CN106432779A - 一种微波等离子体粉体处理装置 - Google Patents

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邬钦崇
邬明旭
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    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J7/00—Chemical treatment or coating of shaped articles made of macromolecular substances
    • C08J7/12—Chemical modification
    • C08J7/16—Chemical modification with polymerisable compounds
    • C08J7/18—Chemical modification with polymerisable compounds using wave energy or particle radiation

Abstract

本发明公开了一种微波等离子体粉体处理装置，包括设置于钢瓶内的工作气体，钢瓶经过减压阀、气体流量控制器接入粉料输送器的进气管路接口，粉料输送器的另一个与进气管路接口并列的气路接口，通过气路管道和压强平衡阀与粉料储存罐相连接；利用粉体自身的重量在垂直的介质(石英、陶瓷或耐热玻璃等)管中下落，介质管中充满气体，在低气压条件下由微波馈入介质管内激发气体形成稳定的微波等离子体，当粉体在进入等离子体区并下落至底部的粉体收集器(一级回收罐)有足够的时间使粉体的表面获得充分的改性。

Description

一种微波等离子体粉体处理装置
技术领域
本发明涉及一种微波等离子体粉体处理装置。
背景技术
高聚物粉体在较高密度的等离子体中处理很短时间，其表面性能(如亲水性、亲油性或粘附性)会有很大改变。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种利用粉体自身的重量在垂直的介质(石英、陶瓷或耐热玻璃等)管中下落，介质管中充满气体，在低气压条件下由微波馈入介质管内激发气体形成稳定的微波等离子体，当粉体在进入等离子体区并下落至底部的粉体收集器有足够的时间使粉体的表面获得充分的改性。
本发明是通过以下技术方案来实现的：一种微波等离子体粉体处理装置，包括设置于钢瓶内的工作气体，钢瓶经过减压阀、气体流量控制器接入粉料输送器的进气管路接口，粉料输送器的另一个与进气管路接口并列的气路接口，通过气路管道和压强平衡阀与粉料储存罐相连接；
粉料输送器的输出端连接一个以上的微波等离子体源，微波等离子体源与微波等离子体源之间用法兰连接，最末级微波等离子体源的下法兰连接四通真空管路，四通真空管路的垂直下方连接一级回收罐，一级回收罐的底部有粉体导出口与真空密封盖，在四通真空管路的一个水平端连接真空规管，四通真空管路的另一个水平端连接旋风分离器、粉体过滤器、粗调节流真空阀和细调节流真空阀，粗调节流真空阀和细调节流真空阀输出端接真空泵用的截断放气阀、真空管路。
作为优选的技术方案，所述粉料输送器设置有两个接口，一个为进气管路接口，另一个为接压强平衡阀接口，两个接口均设置于粉料入口管的顶部，粉料入口管的底部接微波等离子体源，送料管道垂直设置于粉料入口管的一端，其内部设置有送料螺杆，送料管道上垂直设置有一个粉料存储罐接口，送料螺杆一端接齿轮或者带链轮。
作为优选的技术方案，所述微波等离子体源由微波发生器、阻抗匹配器、等离子体激励微波腔和短路器组成，处理粉体的介质管穿过等离子体激励微波腔。
作为优选的技术方案，所述等离子体激励微波腔下部有观察网孔。
作为优选的技术方案，每个微波等离子体源中的介质管具有长度，上下两端均采用金属管和水冷法兰与介质管通过O形胶圈形成真空密封。
本发明的有益效果是：本发明利用粉体自身的重量在垂直的介质(石英、陶瓷或耐热玻璃等)管中下落，介质管中充满气体，在低气压条件下由微波馈入介质管内激发气体形成稳定的微波等离子体，当粉体在进入等离子体区并下落至底部的粉体收集器(一级回收罐)有足够的时间使粉体的表面获得充分的改性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明的整体结构示意图；
图2为粉料输送器的结构示意图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。
本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。
如图1所示，包括设置于钢瓶1内的工作气体，钢瓶1经过减压阀2、气体流量控制器3接入粉料输送器4的进气管路接口，粉料输送器4的另一个与进气管路接口并列的气路接口，通过气路管道和压强平衡阀5与粉料储存罐6相连接；
粉料输送器4的输出端连接一个以上的微波等离子体源7，微波等离子体源与微波等离子体源之间用法兰8连接，最末级微波等离子体源的下法兰连接四通真空管路9，四通真空管路9的垂直下方连接一级回收罐10，一级回收罐10的底部有粉体导出口与真空密封盖，在四通真空管路9的一个水平端连接真空规管11，四通真空管路9的另一个水平端连接旋风分离器12、粉体过滤器13、粗调节流真空阀14和细调节流真空阀15，粗调节流真空阀和细调节流真空阀输出端接真空泵16用的截断放气阀25、真空管路。
如图2所示，粉料输送器设置有两个接口，一个为进气管路接口17，另一个为接压强平衡阀接口18，两个接口均设置于粉料入口管19的顶部，粉料入口管19的底部接微波等离子体源，送料管道20垂直设置于粉料入口管的一端，其内部设置有送料螺杆21，送料管道上垂直设置有一个粉料存储罐接口22，送料螺杆一端接齿轮或者带链轮23，送料螺杆通过传动电机24传动，传动电机24输出端通过齿轮或者带链轮带动送料螺杆转动。
微波等离子体源由微波发生器、阻抗匹配器、(有需时尚可接入环行器、水负载、定向耦合器等微波器件)、等离子体激励微波腔和短路器等组成。
处理粉体的介质管穿过等离子体激励微波腔。等离子体激励微波腔由微波谐振腔或近似谐振的微波腔构成，以利于等离子体的点火激励，可以用矩形腔波导、圆柱腔、带有狭缝阵列的矩形波导环形腔等形式。
当介质管穿过等离子体激励微波腔，在低气压下形成等离子体。等离子体激励微波腔下部有观察网孔26，既可防止微波泄漏导致对人体和环境的损害，又可观察形成的等离子体及粉体的处理过程。
每个微波等离子体源中的介质管有一定的长度。上下两端都用金属管和水冷法兰与介质管通过O形胶圈形成真空密封。根据粉体处理的工艺需要，可使用多个微波等离子体源串联起来，达到所需要的落差(高度)。微波等离子体源与微波等离子体源之间用(金属)法兰(KF真空快卸法兰或其它型式真空法兰)连接。
最末级微波等离子体源的下法兰连接四通真空管路。四通真空管路的垂直下方连接一级回收罐(粉体收集器)，一级回收罐的底部有粉体导出口与真空密封盖，便于取出粉体。在四通真空管路的一个水平端连接真空规管，通过真空计检测工作气压。在四通真空管路的另一个水平端连接旋风分离器、粉体过滤器、粗调和细调节流真空阀(用来调节控制处理粉体的介质管中的工作气压)，然后接真空泵用的截断放气阀25、相应的真空管路，最后接真空泵。通过真空泵气体排出口将装置中抽出的无害气体用排气管道排出户外，或将有害气体排到废气处理器进行无害化处理。
高聚物粉体的表面处理需要特定的工作气体和参与反应的反应气体(这里统称工作气体)。通常使用Ar气和O2气，有时使用N2气、H2气、氨气或空气。当有特殊需要时可能要使用液相单体，这时需要用载气(通常使用Ar气)在加热的液相单体中通过，将单体分子送入反应室(粉体下落经过的区域)。工作气体由钢瓶经过减压阀、气体流量控制器进入粉料输送器的进气管路接口。粉料输送器的结构见图2。
粉料输送器的另一个与进气管路接口并列的气路接口，通过气路管道和压强平衡阀与粉料储存罐相连接。在粉料装入粉料储存罐后，将罐盖盖紧(形成真空密封)，在粉料输送器的送料螺杆开始工作前，真空泵要先启动，将装置内的空间，包括介质管、粉料储存罐、送料管道、粉料入口管、一级回收罐、旋风分离器、过滤器等抽至本底真空。这时压强平衡阀能使粉料储存罐同步达到本底真空。此后输入一定流量的工作气体，达到工艺所要求的工作气压，同时启动微波等离子体源，然后启动粉料输送器。粉体通过送料螺杆进入粉料入口管，落入微波等离子体源进行等离子体表面处理。这时压强平衡阀既能促使粉体通过粉料入口管，又能促使粉料储存罐中的粉体进入送料管道，使粉体和工作气体稳定流入微波等离子体源进行粉体的表面处理。粉料储存罐另有一个气路接口与放气阀27相连接。在粉体表面处理完成后，关闭气体输入和真空泵，然后打开放气阀使粉料储存罐及其它管路处于大气压下，这时可以从一级回收罐(和旋风分离器及过滤器)中取出处理好的粉体，并且可以重新装入粉料进行下一轮的粉体表面处理。
本发明的有益效果是：本发明利用粉体自身的重量在垂直的介质(石英、陶瓷或耐热玻璃等)管中下落，介质管中充满气体，在低气压条件下由微波馈入介质管内激发气体形成稳定的微波等离子体，当粉体在进入等离子体区并下落至底部的粉体收集器(一级回收罐)有足够的时间使粉体的表面获得充分的改性。
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 (5)

1.一种微波等离子体粉体处理装置，其特征在于：包括设置于钢瓶内的工作气体，钢瓶经过减压阀、气体流量控制器接入粉料输送器的进气管路接口，粉料输送器的另一个与进气管路接口并列的气路接口，通过气路管道和压强平衡阀与粉料储存罐相连接；
粉料输送器的输出端连接一个以上的微波等离子体源，微波等离子体源与微波等离子体源之间用法兰连接，最末级微波等离子体源的下法兰连接四通真空管路，四通真空管路的垂直下方连接一级回收罐，一级回收罐的底部有粉体导出口与真空密封盖，在四通真空管路的一个水平端连接真空规管，四通真空管路的另一个水平端连接旋风分离器、粉体过滤器、粗调节流真空阀和细调节流真空阀，粗调节流真空阀和细调节流真空阀输出端接真空泵用的截断放气阀、真空管路。
2.如权利要求1所述的微波等离子体粉体处理装置，其特征在于：所述粉料输送器设置有两个接口，一个为进气管路接口，另一个为接压强平衡阀接口，两个接口均设置于粉料入口管的顶部，粉料入口管的底部接微波等离子体源，送料管道垂直设置于粉料入口管的一端，其内部设置有送料螺杆，送料管道上垂直设置有一个粉料存储罐接口，送料螺杆一端接齿轮或者带链轮。
3.如权利要求1所述的微波等离子体粉体处理装置，其特征在于：所述微波等离子体源由微波发生器、阻抗匹配器、等离子体激励微波腔和短路器组成，处理粉体的介质管穿过等离子体激励微波腔。
4.如权利要求3所述的微波等离子体粉体处理装置，其特征在于：所述等离子体激励微波腔下部有观察网孔。
5.如权利要求1所述的微波等离子体粉体处理装置，其特征在于：每个微波等离子体源中的介质管具有长度，上下两端均采用金属管和水冷法兰与介质管通过O形胶圈形成真空密封。
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