與等離子體聚合反應有關的表面處理方法
2023-05-31 22:40:56 1
專利名稱：與等離子體聚合反應有關的表面處理方法
技術領域：
本發明涉及一種表面處理方法，特別是涉及一種與等離子體聚合反應有關的表面處理方法。
背景技術：
等離子體聚合反應是利用離子反應，對金屬板等材料的表面進行電鍍，在其表面形成具有一定硬度及耐磨性的鍍膜，其製品可用於磁碟、光碟及超硬質工具等。還可對鋼板表面形成的鍍膜進行離子反應處理，使其硬質化。特別是可以在材料表面上進行高分子聚合反應，使其表面介質產生親水性效果，才能使這類存在表面介質的物質得到廣泛的應用。
圖1為可進行離子聚合反應的代表性裝置，例如WO99/28530裝置。該裝置包括聚合反應室1、聚合反應室內設置的電極4、對聚合反應室進行壓力調節的真空泵5和6、測定真空度的計量儀7和8、為在電極上形成電位差的電源裝置3及為進行表面處理，能夠在材料周圍通入活性氣體及同氮氣一樣的惰性氣體的氣體調節裝置9和10等。首先，在聚合反應室1內先放置好材料2，然後啟動葉輪泵5，將聚合反應室1內的壓力控制在約10-3乇，並由熱電偶表7確認後，啟動計量泵6，將聚合反應室1內的壓力控制在約10-6乇，並由電離子表8確認。材料2相對電源3放置在聚合反應室1中作為陽極，電極4則接地。若聚合反應室1內的壓力達到一定的真空度時，就在反應位置周圍分別通入活性氣體及惰性氣體。上述氣體的混合比按熱電偶表測定的壓力進行調節。當聚合反應室1內的真空達到一定的壓力時，進行直流或高頻放電，進而發生離子反應，使上述氣體分子的結合斷開，斷開的分子與活化的陽離子體、陰離子相互結合，在電極之間的材料表面形成聚合反應物。
但是，由於上述裝置不能連續處理材料，因此，生產率較低。圖2所示的裝置則可以進行連續聚合反應處理，其與圖1的裝置不同之處在於聚合反應室與後處理反應室獨立存在。此種結構與單個反應室的情況不同，其是分別向每個反應室通入活性氣體及惰性氣體。其作用不僅是為了提高聚合反應處理的效率，而且對通入的各種氣體很容易進行控制。將在聚合反應室已進行離子聚合反應的材料26通過後處理反應室23，利用活性氣體和惰性氣體進行後處理，通過上述過程處理可提高材料表面的親水性。
可是，原有的離子體聚合處理裝置中存在如下的問題，即後處理使用諸如氧氣、氫氣及氮氣等氣體對材料進行處理，該材料在空氣中放置一段時間後，其親水性就會降低，即產品的特性降低，質量下降，對離子聚合處理的可靠性影響巨大。
發明內容
本發明的目的在於提供一種利用原有的聚合處理程序及聚合處理裝置，也仍使用原有的不聚合氣體，對隨時間變化的材料表面進行處理，最大程度地減少其親水性下降問題的表面處理方法。
本發明的與等離子體聚合反應有關的表面處理方法使用聚合反應室、聚合反應室內進行表面處理的材料及由兩者形成的電極而構成的聚合反應處理系統。在上述的聚合反應室內通入具有碳化分子氣體性質及輔助氣體性質比如氦氣的聚合反應氣體，在上述電極上施加高電壓，使已通入的氣體發生離子反應，在材料表面形成聚合膜而使材料的表面特性得以改變。聚合反應處理後，在聚合反應室中通入氧、氫、氮或鋅中任一種以上氣體的不聚合氣體，在電極上施加高電壓，使已通入的不聚合氣體發生離子反應，從而對材料表面進行後處理。
本發明的與等離子體聚合反應有關的表面處理方法不僅可利用原有的聚合反應處理程序及聚合反應裝置，提高材料的親水性，而且材料經過離子聚合處理後，隨著時間的變化，其表面的親水性不會大幅度降低，而且製品的品質及可靠性也得以提高。
圖1為原有等離子體聚合反應處理裝置示意圖。
圖2為等離子體聚合反應連續處理系統示意圖。
圖3為在本發明的親水性提高方法中，親水性持續效果與原有技術比較圖。
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的與等離子體聚合反應有關的表面處理方法進行詳細說明。
本發明的與等離子體聚合反應有關的表面處理方法所使用的不聚合氣體本身不能與高分子進行聚合反應，若存在其它比如鎂等可促進高分子氣體聚合的氣體，則可使用氧、氫、氮或氬氣等氣體作為不聚合氣體來進行材料的後處理，並且單獨使用這些氣體時，每種氣體的親水性都很突出。若將進行過離子聚合反應處理的材料放置於空氣中時，隨著時間的變化，其親水性降低，原因是材料表面與空氣中的氧氣發生了氧化反應，其離子結構因交聯而發生變化，所以，親水性就會降低。
本發明的與等離子體聚合反應有關的表面處理方法除聚合反應處理過程中使用碳化分子氣體外，還使用作為輔助氣體的氦氣，這樣，即使聚合反應處理後經過一定時間，其也能防止親水性降低。與氧氣、氫氣和氮氣相比，氦氣的離子具有惰性並且平均自由程較長。
本發明的表面處理方法是直接向聚合反應室1中放入材料，當然也可連續在該室中放入材料並進行表面處理，使其具備適用於連續系統的特性。
本發明使用的碳化分子氣體是氬氣，若在該氣體中加入氦氣，則可在鋁板材料表面連續進行離子聚合反應。碳化分子氣體與氦氣的配合比隨表面處理的目的不同而有所差異，本發明選用1∶3的比率來達到提高材料親水性的目的。電極施加的電壓隨材料在聚合反應室內的移動速度、聚合反應室施加的氣體壓力及表面處理的目的不同而有所變化，本發明採用1000V～1300V範圍內的電壓來達到提高其親水性之目的。
圖2為離子聚合反應連續處理系統，其聚合反應室22是和後處理反應室23相分離的。將放料室21的捲筒狀材料26移送到聚合反應室22中進行離子聚合反應的表面處理，然後在後處理反應室23中對其重新進行離子聚合反應的表面處理，最終在復卷室24中纏繞。向聚合反應室22中通入聚合氣體碳化分子氣體和氦氣，進行材料表面的聚合反應處理後，連續地在後處理反應室23內通入作為不聚合氣體的氧、氫、氮或氬氣中任一種以上的氣體。這樣，就可施行後處理。
為驗證本發明提高親水性的效果，將材料放置於空氣中，隨著時間的增加，其親水性的變化如圖3所示。親水性是按照動態接觸角DCA來進行測定並判定的。若接觸角與材料表面形成角度的話，其接觸角越小，親水性越好。在圖3中，上方曲線為使用碳化分子氣體與不聚合氣體進行聚合反應處理的情況。下方曲線為使用碳化分子氣體與氦氣混合進行聚合反應處理的情況。從上面曲線可以看出，上方曲線最初的接觸角比下方氦氣混合氣體曲線的角度要大，隨著時間的變化，即經過一定時間後，可以看出其接觸角已超過60度。與此相反，在混合氦氣情況下，經過一段時間後，其接觸角雖然略微上升，但是，其上升較為平穩。經過一定時間後，就可達到一穩定值。因此，本發明的目的就是最大程度地提高材料的親水性及親水性的持續性。
權利要求
1.一種與等離子體聚合反應有關的表面處理方法。該方法使用由聚合反應室、聚合反應室內進行表面處理的材料及由兩者形成的電極而構成的聚合反應處理系統，其特徵在於在所述的聚合反應室內通入由碳化分子氣體和作為輔助氣體的氦氣組成的聚合反應氣體，然後在所述的電極上施加高電壓，使已通入聚合反應室的氣體發生等離子反應，從而在材料表面形成聚合鍍膜而使材料的表面特性發生變化。
2.根據權利要求1所述的與等離子體聚合反應有關的表面處理方法，其特徵在於所述碳化分子氣體與作為輔助氣體的氦氣之比為1∶3。
3.根據權利要求1所述的與等離子體聚合反應有關的表面處理方法，其特徵在於在所述的電極上施加1000V～1300V的電壓。
4.根據權利要求1所述的與等離子體聚合反應有關的表面處理方法，其特徵在於在所述的聚合反應室內通入氧、氫、氮或氬氣中任一種以上氣體的非聚合氣體，然後在所述的電極上施加高電壓，使已通入的非聚合氣體發生離子反應，從而對材料表面進行後處理。
5.權利要求1所述的與等離子體聚合反應有關的表面處理方法，其特徵在於在所述的聚合反應室中連續加入聚合反應處理材料。
6.根據權利要求1所述的與等離子體聚合反應有關的表面處理方法，其特徵在於在所述的聚合反應室後添加一個後處理反應室，對已在聚合反應室內經過表面處理的材料進行後處理。
7.根據權利要求5所述的與等離子體聚合反應有關的表面處理方法，其特徵在於在所述的後處理反應室內通入氧、氫、氮或氬氣中任一種以上的氣體的非聚合氣體，然後在所述電極上施加高電壓，使已通入的非聚合氣體發生離子反應，從而對材料表面進行後處理。
全文摘要
本發明公開了一種與等離子體聚合反應有關的表面處理方法。該方法使用由聚合反應室、聚合反應室內進行表面處理的材料及由兩者形成的電極而構成的聚合反應處理系統。在上述的聚合反應室內通入由碳化分子氣體和作為輔助氣體的氦氣組成的聚合反應氣體，然後在上述電極上施加高電壓，使已通入聚合反應室的氣體發生等離子反應，從而在材料表面形成聚合鍍膜而使材料的表面特性發生變化。本發明不僅可利用原有的聚合反應處理程序及聚反應裝置來提高材料的親水性，而且經過離子聚合處理後，其材料表面的親水性不會隨著時間的變化而大幅度減少，從而提高了製品的品質及可靠性。
文檔編號C23C16/50GK1412347SQ01136370
公開日2003年4月23日 申請日期2001年10月12日 優先權日2001年10月12日
發明者吳定根 申請人:樂金電子(天津)電器有限公司