[发明专利]一种直接氟化协同等离子体对材料表面进行改性的装置

说明书

本发明公开了一种直接氟化协同等离子体对材料表面进行改性的装置，包括装置主体，装置主体内设有封闭廊道，封闭廊道的上游设置有等离子体活化单元，封闭廊道的下游设置有直接氟化单元，直接氟化单元和等离子体活化单元之间通过自适应开启式隔离软帘密封连接。本发明装置通过将直接氟化和等离子体处理相结合，根据表面功能化要求合理匹配放电等离子体和表面直接氟化，大幅度降低了氟气的使用量和使用条件，提高了等离子体表面改性效果的时效性和稳定性，改善“疏水性恢复现象”。

技术领域

本发明属于材料改性技术领域，具体地说，涉及一种直接氟化协同等离子体对材料表面进行改性的装置。

背景技术

与其他改性技术(如纳米掺杂等)不同，表面改性技术不改变基体性能，而是通过对材料表面进行定向处理，实现材料表面的功能化，如改善表面疏水、耐电、阻隔、粘附和可印染性等，在电气、食品、医疗和石油化工等领域具有广阔的应用前景，例如直接氟化技术和等离子体技术。

直接氟化技术用于聚乙烯表面处理时，聚乙烯表面H原子被F原子取代，从而在聚乙烯表面形成一层类似聚四氟乙烯的低结晶度氟化层，有效提高其空间电荷和沿面耐电性能，成为目前较为成熟的干式表面处理技术。等离子体由于富含荷能、荷电等活性粒子，在材料表面改性时，能够短时内引起材料表面化学键断裂，形成大量高活性的悬挂键，改善表面微观形貌和耐电性能等，被视为极具潜力的干式、低温表面处理技术。

然而，随着研究的不断深入，也暴露出这两种技术在材料表面改性处理应用中存在的瓶颈问题，如现有的直接氟化工艺中氟化条件苛刻(氟气含量高、用量大、反应釜的要求和成本高)、过度氟化现象严重、大量的处理废气回收成本高昂；等离子体表面处理效果的时效性差(如“疏水性恢复”现象严重)，利用含氟气体为工作气体产生的等离子体进行聚合物表面处理(即等离子体间接氟化)，虽然能够在短时间内大幅提升聚合物的电学特性(如提高沿面闪络电压等)，但这种效果会在几天后逐渐丧失，同时等离子体的刻蚀作用会老化材料表面。

目前已有直接表面氟化的设备和装置应用于耐腐蚀桶、袋等产品，但是氟气使用量大、成本高、环保压力大。现有的等离子体材料处理装置，多数无法避免放电在空间分布的随机性与分散性，不能保证材料的均匀处理效果，难以对材料进行连续、大面积处理，同时单纯的等离子体表面改性效果时效性差，疏水性恢复现象严重。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种直接氟化协同等离子体对材料表面进行改性的装置，能够根据表面功能化要求匹配表面直接氟化和放电等离子体，实现对材料的连续处理，并保证稳定的材料表面处理效果，改善“疏水性恢复现象”。

为了解决上述技术问题，本发明公开了一种直接氟化协同等离子体对材料表面进行改性的装置，包括装置主体，装置主体内设有封闭廊道，封闭廊道的上游设置有等离子体活化单元，封闭廊道的下游设置有直接氟化单元，等离子体活化单元和直接氟化单元之间密封连接。

进一步地，封闭廊道为四周密闭两端开口的长方体型廊道，廊道顶部设置有运动导轨，导轨上设有运动滑块，运动滑块上设有夹持元件，廊道中间设有分割软帘，使得等离子体活化单元和直接氟化单元之间形成密封连接，封闭廊道的两端开口处也均设有分割软帘。

进一步地，直接氟化单元为平行平板型结构，包括两个平行设置的长方体气体缓冲腔，两个气体缓冲腔相对的面上均设有若干均匀分布的小孔，两个气体缓冲腔远离小孔的面上均设有一个进气口。

进一步地，两个气体缓冲腔的间距为5mm-10mm。

进一步地，小孔的直径为0.5mm-1.0mm。

进一步地，直接氟化单元还设有负压废气回收系统。

进一步地，等离子体活化单元为平行平板介质阻挡型结构，包括覆盖阻挡介质的高压电极和接地电极，高压电极和接地电极的间距为5mm-10mm，电极长度为5cm-50cm。