CN200996047Y - 用于聚合物高分子材料表面改性的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开的用于聚合物高分子材料表面改性的装置,包括绝缘材料制的反应室,反应室的顶部具有杯口朝向大气的石英玻璃介质杯体,紧贴杯底置有一板式上电极,反应室中设有与上电极平行的下电极,下电极固定在加热器上,上电极与等离子体激发脉冲电源相连,下电极接地,加热器与反应室外的加热温控装置相连,化学气相沉积的供气系统及真空系统分别通过阀门与反应室相连通,供气管的喷嘴位于两上、下平行的电极之间。该装置结简单,且操作控制方便,采用该装置在聚合物高分子材料表面涂覆DLC薄膜,对聚合物高分子材料表面改性膜基结合牢固,最大膜基结合力达到40N。
Description
技术领域
本实用新型涉及用于聚合物高分子材料表面改性的装置。
背景技术
聚合物高分子材料如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙稀(PVC)、尼龙、聚酯等在医疗、卫生、包装等领域应用广泛。然而,高分子材料本身存在一些缺陷,导致其使用效果受到影响。其一为材料老化问题,即在加工或使用过程中,受到光、热、空气、潮湿、腐蚀性气体等综合因素的影响,材料会逐步失去原有的优良性能,以致最后不能使用;其二为高分子薄膜材料的低阻隔性能,导致在包装等应用领域中密封效果差、被包装物保存期短等问题;等等。通过改善聚合物高分子化合物的结构、改进它们的聚合和加工工艺以及注意使用的环境和条件,可以提高聚合物高分子的性能,减少或延迟老化。通过多层高分子薄膜的接枝、复合,可以提高密封性。一般而言,传统聚合物高分子表面改性技术的工艺较为复杂、效果不够理想。
将几类不同性质的材料通过复合工艺组合而成的新型材料,既能保留其原组分材料各自的主要优势,又能通过复合效应获得原组分所不具备的性能,还可以通过合理的材料设计使各组分的性能彼此补充、互相关联,进而获得更优越的综合性能。
类金刚石(DLC)薄膜具有极佳的水、气封闭性能和耐酸碱、抗侵蚀能力,同时其材料的半导体带隙较宽,可以有效隔离紫外线,因而早已获得广泛应用。将DLC薄膜涂覆于聚合物高分子材料表面形成的膜/基结构,可以简化工艺、提高改性效果。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种用于对聚合物高分子材料表面改性的装置。
本实用新型的用于聚合物高分子材料表面改性的装置,包括绝缘材料制的反应室,反应室的顶部具有杯口朝向大气的石英玻璃介质杯体,紧贴杯底置有一板式上电极,反应室中设有与上电极平行的下电极,下电极固定在加热器上,上电极与等离子体激发脉冲电源相连,下电极接地,加热器与反应室外的加热温控装置相连,化学气相沉积的供气系统及真空系统分别通过阀门与反应室相连通,供气管的喷嘴位于两上、下平行的电极之间。
本实用新型的装置用于聚合物高分子材料表面改性时,以清洁后的聚合物高分子材料为衬底,将其置于装置反应室的下电极上,反应室抽真空至本底真空3×10-3Pa,先向反应室通入氩气和氢气,开启脉冲激发电源,电源的电压为1-3kV,用产生的等离子体对室温或加热至50-100℃的衬底进行活化处理;再通入纯乙烯气体,控制气体流量比为氩气∶氢气∶乙烯=5∶1-2.0∶0.2-0.6,调整脉冲激发电源的电压为5-30kV,反应压强至100-500Pa,在衬底上沉积类金刚石薄膜。
这里,所说的聚合物高分子材料可以为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、尼龙或聚酯。
本实用新型的装置结简单,且操作控制方便,采用该装置可以在<100℃温度下,在聚合物高分子材料表面涂覆DLC薄膜,提高聚合物高分子材料的抗紫外线照射和水、气密封性等综合性能。试验表明,用该装置对聚合物高分子材料表面改性膜基结合牢固(最大膜基结合力达到40N)。
附图说明
图1为用于聚合物高分子材料表面改性的装置示意图。
具体实施方式
参照图1,用于聚合物高分子材料表面改性的装置,包括绝缘材料制的反应室1,反应室的顶部具有杯口朝向大气的石英玻璃介质杯体5,紧贴杯底置有一板式上电极6,反应室中设有与上电极平行的下电极7,下电极7固定在加热器9上,上电极6与等离子体激发脉冲电源8相连,下电极7接地,加热器与反应室外的加热温控装置10相连,化学气相沉积的供气系统2及真空系统3分别通过阀门与反应室相连通,供气管的喷嘴4位于两上下平行的电极之间。
本实用新型装置用于聚合物高分子材料表面改性的例子如下。
实施例1
以清洁后的聚乙烯为衬底,将其置于装置反应室的下电极上,反应室抽真空至本底真空3×10-3Pa,先通入纯氩气和氢气,衬底保持室温,开启脉冲激发电源,电源的电压为3kV,产生等离子体轰击衬底20分钟,对聚乙烯表面进行活化处理;再通入纯度为99.9%的乙烯气体,控制气体流量比为氩气∶氢气∶乙烯=4∶1∶0.5,调整反应压强至500Pa,调整脉冲激发电源的频率1.2kHz、电压10kV,在衬底上沉积类金刚石薄膜。
所沉积薄膜经拉曼光谱分析,具有类金刚石的拉曼特征峰,证明获得类金刚石薄膜;膜基结合牢固没有出现剥落现象,采用纳米划痕仪测定薄膜的膜基结合力为30N。
实施例2:
以清洁后的聚酯为衬底,将其置于装置反应室的下电极上,反应室抽真空至本底真空3×10-3Pa,先通入纯氩气和氢气,衬底加热至80℃,开启脉冲激发电源,电源的电压为3kV,产生等离子体轰击衬底20分钟,对聚酯表面进行活化处理;再通入纯度为99.9%的乙烯气体,控制气体流量比为氩气∶氢气∶乙烯=4∶0.5∶0.1,调整反应压强至300Pa,调整脉冲激发电源的频率2.0kHz、电压20kV,在衬底上沉积类金刚石薄膜。
所沉积薄膜经拉曼光谱分析,具有类金刚石的拉曼特征峰,证明获得类金刚石薄膜;膜基结合牢固没有出现剥落现象,采用纳米划痕仪测定薄膜的膜基结合力为35N。
Claims (1)
1.用于聚合物高分子材料表面改性的装置,其特征是包括绝缘材料制的反应室(1),反应室的顶部具有杯口朝向大气的石英玻璃介质杯体(5),紧贴杯底置有一板式上电极(6),反应室中设有与上电极平行的下电极(7),下电极(7)固定在加热器(9)上,上电极(6)与等离子体激发脉冲电源(8)相连,下电极(7)接地,加热器与反应室外的加热温控装置(10)相连,化学气相沉积的供气系统(2)及真空系统(3)分别通过阀门与反应室相连通,供气管的喷嘴(4)位于两上下平行的电极之间。
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