[发明专利]对柔性材料表面改性的卷对卷式辉光放电发生装置及工艺无效

专利信息
申请号: 201210150616.8 申请日: 2012-05-15
公开(公告)号: CN102677023A 公开(公告)日: 2012-09-19
发明(设计)人: 牛金海;刘东平 申请(专利权)人: 大连民族学院
主分类号: C23C16/52 分类号: C23C16/52;C23C16/54;D21H25/02
代理公司: 大连东方专利代理有限责任公司 21212 代理人: 陈红燕
地址: 116600 辽宁*** 国省代码: 辽宁;21
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摘要:
搜索关键词: 柔性 材料 表面 改性 辉光 放电 发生 装置 工艺
【说明书】:

技术领域

发明涉及中等气压下产生辉光放电的卷对卷式介质阻挡放电装置及放电工艺。

技术背景

氟碳(FC)薄膜是一种新型含氟碳材料,具有很强的疏水性,同时还具有优良的自润滑性,极低介电常数,耐腐蚀性。氟碳(FC)薄膜可以作为介电层应用在超大规模集成电路中,可以作为钝化层应用在生物相融性材料中,也可以作为疏水层应用在纸张、壁画等材料上。介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD),是有绝缘介质插入放电空间的一种非平衡态气体放电,是最早成功用于臭氧大规模工业化生产的等离子体技术。根据电极形状可分为板-板式,线-筒式,线-板式DBD反应器。利用DBD产生的低温等离子体进行材料表面改性是一项洁净的干式工艺,DBD装置结构简单,原料气消耗量少,能耗较低等特点,而且不使用湿法改性所使用的大量有机溶剂,是一种绿色环保生产技术。具有潜在的大规模连续化工业应用优势。但是,目前国内所研制用于柔性材料如塑料,纤维以及纸张等的大面积DBD装置大都处于实验室阶段,一次性生产的材料面积为700*500mm2,而且处理完样品后需要拆卸反应器,不利于连续化生产。目前尚未见能够对材料进行整卷连续化处理的DBD反应器的报导。

发明内容

本发明的目的在于提供一种对纸张、塑料、纤维等柔性材料在中等气压下进行连续表面改性或沉积功能性薄膜的卷对卷式等离子体装置以及利用该装置采用等离子体增强化学气相沉积方法,以C3F8为反应物实现在纸张表面连续沉积出FC薄膜的方法,结构简单,节能,成本低。

本发明的技术解决方案是这样实现的:

一种对柔性材料表面改性的卷对卷式辉光放电发生装置,其特征在于,它包括:

真空腔体,其由不锈钢制腔体框架、绝缘介质板和不锈钢板构成;所述腔体框架上表面覆盖绝缘介质板,两者之间装设密封圈;所述腔体框架底面固定连接不锈钢底板;

用于缠绕待处理的柔性材料的卷轴,分为主动轴和被动轴,分别装设于所述真空腔体内部靠两侧位置,并通过皮带轮传动;所述主动轴与电机相连;

地电极和高压电极;所述地电极置于真空腔体内,固装于所述不锈钢底板上,平行放置于两根卷轴之间,与绝缘介质板之间留有大于0不大于15mm的间隙,所述间隙通过聚四氟乙烯垫圈的厚度进行调整,所述垫圈的厚度分为1mm,2mm,5mm,10mm;所述高压电极直接置于所述绝缘介质板上表面与所述地电极平行对称放置;

一对以上通气口,对应分别开设于腔体两侧壁并正对绝缘介质板与地电极之间的间隙,分别用于原料气进入和反应后的尾气排出。

具体的,所述绝缘介质板是玻璃板,或石英玻璃,或陶瓷板等。

采用上述的装置对柔性材料表面改性的卷对卷式辉光放电工艺,包括如下步骤:

(1)将缠绕在从动轴上的待处理柔性材料紧贴于地电极上表面并穿过地电极与绝缘介质之间的空隙,固定于主动轴上;

(2)放电前抽真空:将真空腔体内本底气压抽至50Pa以下;

(3)控制放电过程:通过质量流量控制器控制C3F8气体的流量为10-100sccm,放电气压为50-2000Pa;采用连续可调高压电源,电压的峰峰值为大于0小于20kV,频率为大于0小于20kHz;放电时间为30s-45min,沉积FC薄膜后的柔性材料表面接触角为120-145°,得到厚度大约为0.5-3.0um的FC薄膜。

与现有技术相比,利用本发明所述的卷对卷式的介质阻挡放电装置对成卷的纸张进行处理,具有独特的优势:包括放电方式简单,设备成本低,放电气体体积小,气体流量低,能耗低;有利于连续化生产。

附图说明

图1是本发明的结构示意图;

图2是图1的俯视图;

图3是A-A剖视图;

图4是B-B剖视图;

图5是接触角随放电时间变化图。

图中,1.不锈钢腔体,2.卷轴,3.不锈钢底板,4.通气口,5.地电极。

具体实施方式

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