一种用于表面改性和等离子体聚合的材料处理装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及一种用于表面改性和等离子体聚合的材料处理装置，包括反应系统、电源控制系统、进气系统和压强控制系统。反应系统包括反应腔、以及反应腔内的上电极、下电极、反应基材和石英玻璃；上电极和下电极之间设有反应基材；反应基材的上表面与上电极之间、下表面与下电极之间均设有石英玻璃；反应基材上开有进气口，边缘均匀开有出气口；出气口的直径小于进气口的直径；进气口通过接口与进气系统相连；压强控制系统与反应腔相连；电源控制系统分别与上电极和下电极相连。本实用新型专利技术设计合理，结构清晰，操作简便，应用广泛。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

一种用于表面改性和等离子体聚合的材料处理装置
本技术涉及等离子体材料处理领域，特别是涉及一种用于表面改性和等离子 体聚合的材料处理装置。
技术介绍
一股用于材料处理的等离子体可通过气体放电产生，但多数等离子体都是在低气 压下进行，如低气压辉光放电等。到目前为止低气压辉光放电等离子体已经得到较好研究 并已广泛应用于材料加工领域，这与其具有明显的优点是分不开的，比如这种放电有比较 低的击穿电压，容易实现稳定放电，还可以在较大尺度内实现均勻以及相对高的活性粒子 浓度等。但另一方面由于低气压放电离不开真空系统，而且代价昂贵。介质阻挡放电通常 可在常压下进行，由于其独特的优越性，已经越来越多地被应用于材料改性领域。等离子体聚合是单体处于等离子体状态时进行的聚合，是利用气体放电使其产生 各种活性基团，这些活性基团之间或活性基团与单体之间进行反应，从而形成了聚合膜。 ZL02131978. 2公开了一种高密度等离子体化学气相沉积设备，它的底座由金属材料制成， 腔内放置一个基板支座，上面盖有陶瓷圈，在陶瓷圈顶外壁放置一个射频线圈，来实现对腔 内材料放电处理。这种方法沉积功率高，能够得到较为致密的薄膜。但这种设备不能实施 对反应腔内的监控，且不能对材料本身实现改性。ZL02151229. 9公开了一种用于纤维表面 改性的常压低温等离子体处理装置，这种方法主要通过介质阻挡放电来实现。但这种装置 不能实现低气压下薄膜的等离子体聚合。如果对于不同的放电类型，分别采取不同的装置， 这样会造成整个处理过程的繁琐，而且选择性也相应减弱。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种用于表面改性和等离子体聚合的材 料处理装置，可以选择对不同的材料进行表面改性处理或等离子体聚合薄膜。本技术解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种用于表面改性和等离 子体聚合的材料处理装置，包括反应系统、电源控制系统、进气系统和压强控制系统，所述 的反应系统包括反应腔、以及反应腔内的上电极、下电极、反应基材和石英玻璃；所述的上 电极和下电极之间设有反应基材；所述的反应基材的上表面与所述的上电极之间、下表面 与所述的下电极之间均设有石英玻璃；所述的反应基材上至少开有1个进气口 ；所述的反 应基材边缘均勻开有至少两个出气口 ；所述的出气口的直径小于所述的进气口的直径；所 述的进气口通过接口与所述的进气系统相连；所述的压强控制系统与所述的反应腔相连； 所述的电源控制系统分别与所述的上电极和下电极相连。所述的压强控制系统包括真空泵、阀门和真空表；所述的真空泵和阀门串联在同 一气管上与所述的反应腔相连；所述的真空表通过另一根气管与所述的反应腔相连。所述的电源控制系统包括相互连接的变压器和等离子体发生器；所述的等离子体 发生器上设有频率调谐旋钮。所述的进气系统包括气阀、溶液瓶、气瓶和流量计；所述的气瓶、流量计、溶液瓶和 气阀依次串联并通过接口与所述的进气口相连。所述的石英玻璃紧靠在所述的反应基材表面或与所述的反应基材之间留有间隔。所述的反应腔是由硬质玻璃制成的玻璃钟罩。所述的上电极和下电极除去与所述的石英玻璃直接接触的表面以外的其余表面 均包覆有聚四氟乙烯薄膜。有益效果由于采用了上述的技术方案，本技术与现有技术相比，具有以下的优点和积 极效果本技术通过调节反应室内的压强，进气装置的气体流量，真空泵的抽气速度， 以实现对压强的连续控制；把反应腔的外壁做成无色透明，可以实现对反应的实时监控，可 根据不同需要，对材料进行改性处理，或在材料表面聚合薄膜。综上所述，本技术具有 设计合理，结构清晰，操作简便，应用广泛等特点。附图说明图1是本技术的结构示意图。具体实施方式下面结合具体实施例，进一步阐述本技术。应理解，这些实施例仅用于说明本 技术而不用于限制本技术的范围。此外应理解，在阅读了本技术讲授的内容 之后，本领域技术人员可以对本技术作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申 请所附权利要求书所限定的范围。如图1所示，一种用于表面改性和等离子体聚合的材料处理装置，包括反应系统、 电源控制系统、进气系统和压强控制系统。所述的反应系统包括反应腔1、以及反应腔1内的上电极2、下电极3、反应基材5 和石英玻璃6，其中反应腔1是由硬质玻璃制成的玻璃钟罩。所述的上电极2和下电极3之 间设有反应基材5，所述的反应基材5的上表面与所述的上电极2之间、下表面与所述的下 电极3之间均设有石英玻璃6。其中，上电极2和下电极3的表面均包有硬质聚四氟乙烯薄 膜，石英玻璃6可选择紧靠反应基材5，或者与反应基材5之间留有一定间隔。所述的反应 基材5上开有进气口 4，进气口 4的数量可根据实际情况来确定，所述的反应基材5边缘均 勻开有出气口，所述的出气口的直径小于所述的进气口 4的直径，出气口的数量根据进气 口的数量决定，保证进出气平衡，从而实现单体在反应腔1内停留一定时间，也使薄膜能够 均勻聚合在反应基材5上。所述的进气口 4通过接口 7与所述的进气系统相连，接口 7的 类型根据进气口 4的数量进行选择。比如说，当进气口 4为两个时，就选择使用三通接口， 当进气口 4为一个时，就选择单通接口。所述的进气系统包括气阀9、溶液瓶10、气瓶11和 流量计14，其中，气瓶11、流量计14、溶液瓶10和气阀9依次串联并通过接口 7与进气口 4 相连。气瓶11中的气体可根据需要选择氩气、氮气等。溶液瓶10中可根据不同的需要选择 盛放不同的溶液，也可以根据反应腔1内所进行的反应类型，来决定溶液瓶10中是否盛放 液体，如果反应腔1内的反应是用来聚合薄膜，则溶液瓶10中盛放需要聚合的单体溶液，如 果反应腔1内是对材料表面改性，则溶液瓶10内可选择不放液体，或者将溶液瓶10撤除，直接将气阀9与流量计14通过气管连接。可以通过旋转气阀9上的旋钮，来实现对气流的 控制，以达到控制进入反应腔1内的气流量。所述的压强控制系统与所述的反应腔1相连。 压强控制系统主要由真空泵13、阀门15和真空表12三部分组成，所述的真空泵13和阀门 15串联在同一气管上与所述的反应腔1相连，所述的真空表12通过另一根气管与反应腔1 相连。真空泵13在220V的电压下工作，功率固定，工作时可通过旋转阀门15上的旋钮，以 控制抽气的速度，真空表12可显示反应腔1内的即时压强。压强控制系统与进气系统中的 气阀9一起控制反应腔1中的压强。所述的电源控制系统分别与所述的上电极2和下电极 3相连，该电源控制装置主要由相互连接的等离子体发生器8和变压器16组成。等离子体 发生器8可根据需要调节频率，使电压与电流匹配，以达到一个合适的放电功率。在实际操 作中，为保证反应腔1内的气密性良好，反应腔1的下边缘垫有密封垫圈，并紧贴在下面的 平板上，平板上设有特制小孔，小孔周围同样有密封垫圈，以实现导线与气管的连接。本技术既可以对材料进行表面改性处理，又可以用于薄膜的聚合。下面结合 具体事例加以说明。一、利用该装置对材料表面进行改性处理，以聚苯乙烯(ps)制成的反应基材为例 加以说明。(一 )、将反应基材边缘用钻头打出一个进气口，并在周围打出比进气口稍小些的 出气口，从而保证进出气平衡，之后将反应基材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于表面改性和等离子体聚合的材料处理装置，包括反应系统、电源控制系统、进气系统和压强控制系统，其特征在于，所述的反应系统包括反应腔（１）、以及反应腔内的上电极（２）、下电极（３）、反应基材（５）和石英玻璃（６）；所述的上电极（２）和下电极（３）之间设有反应基材（５）；所述的反应基材（５）的上表面与所述的上电极（２）之间、下表面与所述的下电极（３）之间均设有石英玻璃（６）；所述的反应基材（５）上至少开有１个进气口（４）；所述的反应基材（５）边缘均匀开有至少两个出气口；所述的出气口的直径小于所述的进气口（４）的直径；所述的进气口（４）通过接口（７）与所述的进气系统相连；所述的压强控制系统与所述的反应腔相连；所述的电源控制系统分别与所述的上电极（２）和下电极（３）相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宝同，唐晓亮，邱高，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]