[发明专利]一种耐热冲击射频等离子炬管及其制备方法

说明书

本发明公开了一种耐热冲击射频等离子炬管及其制备方法，该耐热冲击射频等离子炬管包括高韧性导热层和炬管本体；所述高韧性导热层包覆在炬管本体外部。射频等离子炬管的制备方法：1）制备预制体；2）预制体刮涂至炬管本体外部，确保预制体充分浸润；将足量预制体倒入模具中，炬管本体插入模具，保持模具夹紧状态，置于烘箱内固化，拆模即得耐热冲击射频等离子炬管。本发明与现有炬管区别在于：管壁外侧具有高韧性导热层，用于吸收热冲击产生的应力，保护管壁外层的密闭结构，进而在极限工况的热冲击条件下仍能保持炬管导热和密封性能。

技术领域

本发明属于等离子体技术领域，尤其涉及一种耐热冲击射频等离子炬管及其制备方法。

背景技术

以射频（RF）等离子体技术为核心技术，通过射频电磁场的感应作用对各种气体进行欧姆加热产生等离子体，其球化粉体的原理是通过高温（10000K）快速熔融通过等离子炬的不规则粉体，使其在下降过程中由表面张力形成圆球颗粒。

射频等离子球化装置中，等离子炬管是装置的核心组件。射频等离子体在炬管内部形成并产生高温，同时粉体受载气输送通过炬管内部高温区域产生球化效果。等离子炬管的结构和性能直接影响射频等离子球化装置的工艺性能和处理效果。炬管一方面长期承受内部等离子体产生的高温，通过外壁的冷却水持续带走热量，因此需要具有较高的热导率；另一方面，炬管应具有较高的介电常数，避免对激发等离子体的交变磁场产生损耗。目前，国内外等离子体球化装置炬管多采用石英或氮化硅为材料。但在实际使用过程中，由于炬管的抗热冲击性能较差，在等离子体激发和停止过程中，装置运行参数的波动会导致炬管温度产生突增或骤降，从而经常出现炬管破裂、冷却水渗入等问题，破裂后的炬管一方面失去了对外层冷却水的密封作用，使外侧的水与气体进入炬管内部，破坏等离子体反应气氛与压力环境；另一方面炬管破片易进入装置内部，对产品造成污染。

炬管的热冲击损坏是当前射频等离子球化装置规模化、连续化生产的首要问题。一些抗热振性能更优的材料如氮化硼、氧化铝由于无法在水环境下长期使用而无法应用于外层水冷设计的等离子体炬管。

另外，现有导热层难以直接应用于射频等离子炬管中：首先，现有导热层与炬管本体表面无法有效结合，不仅增大热传导阻力，而且无法保持炬管在破裂情况下的结构完整。第二，现有导热层为提高热导率，其填料多为导电材料，在高频电场下会产生电磁屏蔽作用。第三，现有导热层拉伸强度和断裂延伸率低，无法在内层炬管本体破裂的情况下保持外层导热层结构完整与密闭。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐热冲击射频等离子炬管及其制备方法，与现有炬管区别在于管壁外侧具有高韧性导热层，用于吸收热冲击产生的应力，保护管壁外层的密闭结构，在极限工况的热冲击条件下仍能保持炬管导热和密封性能。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种耐热冲击射频等离子炬管，其包括高韧性导热层和炬管本体；所述高韧性导热层包覆在炬管本体外壁；所述高韧性导热层由导热胶粘剂基体、导热增强体、交联剂、硫化剂、表面处理剂、导热填料混炼硫化而成；或由导热胶粘剂基体、导热增强体、表面处理剂、固化剂混合固化而成。

优选的，本发明所述导热胶粘剂基体选自硅橡胶、环氧树脂、酚醛树脂、聚酰亚胺、聚氨酯中的一种或多种混合物。

优选的，本发明所述导热增强体的组分选自氮化铝、氮化硅、氮化硼、氧化铝、氧化铍、氧化镁、碳化硅、氧化锌、氧化硅、短切纤维及纤维编织物中的一种或多种混合物。

优选的，本发明所述交联剂选用乙烯基硅油交联剂；所述表面处理剂选自KH-570表面处理剂或KH-550表面处理剂中的一种；所述硫化剂选用2,5-过氧化物硫化剂；所述固化剂选用间苯二甲胺固化剂。