[发明专利]一种冷态等离子体高分子聚合物表面处理方法

说明书

本发明公开了一种冷态等离子体高分子聚合物表面处理方法，它是将高分子聚合物经冷态等离子处理装置处理后得到表面改性的高分子聚合物，所述冷态等离子处理装置的放电电压为10～20kV。使得经过处理的高分子聚合物纤维的前进角、后退角明显降低、卷曲度和比表面积得到提高，强度基本不变，显著提高了该纤维对于污染颗粒物的捕捉效率；在同等要求的过滤器选材时，可比技术实施前选用更加疏松、更粗的纤维材料，从而降低成品了过滤器的风阻、提高其容尘量和使用寿命，从而降低了运行能耗和费用。

技术领域

本发明属于聚合物表面处理技术领域，涉及一种高分子聚合物表面处理方法，具体涉及一种冷态等离子体纤维表面处理方法。

背景技术

HEPA(即高效空气过滤器)的工作原理主要是空气中的污染颗粒物随着气流而进行惯性运动或无规则的布朗运动时，会与高分子聚合物纤维相撞，粒子表面的引力会让它粘连在纤维上(这就是空气污染颗粒物被吸附的过程)。

现有的纤维材料(无纺布等)表面吸附能力差，HEPA中的高效过滤网需要做到很致密，并且需要采用很纤细的纤维，这就导致高效过滤网阻力高、寿命短、寿命期内效率下降较快、容尘量小；在空气污染较重的地区，用户必须频繁更换滤网才能得到所需的效果，成本高昂；由于纤维材料阻力高，这种纤维做成的HEPA在运行时能耗和噪音都比较高；在一些场合中人们采用驻极体技术来提高HEPA滤网的过滤效率，但驻极体并非对纤维材料表面的实质改性，在空气中驻极效应会较快速消失，所以使用驻极体过滤器对过滤效率的改善十分有限。

按照世界银行的数据，世界上超过90％的人口生活在空气污染的威胁当中，空气污染每年可造成直接经济损失两千多亿美元。目前过滤材料、过滤纤维的市场巨大，尤其在亚太和南美市场，复合增长率高。如果企业在这个领域能有任何优势技术突围，实现产业链底层的技术替代，则势必会有较大的市场成长空间。

发明内容

为了改善上述问题，本发明的主要目的在于提供一种冷态等离子体高分子聚合物表面处理方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种冷态等离子体高分子聚合物表面处理方法，它是将高分子聚合物经冷态等离子处理装置处理后得到表面改性的高分子聚合物，所述冷态等离子处理装置的放电电压为10～20kV。

优化地，所述冷态等离子处理装置的输入功率为20～1000W、放电频率为直流或交流50～100KHz。

优化地，所述高分子聚合物为无纺布。

进一步地，所述冷态等离子处理装置处理时还加入反应气体。

进一步地，所述反应气体为空气、氧气、氮气、NH_x和He中的一种或多种组成的混合物；优选为He。加入反应气体，可以增加改性的目的性和可控制性，增加效果的稳定性和可重复性，进而在规模生产具有可行性；在处理效果的差异体现微观形态上，气体组分中包含氧气等反应气体的等离子体在材料表面的痕迹比较独特，表观呈现均匀分布的丘状突起和微坑。例如，与同等条件下O₂等冷态离子体处理的效果相比，He气体等离子体处理的表面引入自由基信号的强度相对较高，自由基的自氧化反应及植入反应使得He等离子体处理的表面N、O元素含量也相对较高；经He等离子体处理后，纤维表面粗糙度增加明显，表面接触角降低显著，改性表面引入了较多的COOH，但表面引入自由基的电子自旋共振波谱ESR信号强度却明显降低，信号强度从1.8×10⁴增加到2.6×10⁴。

进一步地，所述反应气体的流量为0.001～100L/min，优选为10～50L/min。

优化地，所述冷态等离子处理装置于常温常压的条件运行。

优化地，所述冷态等离子处理装置包括：