CN102744020B - 一种粉体材料低温等离子体表面处理方法及其装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种粉体材料低温等离子体表面处理方法，所述方法步骤为：将粉体材料装入流化床内进行表面处理，流化床内抽真空，并且同时在流化床底部定量通入反应气体，通过施加电场在流化床内产生辉光放电等离子体。一种粉体材料低温等离子体表面处理装置，所述装置包括电极、流化床、流量调节器、气瓶、等离子体电源发生器、粒子过滤阱以及真空泵。本发明使得没有暴露在等离子体气氛中的表面得到处理，实现单个微粒的表面得到全部的处理，导致处理均匀性好，处理效率高，处理效果理想。

Description

一种粉体材料低温等离子体表面处理方法及其装置

技术领域

本发明涉及一种粉体材料低温等离子体表面处理方法及其装置。

背景技术

材料表面改性处理技术是目前普遍使用的材料制备技术之一，其基本原理是在一定外界条件下，材料外部物质与材料表面发生物理或化学反应，从而是材料表面状态发生变化或在材料表面生产新的元素和新的基团，最终满足实际应用的需要。目前实现材料表面处理的方法通常为液相反应法，由于液相反应法存在能耗大，对环境有污染的缺点，急需一种节能环保的方法来替代。

低温等离子体表面处理是：在负压(真空)下，给反应气体环境施加高频电场，气体在高频电场的激励下电离，产生等离子体。等离子体是物质的第四态，其中含有大量的电子、离子和自由基等各种活性粒子，活性粒子与材料表面发生物理和化学反应，从而使材料表面的结构、成分和基团发生变化，得到满足实际使用要求的表面。等离子体反应速度快、处理效率高，而且改性仅发生在材料表面，对材料内部本体材料的性能没有影响，是理想的表面改性手段。

在负压状态高频电场激励产生的等离子体的温度接近于室温，因此又称低温等离子体。由于其工作温度低，所以可以处理包括塑料在内的所有材料。

低温等离子体表面改性通常是在材料成型后进行的，成型后的材料形状多种多样，例如：薄膜状、块状、颗粒状和粉体状等，由于低温等离子体表面处理是在气相“干法”状态下进行的，而且只有被等离子体覆盖的材料表面才能得到处分的改性处理，因此为了保证被处理材料的表面能够被全部改性，不同形状的材料必须采用不同的等离子体处理方式。如薄膜状物料(包括薄膜、织物、无纺布、丝网等)，由于其可以成卷包装，因此可以采用卷对卷式批量处理；块状物料由于可以逐个摆放，因此适用于多层平板电极处理；颗粒状物料由于其三维尺寸较小，个数极多，不能或难以使用卷对卷式或平板式处理，适合采用转鼓式处理；

粉体是一种干燥、分散的固体颗粒组成的细微粒子，和颗粒不完全相同，通俗来说粉体比颗粒具有更细微的粒径尺寸。对粉体而言不能忽视分子间的作用力，因此粉体通常是小于一定粒径的颗粒集合。

由于粉体物料的特殊性质，在对其进行等离子体表面处理时，由于微粒间的团聚和颗粒间的堆积，使得没有暴露在等离子体气氛中的表面得不到处理，因此难以实现单个微粒的表面得到全部的处理，导致处理均匀性差，处理效率低，处理效果差。

发明内容

为了克服现有粉状物料表面低温等离子体改性技术存在的不足，本发明提供一种能够将粉状物料表面均匀进行等离子体表面处理的方法及其装置。

为了上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种粉体材料低温等离子体表面处理方法，所述方法步骤为：将粉体材料装入流化床内进行表面处理，流化床内抽真空，并且同时在流化床底部定量通入反应气体，通过施加电场在流化床内产生辉光放电等离子体。

作为本发明的优选方案，所述粉体材料加入到流化床内后，抽真空到预定真空度，此时在流化床底部通入反应气体，

作为本发明的优选方案，所述粉体在气流的作用下呈流化状态，此时向流化床内施加电场，产生辉光放电，流化床粉体物料表面轮番暴露于低温等离子体氛围中，从而使粉体表面的各个部位均得到充分处理。

一种粉体材料低温等离子体表面处理装置，所述装置包括电极、流化床、流量调节器、气瓶、等离子体电源发生器、粒子过滤阱以及真空泵。

与现有技术相比，本发明具有以下显著特点：

1、能够均匀处理粉体物料的全部表面；

2、处理效率高，处理效果好；

3、装卸料简单，操作方便。

附图说明

图1为本发明的原理示意图

图中标号为：

1-粉体2-电极3-流化床4-流量调节器5-气瓶

6-等离子体电源发生器7-粒子过滤阱8-真空泵

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

一种粉体材料低温等离子体表面处理方法，其步骤为：将粉体1装入流化床内进行表面处理，流化床内抽真空，并且同时在流化床底部定量通入反应气体，通过施加电场在流化床内产生辉光放电等离子体；所述粉体1加入到流化床内后，抽真空到预定真空度，此时在流化床底部通入反应气体；所述粉体1在气流的作用下呈流化状态，此时向流化床内施加电场，产生辉光放电，流化床粉体物料表面轮番暴露于低温等离子体氛围中，从而使粉体1表面的各个部位均得到充分处理；

如图1所示的一种粉体材料低温等离子体表面处理装置，所述装置包括电极2、流化床3、流量调节器4、气瓶5、等离子体电源发生器6、粒子过滤阱7以及真空泵8。

实施例1：氧化铝粉体表面低温等离子体改性处理

称取200克氧化铝粉(细度为20um)，装入到流化床3中，密封流化床3。对流化床3内抽真空到5帕，在流化床底部定量喂入氧气，使氧化铝粉处于流化状态，维持流化床3内的真空度在100帕。开启高频电源，向流化床3内施加高频电场，在流化床3内形成等离子体，维持放电功率100W，处理时间10分钟后，停止抽真空，停止喂气。向流化床3内充入纯净空气，使流化床3内外压力相等，此时打开流化床3出料口，取出已经处理好的物料，处理结束。

实施例2：二氧化硅粉体表面低温等离子体改性处理

称取200克二氧化硅粉(细度为10um)，装入到流化床3中，密封流化床3。对流化床3内抽真空到5帕，在流化床3底部定量喂入氧气，使二氧化硅粉处于流化状态，维持流化床3内的真空度在100帕。开启高频电源，向流化床3内施加高频电场，在流化床3内形成等离子体，维持放电功率100W，处理时间10分钟后，停止抽真空，停止喂气。向流化床3内充入纯净空气，使流化床内3外压力相等，此时打开流化床3出料口，取出已经处理好的物料，处理结束。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本领域的技术人员在本发明所揭露的技术范围内，可不经过创造性劳动想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (1)

1.一种粉体材料低温等离子体表面处理方法，其特征在于，所述方法步骤为：将粉体材料装入流化床内进行表面处理，流化床内抽真空，并且同时在流化床底部定量通入反应气体，通过施加电场在流化床内产生辉光放电等离子体；所述粉体材料加入到流化床内后，抽真空到预定真空度，此时在流化床底部通入反应气体；所述反应气体为氧气，所述预定真空度为5帕，在流化床底部通入反应气体后，所述流化床内的真空度为100帕；所述粉体在气流的作用下呈流化状态，此时向流化床内施加电场，产生辉光放电，流化床粉体物料表面轮番暴露于低温等离子体氛围中，从而使粉体表面的各个部位均得到充分处理。