[发明专利]一种带有定转电极组的等离子体引发聚合装置

说明书

技术领域

本发明属于等离子体技术领域，具体涉及一种等离子体引发聚合装置。

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。

可见，实现等离子体引发聚合的必要条件是等离子体周期性的燃灭过程。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。这些现有技术均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的情况下也可以维持，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。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，其缺点是：脉冲调制高频电源结构复杂、价格高、不易调试；脉冲调制高频放电产生的等离子体稳定性较差；对放电电极结构和加工装配精度要求高，工艺重复性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种带有定转电极组的等离子体引发聚合装置，以解决现有等离子体引发聚合装置存在的脉冲调制高频电源结构复杂、价格高、不易调试；等离子体稳定性较差；工艺重复性较差等问题。

本发明技术方案是：

一种带有定转电极组的等离子体引发聚合装置，其特征在于：该装置包括真空室、固定电极、转动电极；所述真空室上安装有载体气体和单体蒸汽管路及排气管，待处理的基材放置于真空室内转动电极围成的空间内；

所述固定电极包括一组固定金属直杆、一组绝缘基座和导线，固定金属直杆通过绝缘基座沿真空室轴向等间距固定连接在真空室内壁上，固定金属直杆经导线串联连接构成固定电极；

所述转动电极包括一组转动金属直杆和金属转架，所述金属转架的旋转轴与真空室的中心轴同轴，金属转架可绕旋转轴转动；所述转动金属直杆沿真空室轴向等间距固定连接在金属转架上，构成转动电极；

固定金属直杆和转动金属直杆数量可以一样，也可以不一样，由于两组金属杆都是等间距，如果数量一样，放电在一对金属杆间会同时发生同时熄灭，如果数量不一样，两组金属杆有的靠近有的远离，靠近的放电，离开的熄灭，放电具有空间上的不对称性，但随时间积累效果也是空间均匀的，对镀膜结果没有影响。

所述固定电极与转动电极构成定转电极组。

所述真空室侧部的室体内壁任一横截面为相同直径的圆或相同边长的正多边形，所述正多边形边数至少为6边；所述真空室的顶盖和底盖为与真空室的侧部室体内壁横截面匹配的平板或拱形结构。

所述排气管竖直安装于真空室内的中心轴上，排气管一端伸出真空室后与真空泵连接，所述排气管的管壁上开孔。

所述排气管内径为25-100mm，其管壁上均匀开孔，孔径为2-30mm，孔间隔为2-100mm。

所述固定电极连接高频电源输出端，所述转动电极接地；所述高频电源的频率范围为10kHz-100MHz，所述高频电源输出的电压波形为正弦波或方波。

所述固定电极所在的柱面与转动电极所在的柱面之间的距离为1-5cm。该距离是两组金属杆能够靠近的最小距离，该距离1-5cm是通常等离子体镀膜气压0.1-100Pa下的放电距离，保证能够可靠放电，距离近了或远了都不能放电或激发电弧。