薄膜材料气体渗透率的差压法测量

发布时间：2017-09-25 15:16

  本文关键词：薄膜材料气体渗透率的差压法测量

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【摘要】：随着薄膜应用日益广泛,薄膜气体渗透率测量的要求愈显重要。而现有薄膜材料气体渗透率测量方法中存在真空室本底压强影响、测量系统费用高、操作复杂、测量气体单一等问题。针对渗透率测量存在的问题,本文基于差压法测量气体对薄膜材料的渗透率,并通过验证性实验证明该测量方法可以有效减少真空室本底压强对测量结果造成的影响,提高测量的精度。本文搭建了差压法薄膜气体渗透率测量系统,设计夹紧薄膜的过渡装置及数据采集的硬件及软件系统。利用差压法测量系统测量了氧气(O2)、氮气(N2)、氦气(He)对聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亚胺(PI)三种聚合物薄膜的渗透率,并分析了三种气体对三种薄膜材料渗透率不同的原因。实验结果表明,对于同种气体,三种薄膜材料对其渗透率大小关系为KPMDSKPIKPET;三种气体对同一种薄膜材料渗透率大小关系为：KHeKN2K02,即薄膜材料的玻璃化温度越高,气体的临界温度越低则气体对薄膜的渗透率就越小,反之亦然。为了进一步证明差压法测量系统的有效性,本文用检漏仪法测量了He对PDMS、PET、PI薄膜的渗透率,并与差压法测量的结果进行比对,两者的相对误差较小。最后,采用静态膨胀法对关键性参数(基准室和测量室的体积)进行测量。根据渗透率的计算公式,结合不确定度传播定律,得出差压法测量气体对薄膜渗透率的相对合成不确定度为5.87%。本文设计的差压法测量系统具有可消除本底压强、成本低、操作简单、不受测量气体及薄膜材料种类限制、精度高等优点。
【关键词】：薄膜 气体渗透率 差压法 本底压强
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ051.893
【目录】：

• 致谢7-8
• 摘要8-9
• ABSTRACT9-16
• 第一章 绪论16-24
• 1.1 薄膜应用及渗透率对其的影响16-18
• 1.1.1 气体渗透率对OLED封装材料的影响16-17
• 1.1.2 氦渗透率对飞艇的重要性17
• 1.1.3 气体渗透率对LDPE薄膜的影响17-18
• 1.2 国内外主要测量方法及其特点18-21
• 1.2.1 压差法测量气体渗透率18-19
• 1.2.2 等压法测量气体渗透率19-20
• 1.2.3 质谱法测量气体渗透率20-21
• 1.3 差压法测量的原理21-22
• 1.4 本文的研究内容及创新22-23
• 1.5 本章小结23-24
• 第二章 差压法测量薄膜气体渗透率的理论24-27
• 2.1 气体与固体表面的作用形式24
• 2.2 气体在固体中的渗透形式及其相关理论24-26
• 2.2.1 气体在固体中的溶解、扩散及渗透理论25
• 2.2.2 气体对薄膜材料渗透率公式的推导25-26
• 2.3 本章小结26-27
• 第三章 差压法测量气体渗透率系统设计及其数据采集27-42
• 3.1 差压法测量薄膜材料气体渗透率系统介绍27-28
• 3.2 主要组成部件介绍28-32
• 3.2.1 供气系统28
• 3.2.2 稳压系统28
• 3.2.3 真空抽气系统28-29
• 3.2.4 差压变送器的选择29-31
• 3.2.5 过渡装置的设计31
• 3.2.6 基准室和测量室31-32
• 3.3 测量原理及方法32
• 3.4 气密性的重要性及渗透测量系统的检漏32-33
• 3.5 测量系统真空除气33-35
• 3.6 差压法减小误差的验证35-36
• 3.7 采集系统设计36-41
• 3.7.1 实验硬件设计36-37
• 3.7.2 数据采集模块37-38
• 3.7.3 电源模块38-39
• 3.7.4 薄膜气体渗透率测量系统软件设计39-41
• 3.8 本章小结41-42
• 第四章 差压法测量气体渗透率的研究42-53
• 4.1 待测聚合物薄膜的介绍及实验参数42-43
• 4.1.1 PDMS(聚二甲基硅氧烷)的性能及其制备方法42-43
• 4.1.2 PET(聚对苯二甲酸乙二酯)的性能43
• 4.1.3 PI(聚酰亚胺)的性能43
• 4.2 实验气体的介绍及实验参数43-44
• 4.3 氧气、氮气、氦气对PDMS薄膜渗透率的测量44-46
• 4.4 氧气、氮气、氦气对PET薄膜渗透率的测量46-48
• 4.5 氧气、氮气、氦气对PI薄膜渗透率的测量48-50
• 4.6 三种气体对三种薄膜材料渗透率的结果分析50-52
• 4.7 本章小结52-53
• 第五章 基于检漏仪测量气体渗透率的研究53-59
• 5.1 测量系统的设计53
• 5.2 主要组成部件介绍53-56
• 5.2.1 供气系统53-54
• 5.2.2 稳压系统54
• 5.2.3 测量系统54-56
• 5.3 检漏仪测量气体渗透率的方法56
• 5.4 氦气对PDMS、PI、PET薄膜渗透率的测量56-57
• 5.5 氦渗透率的结果分析对比57-58
• 5.6 本章小结58-59
• 第六章 不确定度的计算59-65
• 6.1 测量不确定度的概念和表示方法59-61
• 6.1.1 测量不确定的评定60-61
• 6.2 差压法测量气体渗透率相对不确定度的计算61-64
• 6.2.1 测量室体积的测量及相对不确定度的计算61-63
• 6.2.2 其他参数相对不确定度的计算63-64
• 6.3 本章小结64-65
• 第七章 总结与展望65-67
• 7.1 研究工作总结65-66
• 7.2 不足与展望66-67
• 参考文献67-70
• 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况70

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本文编号：918059