[发明专利]一种基于二氧化碳气氛的低温常压等离子体表面亲水改性装置及方法

说明书

本发明公开了一种基于二氧化碳气氛的低温常压等离子体表面亲水改性装置及方法，该装置包括二氧化碳供气单元、等离子体处理室及传送带，等离子体处理室包括发生室和后置反应室，发生室内设有正电极、负电极，正电极与外置控制电源电连接，负电极接地；二氧化碳供气单元位于等离子体处理室的顶部，二氧化碳供气单元的底部连接气管，气管延伸至发生室内的底部，二氧化碳供气单元与气管的连接处设有控制开关，控制开关与压力传感器电连接，压力传感器位于发生室内的顶部；传送带为U型结构，传送带依次穿过发生室和后置反应室，正电极位于传送带的上部，负电极位于传送带的下部。该发明的装置及方法能够连续制备改性薄膜。

技术领域

本发明涉及绿色制造技术领域，具体涉及一种基于二氧化碳气氛的低温常压等离子体表面亲水改性装置及方法。

背景技术

以二氧化碳为主的温室气体排放导致的全球气候变暖，正严重威胁着人类的生存和可持续发展，是当前人类面临的重大全球性挑战之一。我国为推动绿色循环低碳发展，提出了力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和。与此同时，我国现阶段改善环境质量的任务依然严峻，碳中和目标为我们推进环境污染防治和温室气体减排工作提供了基本遵循。为实现碳中和的目标，除了减少化石能源消费，大力发展新能源，还可以从以排放的二氧化碳的收集和利用出发。现已有很多研究专注于二氧化碳的吸附和能源化再生利用。其中，以等离子体技术催化分解二氧化碳的研究成为二氧化碳能源化研究的热点之一，但是目前得到一氧化碳或甲烷转化率均不理想，二氧化碳的利用率不高。

等离子体表面处理技术是通过一定能量激发气体分子，使气体离解成电子、离子、自由基和其他亚稳态都等激发态，与材料表面发生碰撞，破坏共价键，产生自由基，活化材料表面。而活化的材料表面可与激发气体相结合，在表面产生化学活性基团。低温常压大气等离子体处理技术已被广泛用于电镀、涂层、油墨印刷等行业，以起到提高界面结合的作用。

综上所述，以二氧化碳为气氛，可以利用等离子体技术将二氧化碳有效活化利用，在聚合物薄膜产生更多亲水基团，从而在对聚合物薄膜表面进行亲水改性的同时，实现二氧化碳的再利用，减少二氧化碳在环境中的排放。

发明内容

本发明的目的在于提出一种二氧化碳气氛的低温常压等离子体表面亲水改性装置，在常压下利用高能将二氧化碳电离，既能实现疏水性聚合物薄膜表面连续化亲水改性，又实现二氧化碳的再利用，减少二氧化碳的排放。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一方面，本发明提供了一种基于二氧化碳气氛的低温常压等离子体表面亲水改性装置，该装置包括二氧化碳供气单元、等离子体处理室及传送带，

等离子体处理室包括发生室和后置反应室，发生室内设有正电极、负电极，正电极与外置控制电源电连接，负电极接地；

二氧化碳供气单元位于等离子体处理室的顶部，二氧化碳供气单元的底部连接气管，气管延伸至发生室内的底部，二氧化碳供气单元与气管的连接处设有控制开关，控制开关与压力传感器电连接，压力传感器位于发生室内的顶部；

传送带为U型结构，传送带依次穿过发生室和后置反应室，正电极位于传送带的上部，负电极位于传送带的下部，传送带嵌入正电极与负电极之间，负电极由至少两个传送辊组成，传送辊转动带动传送带运动，待处理薄膜附着于传送带表面。

进一步地，所述发生室的左下角和后置反应室的右上角均安装鼓风机。

进一步地，正电极与负电极之间的间距为10mm-500mm。

进一步地，正电极为棒状或管状电极，由高导电性金属制成。

进一步地，高导电性金属为铁、铜、银中的一种。

进一步地，负电极由不锈钢制成，负电极表面附有绝缘涂层。