真空绝热板表面耐磨抗穿刺TPU涂层的制备与性能研究

发布时间：2017-04-28 05:04

  本文关键词：真空绝热板表面耐磨抗穿刺TPU涂层的制备与性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：真空绝热板是一种热导率极低的超级绝热材料,但是由于其阻隔膜的耐磨、抗穿刺性能差,难以被大范围应用,因此本文提出了在真空绝热板阻隔膜表面制备TPU涂层来提高其整体耐磨、抗穿刺性能的设想。依据复合辊的温度、压力和涂层厚度三个主要工艺参数设计TPU涂层干法复合工艺的正交实验并进行相关性能的测试,分析发现TPU复合膜的耐磨、抗穿刺等性能均在AF阻隔膜的基础上有明显提高;采用极差法分析得到TPU涂层正交试样的耐磨性能、抗穿刺性能及TPU真空绝热板的隔热性能随工艺参数的变化规律。在此基础上,对TPU真空绝热板试样进行系列老化试验,观察材料在老化过程中的宏观和微观变化,对其热导率进行动态测试,结果表明其耐高低温老化和耐揉搓老化的性能均明显优于原真空绝热板。本文还分析了真空绝热板的老化机理,利用寿命评价公式预测出现有真空绝热板的使用寿命约为60年而TPU真空绝热板的使用寿命可长达120年,其耐久性能远远优于现有的真空绝热板。利用MATLAB神经网络建立模型,得出最小的涂层质量损耗是897.639μg/cm2,对应复合辊压力520k Pa、温度130℃,涂层厚度84μm;最大的涂层抗穿刺强度是12.62MPa,对应复合辊压力540k Pa、温度125℃,涂层厚度163μm;最小的TPU真空绝热板热导率是1.91m W/(m·K),对应复合辊压力400k Pa、温度135℃,TPU涂层厚度42μm。在此基础上结合多目标优化方法,找到满足涂层综合性能最优时对应的复合辊压力为473k Pa、温度为130℃,涂层厚度为67μm,此时最小的涂层质量损耗是963.259μg/cm2,最大的涂层抗穿刺强度是12.05MPa,最小的TPU真空绝热板热导率是1.92m W/(m·K)。
【关键词】：干法复合 TPU涂层 耐磨性能 抗穿刺性能 隔热性能 优化
【学位授予单位】：南京航空航天大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TB306
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-13
• 注释表13-14
• 第一章 绪论14-29
• 1.1 真空绝热板的发展趋势14-19
• 1.1.1 真空绝热板的概念14-15
• 1.1.2 真空绝热板的性能与结构15-18
• 1.1.3 真空绝热板存在的问题18-19
• 1.2 阻隔膜的研究历程与发展现状19-25
• 1.2.1 阻隔膜的主要种类与结构19-21
• 1.2.2 阻隔膜的国内外研究现状21-25
• 1.3 热塑性聚氨酯弹性体橡胶（TPU）25-27
• 1.3.1 TPU的特性26
• 1.3.2 TPU薄膜的成型工艺26-27
• 1.4 真空绝热板的老化行为研究27-28
• 1.4.1 真空绝热板使用寿命的定义27
• 1.4.2 真空绝热板使用寿命的国内外研究现状27-28
• 1.5 本文的研究目的和内容28-29
• 第二章 实验过程29-37
• 2.1 原材料29-30
• 2.2 实验设备30
• 2.3 材料制备30-32
• 2.3.1 TPU涂层与阻隔膜复合30-31
• 2.3.2 真空绝热板制备31-32
• 2.4 性能表征32-35
• 2.4.1 TPU涂层微观形貌的表征32-33
• 2.4.2 TPU涂层剥离强度的表征33
• 2.4.3 TPU复合膜热封强度的表征33-34
• 2.4.4 TPU涂层抗穿刺性能的表征34
• 2.4.5 TPU涂层耐磨性能的表征34-35
• 2.4.6 真空绝热板隔热性能的表征35
• 2.5 老化实验35-37
• 2.5.1 高低温老化试验35-36
• 2.5.2 揉搓老化试验36-37
• 第三章 结果与讨论37-62
• 3.1 TPU涂层的结构和性能研究37-51
• 3.1.1 TPU涂层复合的正交实验37-40
• 3.1.2 TPU涂层的界面粘接性能40-43
• 3.1.3 TPU复合膜的热封强度43-45
• 3.1.4 TPU涂层的耐磨性能45-46
• 3.1.5 TPU涂层的抗穿刺性能46-49
• 3.1.6 TPU真空绝热板的隔热性能49-51
• 3.2 真空绝热板的老化与寿命评估51-60
• 3.2.1 高低温老化51-54
• 3.2.2 揉搓老化54-55
• 3.2.4 真空绝热板老化机理分析55-58
• 3.2.5 真空绝热板的使用寿命评估58-60
• 3.3 本章小结60-62
• 第四章 TPU涂层工艺参数的优化62-78
• 4.1 人工神经网络62-65
• 4.1.1 MATLAB仿真软件62
• 4.1.2 人工神经网络模型62-64
• 4.1.3 反向传播网络64-65
• 4.2 BP神经网络模型的设计65-71
• 4.2.1 BP神经网络的训练样本66-67
• 4.2.2 BP神经网络的结构67
• 4.2.3 BP神经网络的训练参数67-71
• 4.2.4 BP神经网络的保存71
• 4.3 复合工艺的优化71-76
• 4.3.1 优化TPU涂层的耐磨性能71-72
• 4.3.2 优化TPU涂层的抗穿刺性能72-73
• 4.3.3 优化TPU真空绝热板的隔热性能73-74
• 4.3.4 TPU涂层多目标综合性能优化74-76
• 4.4 本章小结76-78
• 第五章 结论与展望78-81
• 5.1 结论78-79
• 5.2 展望79-81
• 参考文献81-86
• 致谢86-87
• 在学期间的研究成果以及发表的学术论文87-88
• 附录88-92

【参考文献】

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本文编号：332142