太阳能光伏电池

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2011/10/7,#,单击此处编辑母版标题样式,太阳能光伏电池,1,目录,Click to edit text styles,Edit your company slogan,1.,光伏电池简介,2.,光伏电池封装技术,3.,高性能透明聚氨酯,4.,实验方案和进展,2,一、光伏电池简介,光伏效应,光能 电能,光电元件,3,光伏系统的特点,不产生噪音；,不排放废水；,不需要燃料；,维护费用低；,稳定性好；,太阳电池使用寿命长。,4,太阳能电池的发展,单晶硅和多晶硅,薄膜太阳能电池,特征：薄膜化、高效率、原材料丰富和无毒性。,5,二、太阳能电池封装技术,EVA(,乙烯一醋酸乙烯共聚物,),一玻璃,丙烯类热塑性树脂组合物,乙烯一,(,甲基,),丙烯酸酯类,6,非玻璃类,乙烯一不饱和脂肪羧酸共聚物,聚酯聚合物,其它封装,电绝缘性能,透光性,耐紫外光老化性能,耐高温性能,耐水、耐化学性,粘附性能,抗剪切,抗冲击,7,三、高性能透明聚氨酯,新型光学树脂材料,热塑型和,热固型,遮光指数：支化链,直链,脂环,苯环,8,异氰酸酯种类,种类,芳香族异氰酸酯,脂肪族的异氰酸酯,新型异氰酸酯,名称,甲苯二异氰酸酯（,TDI,）、,二苯基甲烷,4,，,4,二异氰酸酯（,MDI,）,1,6,己二异氰酸酯（,HDI,）、,异佛尔酮二异氰酸酯（,IPDI,）,4,4-,二环已基甲烷二异氰酸酯,( H,12,MDI ),、,三甲基已烷二异氰酸酯,(TMDI),、,四甲基苯二甲苯二异氰酸酯,(TMXDI),特点,内聚力强，耐候性差，不耐黄变、对称结构,促进聚合物的结晶,极佳的柔韧性与耐候性、不对称的,NCO,基团反应活性各不相同、,极好的相溶性和溶解性,良好的耐候性、极佳的相溶性和溶解性、不对称的,NCO,基团反应活性不同、低黏度和柔韧性好,9,多元醇种类,种类,聚醚多元醇,聚羧酸酯多元醇,聚碳酸酯多元醇,合成,以低分子量多元醇、多元胺或活泼氢的化合物为起始剂，与氧化烯烃在催化剂作用下开环聚合而成。,多元羧酸与多元醇脱水缩聚，端基为羟基聚酯多元醇,碳酸酸与多元醇脱水缩聚，端基为羟基聚酯多元醇,特点,软段醚键易旋转，柔顺性好；,有优越的低温性能，,耐水解性能好；,醚键易氧化，制成的,PU,光照后颜色加深,.,极性大，不仅硬段间形成氢键， 软段上的极性基团也能部分地与硬段上的极性基团形成氢键，聚酯型,PU,的强度、耐油性、热氧化稳定高，但酯基易水解，耐水解性能比聚醚型的差。,性能好，价格昂贵,10,11,反应机理,异氰酸酯基团氧和氮原子电负性较大，可吸引含活泼氢化合物分子上的氢原子而生成羟基，但不饱和碳原子上的羟基不稳定，重排成氨基甲酸酯（醇）或脲（胺）。,碳原子呈较强的正电性，为亲电中心,.,异氰酸酯与活泼氢化合物的反应，就是由于活泼氢化合物分子中的亲核中心进攻,NCO,基的碳原子而引起的。,12,NCO,基的反应活性,诱导效应,连接,NCO,基团的,R,基的电负性对异氰酸酯的反应活性影响较大，若,R,基是吸电子基团，增加异氰酸酯与活泼氢化合物的反应活性；若,R,基是给电子基团，则降低反应活性。,芳香族二异氰酸酯中两个,NCO,基团之间相互发生诱导效应，第一个,NCO,基团参加反应时，另一个,NCO,基团起吸电子取代基的作用,促使芳香族二异氰酸酯反应活性增加。,芳香族二异氰酸酯的反应活性都随反应程度的增大而减小，当二异氰酸酯一个,NCO,基团与羟基反应后，对另一个,NCO,基团的诱导效应减少，故活性降低。,13,位阻效应,2,，,4,TDI,的反应活性比,2,，,6,TDI,高数倍，,2,，,4,TDI,的,4,位,NCO,基几乎无位阻，而,2,，,6,TDI,的,NCO,基受邻位甲基的位阻效应较大，反应活性受到影响。,2,，,4,TDI,的,4,位,NCO,基反应活性比,2,位大得多，,4,位,NCO,优先参与反应，随着反应程度增加，反应速率下降。,IPDI,接在环上的,NCO,活性较大，而另一个,NCO,基在遇到亲核物质攻击时，受到环己烷环和取代甲基的有效保护，使其活性降低。两个,NCO,基反应活性相差,10,倍。,14,不同活泼氢的相对反应活性,可与异氰酸酯发生反应的活性氢化合物有醇、水、胺、醇胺、酚、硫醇、羧酸、脲等等。,ROH,、,RNH,2,，若,R,为吸电子基，,ROH,、,RNH,2,与,NCO,的反应活性低；若,R,为供电子基，,ROH,、,RNH,2,与,NCO,的反应活性高；,脂肪族,NH,2,芳香族,NH,2,伯醇,OH,水,仲,OH,酚,OH,羧基,取代脲,酰胺,氨基甲酸酯,15,化学性质,异氰酸酯与二元醇反应,异氰酸脂与水的反应,16,异氰酸酯与胺反应生成脲,异氰酸酯与脲反应生成缩二脲,17,催化剂,催化剂能降低反应活化能，使反应速率加快，缩短反应时间。有机叔胺类、有机金属化合物；叔胺类催化剂对（,NCO,H2O,）反应催化效率高，有机金属催化剂对（,NCO,OH,）的反应催化效率高。,IPDI,型，用催化剂，在低温下长时间反应，利用,IPDI,两个,NCO,基反应活性的不同，使生成的,PU,分子结构更规整，排列更有序，提高力学性能。,18,反应温度及时间,合适的反应温度既使基团完全反应，又使得基团和链节排列有序；较高温度反应，形成少量的支化和交联。,温度不要太高，超过,80,C,氨酯键生成脲基甲酸酯，导致体系粘度急剧升高而凝胶。,低温下两个,NCO,基反应活性差别大，低温下长时间反应，生成的,PU,分子结构更规整，排列更有序。,反应过程检测,NCO,，与理论值比较，确定反应时间。,19,聚氨酯涂膜性能的结构因素,聚氨酯由长链段原料聚合而成，是一种嵌段聚合物。一般长链二元醇构成软段，而硬段则是由多异氰酸酯和扩链剂构成。软段和硬段的种类影响着材料的软硬程度、强度等性能。,20,1.,内聚能,聚氨酯分子中除含有氨基甲酸酯基团外，不同的聚氨酯制品中还有酯基、醚基、脲基、脲基甲酸酯基、缩二脲、芳环及脂链等基团中的一种或多种。,21,2.,氢键,亚胺基（,NH,）大部分能与硬段中的羰基形成氢键,氢键多存在于硬段之间,氢键具有可逆性,氢键起物理交联作用，它可使聚氨酯弹性体具有较高的强度、耐磨性,22,3.,结晶性,结构规整、含极性及刚性基团多的线性聚氨酯，分子间氢键多，材料的结晶程度高,强度、耐溶剂性，聚氨酯材料的强度、硬度和软化点随结晶程度的增加而增加,伸长率和溶解性则降低,23,4.,交联度,硬度和弹性模量增加，机械强度提高,软化温度、玻璃化转变温度等提高,优化耐磨、耐油、耐臭氧及耐热性,断裂伸长率降低,24,5.NCO/OH,合成聚酯型聚氨酯，,NCO/OH,比例要适当，,NCO/OH,的最佳比例要通过试验来确定。,NCO/OH,比例小于,1,时聚氨酯太软，无法进行力学性能测试，等于,1,时分子链为线性，没有交联，综合性能差,。,XPS,和,FTIR,分析表明，聚氨酯中的多余的,NCO,组分会吸收空气中的潮气转换成脲，涂层脆化进一步增大亲水基团的吸水率。,25,实验进展,聚酯多元醇合成原料,26,27,在装有搅拌浆、冷凝管、温度计和氮气吹扫管的四口烧瓶中，加入计量的己二酸、,1,4-,环己烷二甲酸（,1,4-CHDA,）、己二醇、,1,4-,环己烷二甲醇（,1,4-CHDM,）、三羟甲基丙烷（,TMP,）干燥,N2,保护下升温至,100,，加入,BC-98,催化剂,(0.0013wt%),，逐步升温至,210,，边抽除溶剂边降温，测酸值小于,1.5mgKOH/g,，降温至,90,出料。,28,己二酸,/1,4-CHDA,的配比对聚氨,酯涂层性能的影响,己二酸和,1,4-CHDA,的配比对聚氨酯涂层的柔韧性和透光率影响不大，但对涂层的抗冲击强度影响很大。这是由于,1,4-CHDA,具有环状结构，可以增加涂层的力学性能，而己二酸只能增加柔韧性，制备的涂层较软，所以当己二酸含量过高时，由于涂层较软，力学性能不好，使涂层的冲击强度较低，但当只使用,1,4-CHDA,时，环状结构增多使涂层的硬度较大，冲击强度降低。,29,漆的配制,将计量的聚酯多元醇，异氰酸酯混合，加入溶剂，同时向体系加入,0.3%,消泡剂，,0.1%,流平剂，,1%,催化剂，室温搅拌反应，静置一段时间后，均匀涂在洁净玻璃片和铁片上（湿膜厚度为,60,m,），在室温下干燥后，再放入,75,烘箱中烘干，然后涂膜在室温下保持,7,天，干膜厚度大约为，得到平整的共聚物薄膜,接下来测试其抗冲击强度、柔韧性、透光率和雾度,.,30,目前用,IPDI,（,Z4470,）和,HDI,（,N3390,）三聚体复配，作为聚氨酯的硬段结构，实验表明,Z4470/ N3390,以摩尔比,2,：,1,混合使用时，聚氨酯涂层具有较好的力学性能。,31,Thank You !,32,