但透光率及雾度会升高。当采用垂直提拉法,银纳米线的浓度为1.52 mg/mL时,所获得的导电薄膜性能最好,其透光率可达93.14%(550nm),雾度值为1.67%,方阻值为93Ω/sq。
【关键词】：中空硅铝胶 模板法 微乳液法 增透薄膜 透明导电薄膜
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB383.2
【目录】：

• 摘要4-5
• ABSTRACT5-10
• 第1章 绪论10-18
• 1.1 课题背景及研究目的意义10-11
• 1.2 中空硅铝胶及其制备方法概述11-15
• 1.2.1 中空硅铝胶概述11
• 1.2.2 制备方法概述11-15
• 1.3 增透薄膜的研究现状15-16
• 1.4 透明导电薄膜的研究现状16-17
• 1.5 本文主要研究内容17-18
• 第2章 实验材料及表征方法18-23
• 2.1 主要实验药品及试剂18
• 2.2 主要实验仪器及设备18-19
• 2.3 中空硅铝胶的制备及表征19-23
• 2.3.1 中空硅铝胶的制备19-20
• 2.3.2 化学反应原理20
• 2.3.3 X射线衍射分析（XRD）20
• 2.3.4 场发射扫描电子显微镜分析（SEM）20-21
• 2.3.5 能谱仪分析（EDX）21
• 2.3.6 透射电子显微镜分析（TEM）21
• 2.3.7 傅里叶变换红外光谱分析21
• 2.3.8 数显粘度计分析21
• 2.3.9 热重分析21-22
• 2.3.10 激光粒度仪分析22
• 2.3.11 紫外-可见近红外分光光度计分析22
• 2.3.12 Zeta电位仪分析22-23
• 第3章 中空硅铝胶的制备及表征23-39
• 3.1 模板法制备中空硅铝胶23-27
• 3.1.1 分散剂的种类及用量对聚苯乙烯微球的影响23-25
• 3.1.2 反应时间及温度对聚苯乙烯微球的影响25-26
• 3.1.3 正硅酸乙酯浓度对包覆情况的影响26-27
• 3.2 微乳液法制备中空硅铝胶27-33
• 3.2.1 分散剂的种类及用量的影响27-28
• 3.2.2 油相种类及浓度的影响28-29
• 3.2.3 正硅酸乙酯浓度的影响29-30
• 3.2.4 硅铝比的影响30-32
• 3.2.5 反应温度的影响32
• 3.2.6 p H值的影响32
• 3.2.7 搅拌速率及超声时间的影响32-33
• 3.3 放大实验研究及其表征33-38
• 3.3.1 粘度分析34-35
• 3.3.2 X射线衍射分析（XRD）35
• 3.3.3 傅里叶变换红外光谱分析（FTIR）35-36
• 3.3.4 激光粒度仪分析36-37
• 3.3.5 热重分析（TGA）37-38
• 3.3.6 Zeta电位分析38
• 3.4 本章小结38-39
• 第4章 中空硅铝胶在增透膜及透明导电薄膜中的应用研究39-64
• 4.1 中空硅铝胶在增透膜中的应用研究39-47
• 4.1.1 增透膜增透原理39-40
• 4.1.2 增透膜的制备及表征40-41
• 4.1.3 胶体浓度对增透效果影响41-42
• 4.1.4 旋涂速率对增透效果影响42-44
• 4.1.5 硅铝源对增透效果影响44-45
• 4.1.6 旋涂次数对增透效果影响45-47
• 4.2 中空硅铝胶在透明导电膜中的应用研究47-62
• 4.2.1 透明导电薄膜的制备及表征47-48
• 4.2.2 中空硅铝胶Zeta电位对导电薄膜的影响48-50
• 4.2.3 涂膜方式对透明导电薄膜的影响50-53
• 4.2.4 胶体浓度对透明导电薄膜的影响53-55
• 4.2.5 银纳米线浓度对透明导电薄膜的影响55-58
• 4.2.6 透光率与表面电阻值的关系58-60
• 4.2.7 树脂对透明导电薄膜的影响60-61
• 4.2.8 固化温度对透明导电薄膜的影响61-62
• 4.3 本章小结62-64
• 结论64-65
• 参考文献65-72
• 致谢72

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本文编号：587715