[发明专利]一种在大气压下用冷等离子弧制备SiOx超疏水粉体的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制备SiOx超疏水粉体的方法，尤其涉及一种在大气压下用冷等离子弧制备SiOx超疏水粉体的方法。 

背景技术

目前，SiOx超疏水粉体的应用较为广泛，在微电子、抗腐蚀、耐磨损、阻隔层、液体或高含湿量食品包装以及热封或冷封外包装等诸多方面有着较大的应用前景，在最近的应用中发现，在印钞行业，SiOx在水胶印印版、凹印擦版辊等都有较为重要的应用。

等离子体聚合技术在实际应用方面有着广阔的前景，因单体可选择的范围广而受到广泛的注意，被广泛应用在表面改性，镀膜沉积，表面接枝，等离子体化学聚合，消毒灭菌，纳米材料制备等各方面；但多数等离子体聚合是在低气压的真空容器内，聚合速度较慢的情况下进行。在不具备低气压条件，如环境工程、化学工程和材料化学工业等方面，等离子体聚合反应很难进行，且设备投资大。因此在高气压或大气压进行等离子体聚合已经成为等离子体化学聚合的主要研究方向。

浸润性是固体表面的重要特征之一,它是由表面的化学组成和微观几何结构共同决定的。所谓超疏水表面一般是指与水的接触角大于150°的表面，表面化学成分是获得超疏水表面关键,而表面的微纳结构也是获得薄膜表面超疏水性能的重要因素，固体表面自由能越大,就越容易被水所湿润。目前,已报道了许多制备超疏水性表面的手段和方法, 主要有: 粒子填充、刻蚀、化学气相沉积(CVD)、相分离、光化学、模板法和溶胶凝胶法等，这些方法大多工艺复杂，或制备条件要求苛刻。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在大气压下用冷等离子弧制备SiOx超疏水粉体的方法，该方法制备的SiOx粉体纯度高、结构致密，达到纳米级，其设备结构简单，投资小，制备过程简单可行。

本发明是这样来实现的，其特征方法在于：在自行设计的冷等离子弧装置中，在大气环境下以六甲基二硅氧烷为单体，CF₄为携带气体，在等离子体放电区域内，单体与不断加速的高能粒子碰撞，发生能量转移，达到离解或化学键断裂，形成活性自由基和聚合 Si-O-Si 前驱物，最终沉积在载体上（载玻片）形成致密的SiOx粉体。

本发明所述的单体由浮子流量计控制，携带气体由质量流量计控制，单体和携带气体通过混合区混合同时进入放电区。

本发明所述的自行设计的冷等离子弧装置，它包括压缩机、电源、冷等离子弧、单体、浮子流量计、质量流量计和气瓶，其特征在于冷等离子弧前接压缩机和电源，后接单体、浮子流量计、质量流量计和气瓶，单体和浮子流量计连接。

本发明所述自行设计的冷等离子弧装置，它包括压缩机、电源、冷等离子枪、单体、浮子流量计、质量流量计和气瓶，其特征在于冷等离子枪通过电源连接，单体与浮子流量计和压缩机连接，携带气体通过气瓶提供，与质量流量计连接。

本发明的优点是：（1）只需在大气压条件下完成，不需要低压或高压条件；（2）设备结构简单，投资小，制备过程简单可行；（3）制备的SiOx粉体纯度高、结构致密，达到纳米级；（4）制备的SiO_x粉体超疏水，在表面能够形成“荷叶效应”，具有较好的应用价值。

附图说明

图1为本发明的自行设计的冷等离子弧装置结构示意图。

图2为本发明制备SiOx超疏水粉体放大五千倍数字光学显微镜照片。

图3 为本发明纳米二氧化硅红外光谱图。 

1、压缩机   2、电源   3、冷等离子枪   4、单体   5、浮子流量计   6、质量流量计   7、气瓶。

具体实施方式

如图1所示，自行设计的冷等离子弧装置，它包括压缩机1、电源2、冷等离子枪3、单体4、浮子流量计5、质量流量计6和气瓶7，其特征是冷等离子枪通过电源连接放电产生冷等离子体弧，单体由浮子流量计、压缩机连接并控制，携带气体通过气瓶提供，与质量流量计连接并控制，最终单体与携带气体混合同时进入放电区，通过冷等离子枪放电产生冷等离子体弧制备SiOx超疏水粉体。

本发明是这样来实现的，在自行设计的冷等离子弧装置中，在大气环境下以六甲基二硅氧烷为单体，CF₄为携带气体，在等离子体放电区域内，单体与不断加速的高能粒子碰撞，发生能量转移，达到离解或化学键断裂，形成活性自由基和聚合 Si-O-Si 前驱物，最终沉积在载体上（载玻片）形成致密的SiOx粉体。

如图2所示，在数字光学显微镜下可以看出制备的SiOx超疏水粉体呈致密的纳米级颗粒。