给体-受体型聚合物光伏电池材料的设计合成及器件

给体-受体型聚合物是目前研究最广且性能最优的太阳能电池材料。本文以笔者课题组的研究成果为基础,结合国内外最新研究结果,综述了给体-受体型聚合物光伏电池材料及其电池器件加工工艺与技术的最新研究进展。本文介绍的聚合物材料主要包括卟啉类、萘并二噻吩类、苯并噻(噁)二唑类、二茚并二噻吩类等,电池器件加工技术方面则包括溶剂添加剂和界面修饰层的应用及其对光伏电池性能的影响等。     

D4单体细乳液的稳定性探讨

以八甲基环四硅氧烷（D4）作为模型单体,分别使用高速分散机、超声波仪和高压均质机制备了D4细乳液,使用多重光散射稳定性分析仪（MLS）分析比较了不同方法制备的D4细乳液的稳定性,并通过稳定性的分析,研究了均质压力和乳化剂浓度对单体细乳液的稳定性的影响。结果表明,在同样的乳化剂浓度下采用高压均质机制备的细乳液稳定性最好,能够稳定进行细乳液聚合;随着均质压力(10～110 MPa)增大,D4 细乳液的稳定性先增强后减弱,在90 MPa下制备的细乳液稳定性最好,乳液粒径增长速率仅为0.342 nm/min;随着DBSA浓度(0.0092～0.0460 mol/L)增大,在相同均质条件下（90 MPa 下均质4次）制备的单体细乳液稳定性增强,粒径增长速率都小于0.505 nm/min,具有较好的稳定性。     

一种咔唑-苯并噻二唑共聚物的合成与光伏性能研究

以N-十二烷基-2,7-咔唑为给体单元、5,6-二辛氧基二噻吩苯并噻二唑为受体单元，通过Suzuki偶联反应合成了一种具有给-受体结构的共轭聚合物聚N-十二烷基-2,7-咔唑-5,6-二辛氧基-4,7-二噻吩-2-基-苯并噻二唑（PC-DODTBT），并研究了该聚合物的光物理与电化学性能。结果表明，以PC-DODTBT为电子给体，PCBM为电子受体，制得的共混体相异质结太阳能电池在AM1.5、100 mW/cm²模拟太阳光下，开路电压为0.88 V，短路电流为2.04 mA/cm²，填充因子为0.51，能量转换效率为0.92%。     

成膜助剂对核壳结构乳胶粒子成膜过程的影响

以核壳结构丙烯酸酯乳液为研究对象，采用扩散波光谱技术(diffusing-wave spectroscopy, DWS)对成膜助剂二丙二醇丁醚(DPNB)在乳液成膜过程的作用机理进行了研究。通过获取乳胶粒子在成膜过程中多级动态散射光的散斑干涉波动频率随时间的变化规律，确定DPNB在粒子相互排列阶段就开始起作用，且随着DPNB用量的增加，谱图由多峰变为双峰，最终呈现单峰；结合最低成膜温度(MFFT)、动态光散射(DLS)、原子力显微镜(AFM)等仪器分析发现，得到适用于本体系成膜助剂的最佳使用量为7%~8%（质量分数），在该成膜助剂用量下粒子边界融合充分，从宏观上表现为连续漆膜。     

烯类单体与丁腈橡胶直接共混制备吸水膨胀橡胶

用水溶性烯类单体与丁腈橡胶直接共混制备吸水膨胀橡胶ＷＳＲ（ｗａｔｅｒ－ｓｗｅｌｉｎｇｒｕｂｂｅｒ）,并对ＷＳＲ的亚微观形态、吸水膨胀特性、力学性能和浸水稳定性进行了研究。ＴＥＭ研究证明,水溶性单体与橡胶共混可制得亲水组分在橡胶相中分散均匀的ＷＳＲ;烯类单体的聚合反应活性越高,所制得的ＷＳＲ的吸水膨胀率越高;其由丙烯酸钠与橡胶共混制得的ＷＳＲ力学性能和耐久性与高吸水树脂／橡胶共混型ＷＳＲ相似     

β-丙烯酰氧基丙酸甲氧基乙酯的合成

以丙烯酸为原料,通过亲核加成反应合成了β-丙烯酰氧基丙酸,然后再与乙二醇单甲醚反应,得到β-丙烯酰氧基丙酸甲氧基乙酯.讨论了不同影响因素如阻聚剂、脱水剂和反应时间对合成反应以及转化率的影响;分别用红外光谱法、气相色谱-质谱联用法表征了产物,同时用液相色谱分析了产物的含量;采用乳液聚合法合成了该单体的聚合物,并用DSC测定了聚合物的玻璃化转变温度.结果表明,选择阻聚剂对苯二酚、脱水剂苯有利于合成反应,体系转化率高;所合成单体均聚物的玻璃化转变温度为-54 ℃.     

端胺基聚氨酯增韧环氧树脂的研究

以聚乙二醇(PEG) 、甲苯二异氰酸酯(TDI)和间苯二甲胺(m-XDA)为原料合成了端胺基 聚氨酯(ATPU),并作为韧性固化剂形成了环氧胶粘剂体系。系统考察了该体系的固化过程、力学性能和断裂面形态结构。结果表明,增韧后材料的断面形态明显不同于未改性体系的形态,试样冲击断裂面形态具有明显的韧性断裂特征。当固化剂ATPU分子量为1237时,改性体系的冲击强度最高(25.2kJ/m²),比未改性体系提高了2倍。     

一种新型双8-羟基喹啉-锌高分子配合物的合成及光致发光性能

采用Wittig-Horner反应合成了一种新型双8-羟基喹啉配体,并将此配体与金属锌进行配位反应,制备与其对应的高分子配合物。采用红外、核磁和紫外可见光谱等表征了配体及其配合物的结构和光物理性能,利用荧光光谱研究了高分子配合物的光致发光性能,确定了其最大发射峰位于(550 nm)。该配合物是一种理想的橙红色发光聚合物材料。     

聚苯醚型超支化环氧/E-51的非模型固化动力学

分别采用Friedman(FR)法、Flynn-Wall-Ozawa(FWO)法、Kissinger-Akahira-Sunose (KAS)法,以及Vyazovkin(VA)高级非模型法,对聚苯醚型超支化环氧(EHPPO9)/双酚A缩水甘油醚型环氧(E-51)体系的固化反应活化能和指前因子进行了计算,并对计算结果进行了比较分析和研究。结果表明,FWO法和KAS法的计算结果与VA法的计算结果比较接近,能够较为准确地反应固化行为,而FR法的结果偏差较大;在E-51环氧中添加聚苯醚型超支化环氧后,固化体系放热峰的峰值温度和反应活化能都有所下降,表明添加聚苯醚型超支化环氧后可使固化反应更容易进行。     

端酚基超支化大分子的合成

通过两步法反应合成了新型的AB₂单体4-(6-溴-己氧基)-4′,4″-二羟基三苯甲烷,并进一步在温和的反应条件下得到端基为酚羟基的超支化聚醚型大分子,研究了反应时间、反应温度、单体浓度和核分子的加入对超支化分子的分子量及其分布的影响。除AB₂单体法外,还利用A₂+B₃法合成了结构类似的超支化分子,并对比了两种不同合成方法对超支化分子的分子量及分子量分布的影响。通过A₂+B₃单体合成的超支化分子可作为添加剂来改性E-51环氧树脂,添加质量分数10%的该超支化分子就能极大地提高用酸酐固化的环氧树脂的耐碱性。