CN206304996U - 一种电火花等离子体引发聚合表面涂层装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型一种电火花等离子体引发聚合表面涂层装置，属于等离子体技术领域，用于在基材表面制备聚合物涂层。该装置中，在真空室安装多个火花塞，单体蒸汽通过单体蒸汽管路送入真空室内，单体蒸汽管路在位于火花塞的正前方设置出口，单体蒸汽管路另一端连接单体蒸汽源，真空排气管位于真空室远离火花塞和单体蒸汽管路出口的一侧，待处理的基材放在处理室内。通入单体蒸汽的同时在火花塞上施加高压电脉冲，产生电火花引发单体蒸汽发生聚合并沉积在基材表面形成聚合物涂层。本实用新型具有火花塞电源结构简单、价格低、无需调试，放电稳定，不需要载体气体，单体扩散良好，涂层均匀等优点。
Description
技术领域
本实用新型属于等离子体技术领域，涉及到一种等离子体引发聚合表面涂层装置，用于在基材表面制备聚合物涂层。
背景技术
等离子体聚合是利用放电把有机类气态单体等离子体化,使其产生各类活性种，由这些活性种之间或活性种与单体之间进行加成反应形成聚合物的方法。等离子体聚合可分为等离子体态聚合和等离子体引发聚合两种形式，它们的区别是：等离子体态聚合整个反应过程中单体完全暴露于等离子体环境，而等离子体引发聚合中气体只在短时间内通过辉光放电形成的等离子体,使单体蒸汽发生气相反应生成活性中心，引发单体蒸汽在长时间无等离子体的后续过程中进行聚合反应。与等离子体态聚合产物存在结构复杂，反应重现性差，处理效果随时间衰减的问题相比，等离子体引发聚合方式可以较少破坏单体的结构，保留单体优良性能，使聚合产物结构较为单一，易于形成线性大分子产物；另一方面，通过与材料表面发生接枝反应，能够增强表面的附着力，使涂层效果不随时间衰减。
现有的等离子体引发聚合技术是通过脉冲调制高频辉光放电实现的。例如文献《表面涂层》(CN 1190545C)公开了一种疏水和/或疏油基材，其中包括利用脉冲调制高频辉光放电制备聚合物涂层的方法；文献《通过低压等离子体工艺施加保形纳米涂层的方法》(CN201180015332.1)也涉及利用脉冲调制高频辉光放电制备聚合物涂层的方法。这些现有技术必须采用脉冲调制高频辉光放电，是因为采用高频放电能够避免由于电极被聚合产物绝缘所造成的放电终止，高频放电即使电极被聚合产物绝缘情况下也可以维持，而采用脉冲调制使高频放电周期性开启/关断是为了满足等离子体引发聚合所需要的短时间放电和长时间无放电聚合，其中为了尽可能减少脉冲放电开启阶段等离子体作用于单体而产生的单体碎片，要尽可能缩短脉冲放电开启阶段时间。然而，现有技术所采用的脉冲调制高频辉光放电的方法需要使用具有脉冲调制功能的高频电源，且需要充入一定气压的载体气体来维持放电。其缺点是：脉冲调制高频电源结构复杂、价格昂贵；不易调整匹配，设备不易放大，工艺移植性不好；放电不稳定，工艺重复性不良；存在强射频电场易损伤基材；另外，充入载体气体使腔内气压较高，单体扩散不良，从而造成涂层不均匀等。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种电火花等离子体引发聚合表面涂层装置，以解决现有技术电源结构复杂、价格昂贵、不易调整匹配、设备不易放大，工艺移植性不好、放电不稳定、工艺重复性不良、存在强射频电场易损伤基材、需要载体气体、单体扩散不良、涂层不均匀的问题。
本实用新型所采用的技术方案如下：
一种电火花等离子体引发聚合表面涂层装置，其特征在于：在真空室内间隔安装多个火花塞，构成阵列，火花塞与电源连接，单体蒸汽管路连接在真空室内，单体蒸汽管路在位于火花塞的正前方设置出口，单体蒸汽管路另一端连接单体蒸汽源，排气管位于真空室远离火花塞和单体蒸汽管路出口的一侧，排气管另一端与真空泵连接，待处理的基材放在真空室内。
所述的火花塞相邻间隔10cm-30cm进行安装。
所述单体蒸汽管路的出口与火花塞的距离为1cm-10cm。
所述电源产生的高压脉冲的峰值为5-20kV，脉宽为2-50μs，重复频率为1-1000Hz。
本实用新型的上述技术方案与现有技术相比具有以下优点：
(1)火花塞电源结构简单、价格低、无需调整匹配。
(2)火花塞数量和阵列面积可根据需要增加扩展，设备容易放大，工艺移植性好。
(3)放电稳定，工艺重复性好。
(4)不存在强射频电场，不损伤基材。
(5)不需要载体气体，单体扩散良好，涂层均匀。
附图说明
图1是实现本实用新型方法的装置结构示意图。
图中：1、真空室，2、火花塞，3、单体蒸汽管路，4、排气管，5、真空泵，6、基材，7、电源。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例详细说明本实用新型，但本实用新型并不局限于具体实施例。
实施例1
如图1中，在真空室内相邻间隔10cm安装多个火花塞，构成阵列，火花塞与电源连接，电源产生的高压脉冲峰值为5kV，脉宽为2μs，重复频率为1000Hz，单体蒸汽通过单体蒸汽管路送入真空室内，单体蒸汽管路连接在真空室内，且在与火花塞的正前方距离为1cm处设置出口，单体蒸汽管路另一端连接单体蒸汽源，排气管位于真空室远离火花塞和单体蒸汽管路出口的一侧，与真空泵连接，待处理的基材放在真空室内。
实施例2
如图1中，在真空室内相邻间隔30cm安装多个火花塞，构成阵列，火花塞与电源连接，电源产生的高压脉冲峰值为20kV，脉宽为50μs，重复频率为1Hz，单体蒸汽通过单体蒸汽管路送入真空室内，单体蒸汽管路连接在真空室内，且在与火花塞的正前方距离为10cm处设置出口，单体蒸汽管路另一端连接单体蒸汽源，排气管位于真空室远离火花塞和单体蒸汽管路出口的一侧，与真空泵连接，待处理的基材放在真空室内。
实施例3
如图1中，在真空室内相邻间隔20cm安装多个火花塞，构成阵列，火花塞与电源连接，电源产生的高压脉冲峰值为10kV，脉宽为25μs，重复频率为500Hz，单体蒸汽通过单体蒸汽管路送入真空室内，单体蒸汽管路连接在真空室内，且在与火花塞的正前方距离为5cm处设置出口，单体蒸汽管路另一端连接单体蒸汽源，排气管位于真空室远离火花塞和单体蒸汽管路出口的一侧，与真空泵连接，待处理的基材放在真空室内。
在进行涂层时，首先将真空室抽至压强1Pa以下真空状态；再通入单体蒸汽，同时开启电源，电源产生高压脉冲加在火花塞上产生电火花，引发单体蒸汽聚合并沉积在基材表面形成涂层。
Claims (4)
1.一种电火花等离子体引发聚合表面涂层装置，其特征在于：在真空室(1)内间隔安装多个火花塞(2)，构成阵列，火花塞(2)与电源(7)连接，单体蒸汽管路(3)连接在真空室内，单体蒸汽管路(3)在位于火花塞(2)的正前方设置出口，单体蒸汽管路另一端连接到单体蒸汽源，排气管(4)位于真空室(1)远离火花塞(2)和单体蒸汽管路(3)出口的一侧，排气管(4)另一端与真空泵(5)连接，待处理的基材(6)放在真空室(1)内。
2.根据权利要求1所述的一种电火花等离子体引发聚合表面涂层装置，其特征在于：所述的火花塞(2)相邻间隔为10cm-30cm。
3.根据权利要求1所述的一种电火花等离子体引发聚合表面涂层装置，其特征在于：所述单体蒸汽管路(3)的出口与火花塞(2)的距离为1cm-10cm。
4.根据权利要求1所述的一种电火花等离子体引发聚合表面涂层装置，其特征在于：所述电源(7)产生的高压脉冲的峰值为5-20kV，脉宽为2-50μs，重复频率为1-1000Hz。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2021248865A1 (zh) * | 2020-06-09 | 2021-12-16 | 江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司 | 镀膜设备及其镀膜方法 |
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2016
- 2016-11-30 CN CN201621296508.1U patent/CN206304996U/zh active Active
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| WO2021248865A1 (zh) * | 2020-06-09 | 2021-12-16 | 江苏菲沃泰纳米科技股份有限公司 | 镀膜设备及其镀膜方法 |
| JP7429797B2 (ja) | 2020-06-09 | 2024-02-08 | 江蘇菲沃泰納米科技股▲フン▼有限公司 | コーティング機器及びそのコーティング方法 |
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