CN113560150A - 一种用于农膜材料防尘涂层沉积的等离子体改性装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于农膜材料防尘涂层沉积的等离子体改性装置，其前处理区域与后处理区域均设置至少一组电机组。每个片状电极均包括电极框架、石英玻璃与金属网；电极框架与双层石英玻璃之间的空腔形成储液仓；储液仓铺设金属网与电解液；玻璃与电极框架密封固定相连；两片相对放置的电极形成一组电极组；电极组中的石英玻璃平行放置，中间形成等离子体处理区域；需要处理的塑料农膜通过等离子体处理区域；电极框架外侧设置入液口、出液口与接线柱；入出液口通过管道与储液装置管道相连；接线柱内部与金属网相连。本装置为了保证农膜表面防尘涂层附着效果，采用两段式结构，先进行等离子体清洗，改善农膜表面状态，再进行防尘涂层沉积。
Description
技术领域
本发明涉及等离子技术领域，具体涉及一种用于农膜材料憎水防尘涂层沉积的改性装置。
背景技术
农膜是继种子、农药、化肥之后的第四大农业生产资料。农业大棚膜在使用过程中，表面存在易附尘、难以消除的问题，随着时间的延长，粉尘在大棚膜表面的累积越来越严重。当粉尘污染严重时，温室内光照强度明显下降，影响植物的光合作用及其生长发育，导致作物产量降低，经济效益下降。因此农业大棚膜的防尘成为人们研究的热点。
传统清理农业大棚膜表面粉尘的方法是通过机械或人工进行物理除尘，虽然可以达到透光率要求，但是操作繁琐，耗费能源，成本高，使用化学清洗剂会造成人工加速老化，同时浪费了大量的人力、物力、财力。因此，寻找一种简单的方法将农膜处理成防尘表面有利于解决上述问题。
疏水表面具有低的表面能和较高的粗糙度，在自清洁、防腐、油水分离、防污/覆冰、表面花纹和减阻等众多领域具有巨大应用潜力，在缓解粉尘沉积方面存在巨大的应用潜力。大气压低温等离子体作为新兴技术，能够满足处理成本效益和环境兼容性。在众多等离子体源中，介质阻挡放电能够产生非平衡的等离子体，使之在很多工业领域获得了巨大的技术突破：臭氧制造与净化空气、消毒与废气处理、CO2发生器、农膜沉积、减少薄氧化层、聚合物、陶瓷以及金属等的表面处理、生物去污以及消毒等。平板型介质阻挡放电能产生均匀的大面积等离子体层，具有十分巨大的发展前景。采用介质阻挡放电介质对农膜进行处理可以达到提高表面涂层附着力的效果，以便后续涂层的添加；通过添加前驱物，介质阻挡放电还能够在农膜表面形成疏水表面。
现有技术，公开号为CN109867846A公开了一种基于超疏水水滑石的防尘保温农膜及其制备方法，通过将疏水改性剂接枝到水滑石表面，然后将其通过内添加的方法添加到农膜之中制备了一种防尘保温农膜。公开号为：CN102744943B公开了一种农用温室及大棚覆盖材料，通过涂布工艺，纳米改性技术制备高性能聚烯烃(HighPolyolefin)涂覆农膜的制备方法。上述现有技术中均存在耗能高，处理周期长，对环境产生污染，经济型差的问题。
发明内容
1.所要解决的技术问题：
针对上述技术问题，本发明提供一种用于农膜材料憎水防尘涂层沉积的改性装置, 采用低温等离子方式对农膜材料进行改性，本方法温和有效，清洁无污染，使用电能，节能环保。本方法中的电极采用金属网＋水的电极形式，其导电性好，放电均匀性高，温度低，能长期稳定运行，经济性好。
2.技术方案：
一种用于农膜材料憎水防尘涂层沉积的改性装置，其特征在于：包括装置外壳；外壳将装置的内腔分为前处理区域与后处理区域；所述前处理区域与后处理区域并列排布，且均设置至少一组电机组。
所述电机组中包括电极；所述电极为片状；每个电极均包括电极框架、石英玻璃以及金属网；所述石英玻璃为双层，电极框架与双层玻璃之间的空腔形成储液仓；所述储液仓铺设金属网；石英玻璃与电极框架密封固定相连；储液仓内密封填充有电解液；两片相对放置的电极形成一组电极组；电极组中的两个电极的石英玻璃平行放置，中间形成等离子体处理区域；需要处理的塑料农膜通过电极组中间的等离子体处理区域；所述电极框架外侧设置入液口、出液口以及接线柱；所述入液口与出液口能够通过管道与储液装置管道相连；所述接线柱内部与金属网相连。
进一步地，所述前处理区域与后处理区域均设置一组电机组；两组电极组中的四片电极的石英玻璃均平行；需要处理的塑料农膜依次通过前处理区域、后处理区域的电极组的等离子体处理区域。
进一步地，还包括电极支架与固定块；每个电极的上端与下端均固定安装一个固定块；每个固定块内侧设置用于镶嵌电极的凹槽；一组电机组的对应的固定块之间设置用于通过农膜的通孔；所述固定块的外侧分别连接上电极支架与下电极支架；所述上电极支架与下电极支架均与外壳固定连接。
进一步地，后处理区域的电极组的固定块为距离可调节固定块，通过调节距离的装置进行调节距离；所述调节距离的装置具体为：后处理区域固定块对应的上电极支架与下电极支架均设置用于固定块移动的导轨，固定块沿导轨运动用于调节电极组中两个电极的距离。
进一步地，还包括前处理上罩与后处理上罩；所述前处理上罩与后处理上罩分别安装于对应的区域的上端；所述后处理上罩设置雾化喷嘴；所述雾化喷嘴与工作气体或者/和憎水剂的气罐管道相连将进入雾化喷嘴中的工作气或者/和憎水剂喷入后处理区域；所述前处理上罩设置通气孔，所述通气孔与前处理区域的工作气的气罐管道相连；所述前处理区域与后处理区域之间设置传送辊装置；所述传送辊装置包括设置在对应的电极组上方的传送辊，将需要处理的塑料农膜传输至固定块中间的通孔；所述下固定块的下方也设置其对应的传送辊。
进一步地，还包括电源模块；所述电源模块与电极的接线柱相连 。
进一步地，还包括控制模块；所述控制模块包括高压电源控制电路、传送辊控制电路；所述高压电源控制电路与电源模块相连控制电源模块输出的电压；所述传送辊控制电路与控制传送辊的电机相连控制传送辊的旋转速度。
进一步地，所述电解液食盐水或者去离子水。
进一步地，所述工作气体为N2、He、Ar、空气中的一种；所述憎水剂为含硅憎水剂；所述含硅憎水剂包括HMDSO、PDMS。
3.有益效果：
（1）本装置中将等离子处理分为两个不同功能的其区域，其中前处理区域能够对农膜进行清洗，便于之后憎水性涂层的沉积；后处理区域能够对农膜憎水农膜进行沉积，并且由于后处理区域的电极之间的距离为可以移动，满足不同的改性需要。
（2）本发明中在对农膜进行后处理阶段的等离子处理时，可以根据需要选择不同的憎水剂通过雾化喷嘴喷入，有利于等离子体与农膜表面发生交联及沉积效应，能够提高其表面憎水性，达到防污、延长农膜使用年限的效果。
（3）本发明中可以实现通过调节添加的工作气体以及憎水剂，等离子体能够达到不同的处理效果，满足塑料农膜的不同的改性需求。在本装置中前处理区域通常采用工作气体为N2，空气等。后处理区域的工作气体为Ar、He等惰性气体，憎水剂为HMDSO、PDMS等含硅憎水剂。后处理区域与前处理区分点在于电极间距可调，有憎水剂添加，能够实现农膜憎水农膜沉积。
（4）本装置在处理塑料农膜时能够通过改变外加电源参数，如电压幅值、电源频率等，达到不同的处理强度，形成不同粗糙度的表面。
总之，本装置能够实现同时对农膜进行等离子两次不同阶段的处理，等离子体刻蚀作用可提高农膜的表面附着性，有利于防尘涂层附着。
附图说明
图1为本发明的整体结构图；
图2为本发明中的电极示意图；
图3为本发明中的电极的侧视图；
图4为本发明中的电极支架内侧设置的调节距离的装置。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体的说明。
如附图1至附图3所示，一种用于农膜材料防尘涂层改性装置，其特征在于：包括装置外壳；外壳将装置的内腔分为前处理区域A与后处理区域B；所述前处理区域与后处理区域并列排布，且均设置至少一组电机组。
所述电机组中包括电极1；所述电极为片状；每个电极均包括电极框架11、石英玻璃12以及金属网13；所述石英玻璃为双层，电极框架与双层玻璃之间的空腔形成储液仓；所述储液仓铺设金属网；石英玻璃与电极框架密封固定相连；储液仓内密封填充有电解液；两片相对放置的电极形成一组电极组；电极组中的两个电极的石英玻璃平行放置，中间形成等离子体处理区域；需要处理的塑料农膜2通过电极组中间的等离子体处理区域；所述电极框架外侧设置入液口14、出液口15以及接线柱16；所述入液口与出液口能够通过管道与储液装置管道相连；所述接线柱内部与金属网相连。
本发明中采用的电极形式为水+网电极形式，本电极中包括金属网电极以及导电液电极有助于形成均匀的等离子处理区域。
进一步地，所述前处理区域与后处理区域均设置一组电机组；两组电极组中的四片电极的石英玻璃均平行；需要处理的塑料农膜依次通过前处理区域、后处理区域的电极组的等离子体处理区域。
为了增加处理的效果，可以采用两组电机组形成的等离子体处理区域，并且不同的等离子处理区域的强度、工作气等并不需要相同，可以根据需要改变电极中的电解液、电压等。
进一步地，还包括电极支架3与固定块4；每个电极的上端与下端均固定安装一个固定块；每个固定块内侧设置用于镶嵌电极的凹槽；一组电机组的对应的固定块之间设置用于通过农膜的通孔；所述固定块的外侧分别连接上电极支架与下电极支架；所述上电极支架与下电极支架均与外壳固定连接。
进一步地，后处理区域的电极组的固定块为距离可调节固定块，通过调节距离的装置进行调节距离；所述调节距离的装置具体为：后处理区域固定块对应的上电极支架与下电极支架均设置用于固定块移动的导轨31，固定块沿导轨运动用于调节电极组中两个电极的距离。
本装置通过固定块固定电极组，通过电极支架将电极组固定于装置中，该结构简单易于更换，透过石英玻璃观察导电液是否有沉淀，从而决定是否需要更换导电液。
进一步地，还包括前处理上罩5与后处理上罩6；所述前处理上罩与后处理上罩分别安装于对应的区域的上端；所述后处理上罩设置雾化喷嘴61；所述雾化喷嘴与工作气体或者/和憎水剂的气罐管道相连将进入雾化喷嘴中的工作气或者/和憎水剂喷入后处理区域；所述前处理上罩设置通气孔51，所述通气孔与前处理区域的工作气的气罐管道相连；所述前处理区域与后处理区域之间设置传送辊装置；所述传送辊装置包括设置在对应的电极组上方的传送辊6，将需要处理的塑料农膜传输至固定块中间的通孔；所述下固定块的下方也设置其对应的传送辊6。
本结构中，通过雾化喷嘴可以改变后处理区域的等离子处理区域的工作气体，并且同时能够选择性的改变其憎水剂。图中7为本装置的马蹄脚。
进一步地，还包括电源模块；所述电源模块与电极的接线柱相连 。
进一步地，还包括控制模块；所述控制模块包括高压电源控制电路、传送辊控制电路；所述高压电源控制电路与电源模块相连控制电源模块输出的电压；所述传送辊控制电路与控制传送辊的电机相连控制传送辊的旋转速度。
进一步地，所述电解液食盐水或者去离子水。
进一步地，所述工作气体为N2、He、Ar、空气中的一种；所述憎水剂为含硅憎水剂；所述含硅憎水剂包括HMDSO、PDMS。
具体实施例：
将需要加工的塑料农膜依次穿过固定块之间的通孔；通过控制模块选择农膜种类（农膜，绝缘纸），调节处理参数（传送速度，处理强度等），选择通过的工作气体，憎水剂等并将之与本装置相连。点击开始按钮，装置开始运行。当设备出现故障时，点击停止按钮紧急停止。
本实施例中等离子处理区域分为清洗以及改性两个不同的功能区，每个功能区设置一对电极。农膜通过传送辊传输，从电极间隙穿过以进行等离子体表面改性。在电极储水仓中装入去离子水，并连接电极连接段以在电极间隙形成均匀的等离子体处理区域，气体和前驱物从雾化喷嘴进入处理间隙，从而满足不同的处理需求。清洗区域通常通入空气或者氮气进行清洗；改性区通入的工作气体为Ar、He等惰性气体，同时通入憎水剂为HMDSO、PDMS等含硅憎水剂，且两个电极之间的距离可以调整，实现了憎水农膜的沉积。如附图4为电极支架表面设置供固定块移动的导轨，从而实现后区域的电极间距离的调整。
虽然本发明已以较佳实施例公开如上，但它们并不是用来限定本发明的，任何熟习此技艺者，在不脱离本发明之精神和范围内，自当可作各种变化或润饰，因此本发明的保护范围应当以本申请的权利要求保护范围所界定的为准。
Claims (9)
1.一种用于农膜材料防尘涂层沉积的改性装置一种用于农膜材料憎水防尘涂层沉积的改性装置，其特征在于：包括装置外壳；外壳将装置的内腔分为前处理区域与后处理区域；所述前处理区域与后处理区域并列排布，且均设置至少一组电机组；
所述电机组中包括电极；所述电极为片状；每个电极均包括电极框架、石英玻璃以及金属网；所述石英玻璃为双层，电极框架与双层玻璃之间的空腔形成储液仓；所述储液仓铺设金属网；石英玻璃与电极框架密封固定相连；储液仓内密封填充有电解液；两片相对放置的电极形成一组电极组；电极组中的两个电极的石英玻璃平行放置，中间形成等离子体处理区域；需要处理的塑料农膜通过电极组中间的等离子体处理区域；所述电极框架外侧设置入液口、出液口以及接线柱；所述入液口与出液口能够通过管道与储液装置管道相连；所述接线柱内部与金属网相连。
2.根据权利要求1所述的一种用于农膜材料憎水防尘涂层沉积的改性装置，其特征在于：所述前处理区域与后处理区域均设置一组电机组；两组电极组中的四片电极的石英玻璃均平行；需要处理的塑料农膜依次通过前处理区域、后处理区域的电极组的等离子体处理区域。
3.根据权利要求2所述的一种用于农膜材料憎水防尘涂层沉积的改性装置，其特征在于：还包括电极支架与固定块；每个电极的上端与下端均固定安装一个固定块；每个固定块内侧设置用于镶嵌电极的凹槽；一组电机组的对应的固定块之间设置用于通过农膜的通孔；所述固定块的外侧分别连接上电极支架与下电极支架；所述上电极支架与下电极支架均与外壳固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种用于农膜材料憎水防尘涂层沉积的改性装置，其特征在于：后处理区域的电极组的固定块为距离可调节固定块，通过调节距离的装置进行调节距离；所述调节距离的装置具体为：后处理区域固定块对应的上电极支架与下电极支架均设置用于固定块移动的导轨，固定块沿导轨运动用于调节电极组中两个电极的距离。
5.根据权利要求1所述的一种用于农膜材料憎水防尘涂层沉积的改性装置，其特征在于：还包括前处理上罩与后处理上罩；所述前处理上罩与后处理上罩分别安装于对应的区域的上端；所述后处理上罩设置雾化喷嘴；所述雾化喷嘴与工作气体或者/和憎水剂的气罐管道相连将进入雾化喷嘴中的工作气或者/和憎水剂喷入后处理区域；所述前处理上罩设置通气孔，所述通气孔与前处理区域的工作气的气罐管道相连；所述前处理区域与后处理区域之间设置传送辊装置；所述传送辊装置包括设置在对应的电极组上方的传送辊，将需要处理的塑料农膜传输至固定块中间的通孔；所述下固定块的下方也设置其对应的传送辊。
6. 根据权利要求1所述的一种用于农膜材料憎水防尘涂层沉积的改性装置，其特征在于：还包括电源模块；所述电源模块与电极的接线柱相连 。
7.根据权利要求1所述的一种用于农膜材料憎水防尘涂层沉积的改性装置，其特征在于：还包括控制模块；所述控制模块包括高压电源控制电路、传送辊控制电路；所述高压电源控制电路与电源模块相连控制电源模块输出的电压；所述传送辊控制电路与控制传送辊的电机相连控制传送辊的旋转速度。
8.根据权利要求1所述的一种用于农膜材料憎水防尘涂层沉积的改性装置，其特征在于：所述电解液食盐水或者去离子水。
9.根据权利要求1所述的一种用于农膜材料憎水防尘涂层沉积的改性装置，其特征在于：所述工作气体为N2、He、Ar、空气中的一种；所述憎水剂为含硅憎水剂；所述含硅憎水剂包括HMDSO、PDMS。
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| CN202110799257.8A CN113560150A (zh) | 2021-07-15 | 2021-07-15 | 一种用于农膜材料防尘涂层沉积的等离子体改性装置 |
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN115332035A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-11-11 | 吉林农业科技学院 | 一种用于物料处理的等离子体设备 |
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| CN105487140A (zh) * | 2016-01-19 | 2016-04-13 | 河北大学 | 一种产生稳定可控等离子体光子晶体的装置及方法 |
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2021
- 2021-07-15 CN CN202110799257.8A patent/CN113560150A/zh active Pending
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