一種對織物或聚合物薄膜連續聚合改性的大氣壓等離子體系統的製作方法

2024-02-21 10:55:15 1

專利名稱：一種對織物或聚合物薄膜連續聚合改性的大氣壓等離子體系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種等離子體系統，尤其是涉及一種對織物或聚合物薄膜連續聚合改性的大氣壓等離子體系統。
背景技術：
近年來，低溫等離子體應用於材料的表面處理技術研究十分活躍，經過該方法處理的材料僅涉及表面，不破壞材料自身的性質，使材料表面特性得以改善而達到理想的應用效果。但是，多數低溫等離子體是在真空條件下產生的，應用於工業生產時存在兩個重要缺陷一是效率低，難以連續生產；二是需要複雜的真空系統，價格昂貴。因而，大氣壓條件下的亞輝光等離子體處理技術因其能克服以上缺點而越來越受到科研工作者的注意。傳統的等離子體處理效果存在諸多不足，例如普通介質阻擋放電等離子體通常由一些具有較高能量密度的放電細絲組成，難以對材料進行均勻處理，而且穩定性差，易轉變成弧光放電，損壞材料，尤其是有機材料。大氣壓輝光放電等離子體雖然能對材料實現均勻改性，但是處理面積太小，很難應用於工業生產中。如果能設計一種新型的大面積常壓亞輝光等離子體材料處理系統，就可以對材料進行穩定、均勻、連續的處理。此外，該等離子體處理系統可同步對材料進行電暈預處理和等離子體聚合改性(接枝聚合改性或沉積聚合改性)，從而顯著提高了材料的改性效果，使該技術的工業化成為可能。
發明內容針對背景技術中存在的問題，本實用新型的目的在於提供一種對織物或聚合物薄膜連續聚合改性的大氣壓等離子體系統。為達到上述目的，本實用新型採用的技術方案是本實用新型包括惰性氣體源、流量計、三口燒瓶、兩個U型管狀金屬電極、四個插銷、高壓電源、兩個轉動電極、兩根皮帶、電動馬達和速度調控器；兩個U型管狀金屬電極的開口向上，分別通過插銷孔固定在底架的兩塊垂直板內側間，兩個U型管狀金屬電極底部開有一排小通孔，兩個轉動電極分別設置在底架的兩塊垂直板內側的孔中，兩個轉動電極平行位於各自U型管狀金屬電極的正下方，兩個轉動電極之間通過一根皮帶相連，其中任意一個轉動電極與設置在底架上的電動馬達通過另一根皮帶相連，速度調控器與電動馬達電連接，流量計的一端與惰性氣體源相連，流量計的另一端與內裝有反應單體的三口燒瓶的進口端連接，三口燒瓶的出口端分別與兩個U型管狀金屬電極的一端連接，三口燒瓶放在水浴鍋中，兩個U型管狀金屬電極的另一端封口後與高壓電源電連接，兩個轉動電極的一端與高壓電源電連接。所述的兩個U型管狀金屬電極底部的一排小通孔，從U型管狀金屬電極進氣端開始的小孔孔徑向外依次增大。本實用新型具有的有益效果是[0008]本實用新型是採用可調放電間距的U型中空金屬管作為電極的新型大氣壓介質阻擋放電裝置，對於處理不同類別的材料，可以通過調整放電間距來達到最好的處理效果。而且，由於U型管狀金屬電極鑽有微孔，所以此裝置能同時實現對材料表面的電暈處理和等離子體聚合改性，此U型管狀金屬電極上所鑽的微孔從進氣端開始孔徑依次遞增，因此能使每個微孔噴出的微等離子體炬更為均勻，在材料表面得到的聚合物薄膜也更為均勻。本實用新型可有效降低真空等離子體需要昂貴真空系統所帶來的成本，並能連續大批量的對材料進行處理，為實現商業化運作創造了條件。

附圖是本實用新型裝置的結構示意圖。附圖中1、惰性氣體源，2、流量計，3、反應單體進氣系統，4、兩個U型管狀金屬電極，5、插銷，6、高壓電源，7、兩個轉動電極，8、兩根皮帶，9、電動馬達，10、速度調控器。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。如附圖所示，包括惰性氣體源1、流量計2、三口燒瓶3、兩個U型管狀金屬電極4、四個插銷5、高壓電源6、兩個轉動電極7、兩根皮帶8、電動馬達9和速度調控器10。兩個U型管狀金屬電極4的開口向上，分別通過插銷5孔固定在底架的兩塊垂直板內側間，兩個U型管狀金屬電極4底部開有一排小通孔，兩個轉動電極7分別設置在底架的兩塊垂直板內側的孔中，兩個轉動電極7平行位於各自U型管狀金屬電極4的正下方，兩個轉動電極7之間通過一根皮帶8相連，其中任意一個轉動電極7與設置在底架上的電動馬達9通過另一根皮帶8相連，速度調控器10與電動馬達9電連接，流量計2的一端與惰性氣體源I相連，流量計2的另一端與內裝有反應單體的三口燒瓶3的進口端連接，三口燒瓶3的出口端分別與兩個U型管狀金屬電極4的一端連接，三口燒瓶3放在水浴鍋中，兩個U型管狀金屬電極4的另一端封口後與高壓電源6電連接，兩個轉動電極7的一端與高壓電源6電連接。所述的兩個U型管狀金屬電極4底部的一排小通孔，從U型管狀金屬電極4進氣端開始的小孔孔徑向外依次增大。使每個小孔噴出的微等離子體炬更為均勻，因此在織物或聚合物薄膜表面得到的聚合物薄膜也更為均勻。所述的惰性氣體源I為氬、氦或氮。高壓電源6電壓為5 8千伏。兩個U型管狀金屬電極4金屬材料。兩個轉動電極7外層均塗覆有矽橡膠。兩個U型管狀金屬電極4由插銷固定在兩垂直板內側間，且與各自轉動電極7之間的距離可調。把待處理的織物材料放置於U型管狀金屬電極4和轉動電極7之間，先用惰性氣體將反應單體進氣系統3和U型管狀金屬電極4裡的空氣排出，鬆開插銷5調節U型管狀金屬電極4和轉動電極7之間的距離，擰緊插銷5固定U型管狀金屬電極4，然後通過流量計調節惰性氣體流量使其達到放電要求的流速，通常保持在O. 2-0. 8 m3/小時，並把高壓電源6調節到六千伏電壓，就會在U型管狀金屬電極4和轉動電極7之間形成一系列的微等離子體炬。首先，經過等離子體表面改性，空氣中的氧氣和水等被電離成許多活性粒子，與被處理的材料之間發生物理化學作用，在材料表面進行刻蝕並引入許多極性基團，提高了表面能，有利於提高後續聚合物薄膜能與改性基體材料緊的結合強度。然後，惰性氣體和反應單體進入放電區域，產生微等離子體炬，在材料表面形成聚合物薄膜。此外，可根據需要換用不同的反應單體來實現材料表面性能的多樣化。通過浮子流量計控制反應單體進入U型管狀金屬電極4的含量，反應單體被等離子體炬活化後就可啟動電動馬達9對連續運轉的材料進行表面改性。另外，可通過控制氣體流量來控制聚合速率，通過調整U型管狀金屬電極4和轉動電極7之間的距離來控制放電強度，通過調節速度調控器10來控制對材料的處理時間。
權利要求1.一種對織物或聚合物薄膜連續聚合改性的大氣壓等離子體系統，其特徵在於包括惰性氣體源、流量計、三口燒瓶、兩個U型管狀金屬電極、四個插銷、高壓電源、兩個轉動電極、兩根皮帶、電動馬達和速度調控器；兩個U型管狀金屬電極的開口向上，分別通過插銷孔固定在底架的兩塊垂直板內側間，兩個U型管狀金屬電極底部開有一排小通孔，兩個轉動電極分別設置在底架的兩塊垂直板內側的孔中，兩個轉動電極平行位於各自U型管狀金屬電極的正下方，兩個轉動電極之間通過一根皮帶相連，其中任意一個轉動電極與設置在底架上的電動馬達通過另一根皮帶相連，速度調控器與電動馬達電連接，流量計的一端與惰性氣體源相連，流量計的另一端與內裝有反應單體的三口燒瓶的進口端連接，三口燒瓶的出口端分別與兩個U型管狀金屬電極的一端連接，三口燒瓶放在水浴鍋中，兩個U型管狀金屬電極的另一端封口後與高壓電源電連接，兩個轉動電極的一端與高壓電源電連接。
2.根據權利要求1所述的一種對織物或聚合物薄膜連續聚合改性的大氣壓等離子體系統，其特徵在於所述的兩個U型管狀金屬電極底部的一排小通孔，從U型管狀金屬電極進氣端開始的小孔孔徑向外依次增大。
3.根據權利要求1所述的一種對織物或聚合物薄膜連續聚合改性的大氣壓等離子體系統，其特徵在於所述的惰性氣體源為氬、氦或氮。
專利摘要本實用新型公開了一種對織物或聚合物薄膜連續聚合改性的大氣壓等離子體系統。兩個U型管狀金屬電極的開口向上，分別通過插銷孔固定在底架的兩塊垂直板內側間，其底部開有一排小通孔，兩個轉動電極位於各自金屬電極的正下方，並通過皮帶相連，一個轉動電極與電動馬達通過另一皮帶相連，流量計的一端與惰性氣體源相連，另一端與內裝有反應單體的三口燒瓶的進口端連接，出口端分別與兩個金屬電極的一端連接，三口燒瓶放在水浴鍋中，兩個金屬電極的另一端封口和兩個轉動電極的一端均與高壓電源電連接。本實用新型能同時實現對材料表面的電暈處理和等離子體聚合改性，可有效降低真空等離子體需要昂貴真空系統所帶來的成本，並能連續大批量的對材料進行處理。
文檔編號H05H1/26GK202907329SQ201220531490
公開日2013年4月24日 申請日期2012年10月17日 優先權日2012年10月17日
發明者陳光良, 鄭旭, 司曉蕾, 陳致力, 黃 俊 申請人:浙江理工大學