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随着薄膜技术的不断发展,光学薄膜的种类和功能日益增多,同时也被广泛地应用于日常生活、工农业生产及科学研究等众多领域。其中聚酯类光学薄膜在建筑门窗、汽车玻璃等方面具有重要使用价值,其不仅能够满足基本的高透光性能要求,还可以反射太阳光中具有高能量的红外光,减少薄膜两侧的能量交换,从而实现节能和采光的目的。但由于制备工艺复杂及生产技术垄断的原因,聚合物光学薄膜仍处于高档消费品,限制了其推广应用。为顺应市场需求,研究制备工艺以制备高性能要求的光学薄膜尤为重要。因此,本工作的研究目的就是基于微纳层叠共挤出技术,通过改变不同的工艺参数与材料配方来制备聚碳酸酯/聚甲基丙烯酸甲酯复合薄膜,并研究其性能变化规律。主要内容有:
(1)通过改变两台挤出机的螺杆转速,得到不同工艺参数下的微纳多层PC/PMMA复合薄膜,实验研究发现随着螺杆转速比的提高,复合体系中PC与PMMA含量关系发生了变化,脆性材料PMMA的含量比重减少,使得复合薄膜材料拉伸强度和断裂伸长率均呈现逐渐增加的趋势。对于光学性能来说,35∶25转速下薄膜制品在近红外区域的第一能量区域(760-850nm)反射波峰明显高于其他几组,且瞬时峰值达到了25%,但就近红外光区域(760-1100nm),转速25∶25条件下的反射效果整体优于其他实验组,拥有最高的反射率,达到了22.92%,并且此时透光性能也较好,平均透光率达到了79.23%。
(2)基于增容剂SAN-g-MAH对PC与PMMA体系的增容作用,会使得两种材料会在界面间生成PC-g-MA-g-SAN,实现了材料间的反应性增容,提高了两相的界面黏结程度,并随着增容剂含量的增加,复合材料的△Tg呈现减小,且当增容剂的含量为15%时,复合材料△Tg为26.64℃,此时体系的相容性最好。复合薄膜的拉伸强度、断裂伸长率随着增容剂SAN-g-MAH含量的提高,均有着一定程度的提升。但对于光学性能影响程度不是很大,随着增容剂SAN-g-MAH含量的增加,复合薄膜对可见光的透过率逐渐增加,但近红外光的反射性能呈现出波动情况,在含量为5%时的薄膜制品有着较好的反射性能。
(3)基于新型光学级微纳层叠设备,制备了无机纳米粒子改性的微纳多层PC/PMMA复合薄膜。结果表明:适量的纳米粒子在经过层叠器的连续剪切作用下能较均匀地分散在基体层状结构中,过多时,纳米粒子就会出现严重的团聚现象,分散不均匀;实验过程中增加nano-TiO2含量,可提高复合薄膜的抗拉强度,而断裂伸长率则是先增大再减小。另外因纳米粒子的加入与含量的增加,可提高复合薄膜的热稳定性,并且随着含量的增加,PC/PMMA复合材料的热稳定逐渐增强,其中当二氧化钛粒子含量为1.5%时,复合材料的开始热分解温度相较于纯PC/PMMA复合材料的开始热分解温度提高了近10℃;此外PC/PMMA复合薄膜的可见光透光率随着纳米粒子含量的增加而逐渐降低,未填充纳米粒子的复合薄膜拥有更高的可见光透过率,但近红外反射率随着nano-TiO2含量的增加而出现了先增加再降低的现象,当纳米粒子含量为0.3%时,PC/PMMA复合薄膜拥有更高的近红外光反射率,为27.65%。
(1)通过改变两台挤出机的螺杆转速,得到不同工艺参数下的微纳多层PC/PMMA复合薄膜,实验研究发现随着螺杆转速比的提高,复合体系中PC与PMMA含量关系发生了变化,脆性材料PMMA的含量比重减少,使得复合薄膜材料拉伸强度和断裂伸长率均呈现逐渐增加的趋势。对于光学性能来说,35∶25转速下薄膜制品在近红外区域的第一能量区域(760-850nm)反射波峰明显高于其他几组,且瞬时峰值达到了25%,但就近红外光区域(760-1100nm),转速25∶25条件下的反射效果整体优于其他实验组,拥有最高的反射率,达到了22.92%,并且此时透光性能也较好,平均透光率达到了79.23%。
(2)基于增容剂SAN-g-MAH对PC与PMMA体系的增容作用,会使得两种材料会在界面间生成PC-g-MA-g-SAN,实现了材料间的反应性增容,提高了两相的界面黏结程度,并随着增容剂含量的增加,复合材料的△Tg呈现减小,且当增容剂的含量为15%时,复合材料△Tg为26.64℃,此时体系的相容性最好。复合薄膜的拉伸强度、断裂伸长率随着增容剂SAN-g-MAH含量的提高,均有着一定程度的提升。但对于光学性能影响程度不是很大,随着增容剂SAN-g-MAH含量的增加,复合薄膜对可见光的透过率逐渐增加,但近红外光的反射性能呈现出波动情况,在含量为5%时的薄膜制品有着较好的反射性能。
(3)基于新型光学级微纳层叠设备,制备了无机纳米粒子改性的微纳多层PC/PMMA复合薄膜。结果表明:适量的纳米粒子在经过层叠器的连续剪切作用下能较均匀地分散在基体层状结构中,过多时,纳米粒子就会出现严重的团聚现象,分散不均匀;实验过程中增加nano-TiO2含量,可提高复合薄膜的抗拉强度,而断裂伸长率则是先增大再减小。另外因纳米粒子的加入与含量的增加,可提高复合薄膜的热稳定性,并且随着含量的增加,PC/PMMA复合材料的热稳定逐渐增强,其中当二氧化钛粒子含量为1.5%时,复合材料的开始热分解温度相较于纯PC/PMMA复合材料的开始热分解温度提高了近10℃;此外PC/PMMA复合薄膜的可见光透光率随着纳米粒子含量的增加而逐渐降低,未填充纳米粒子的复合薄膜拥有更高的可见光透过率,但近红外反射率随着nano-TiO2含量的增加而出现了先增加再降低的现象,当纳米粒子含量为0.3%时,PC/PMMA复合薄膜拥有更高的近红外光反射率,为27.65%。