[發明專利]一種電火花等離子體引發聚合表面涂層裝置及方法

有效

• 申請號: 201611076848.8
• 申請日: 2016-11-30
• 公開（公告）號: CN106622892B
• 公開（公告）日: 2023-07-28
• 發明（設計）人: 宗堅
• 申請（專利權）人: 江蘇菲沃泰納米科技股份有限公司
• 主分類號: B05D1/00
• 分類號: B05D1/00;B05B5/10
• 代理公司: 北京融智邦達知識產權代理事務所(普通合伙) 11885
• 代理人: 吳強

本發明一種電火花等離子體引發聚合表面涂層裝置及方法，屬于等離子體技術領域，用于在基材表面制備聚合物涂層。該裝置中，在真空室安裝多個火花塞，形成陣列單體蒸汽通過單體蒸汽管路送入真空室內，單體蒸汽管路在位于火花塞的正前方設置出口，真空排氣管位于真空室遠離火花塞和單體蒸汽管路出口的一側，待處理的基材放在處理室內。該方法中將真空室抽至壓強1Pa以下，開啟單體蒸汽管路，通入單體蒸汽通入單體蒸汽的同時在火花塞上施加高壓電脈沖，產生電火花引發單體蒸汽發生聚合并沉積在基材表面形成聚合物涂層。本發明具有火花塞電源結構簡單、價格低、無需調試，放電穩定，不需要載體氣體，單體擴散良好，涂層均勻等優點。

技術領域

本發明屬于等離子體技術領域，涉及到一種等離子體引發聚合表面涂層裝置及方法，用于在基材表面制備聚合物涂層。

背景技術

等離子體聚合是利用放電把有機類氣態單體等離子體化,使其產生各類活性種，由這些活性種之間或活性種與單體之間進行加成反應形成聚合物的方法。等離子體聚合可分為等離子體態聚合和等離子體引發聚合兩種形式，它們的區別是：等離子體態聚合整個反應過程中單體完全暴露于等離子體環境，而等離子體引發聚合中氣體只在短時間內通過輝光放電形成的等離子體,使單體蒸汽發生氣相反應生成活性中心，引發單體蒸汽在長時間無等離子體的后續過程中進行聚合反應。與等離子體態聚合產物存在結構復雜，反應重現性差，處理效果隨時間衰減的問題相比，等離子體引發聚合方式可以較少破壞單體的結構，保留單體優良性能，使聚合產物結構較為單一，易于形成線性大分子產物；另一方面，通過與材料表面發生接枝反應，能夠增強表面的附著力，使涂層效果不隨時間衰減。

現有的等離子體引發聚合技術是通過脈沖調制高頻輝光放電實現的。例如文獻《表面涂層》(CN?1190545C)公開了一種疏水和/或疏油基材，其中包括利用脈沖調制高頻輝光放電制備聚合物涂層的方法；文獻《通過低壓等離子體工藝施加保形納米涂層的方法》(CN201180015332.1)也涉及利用脈沖調制高頻輝光放電制備聚合物涂層的方法。這些現有技術必須采用脈沖調制高頻輝光放電，是因為采用高頻放電能夠避免由于電極被聚合產物絕緣所造成的放電終止，高頻放電即使電極被聚合產物絕緣情況下也可以維持，而采用脈沖調制使高頻放電周期性開啟/關斷是為了滿足等離子體引發聚合所需要的短時間放電和長時間無放電聚合，其中為了盡可能減少脈沖放電開啟階段等離子體作用于單體而產生的單體碎片，要盡可能縮短脈沖放電開啟階段時間。然而，現有技術所采用的脈沖調制高頻輝光放電的方法需要使用具有脈沖調制功能的高頻電源，且需要充入一定氣壓的載體氣體來維持放電。其缺點是：脈沖調制高頻電源結構復雜、價格昂貴；不易調整匹配，設備不易放大，工藝移植性不好；放電不穩定，工藝重復性不良；存在強射頻電場易損傷基材；另外，充入載體氣體使腔內氣壓較高，單體擴散不良，從而造成涂層不均勻等。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種電火花等離子體引發聚合表面涂層裝置及方法，以解決現有技術電源結構復雜、價格昂貴、不易調整匹配、設備不易放大，工藝移植性不好、放電不穩定、工藝重復性不良、存在強射頻電場易損傷基材、需要載體氣體、單體擴散不良、涂層不均勻的問題。

本發明所采用的技術方案如下：

一種電火花等離子體引發聚合表面涂層裝置，其特征在于：在真空室內間隔安裝多個火花塞，構成陣列，火花塞與電源連接，單體蒸汽管路連接在真空室內，單體蒸汽管路在位于火花塞的正前方設置出口，單體蒸汽管路另一端連接到單體蒸汽源，排氣管位于真空室遠離火花塞和單體蒸汽管路出口的一側，排氣管另一端與真空泵連接，待處理的基材放在真空室內。

所述的火花塞相鄰間隔10cm-30cm進行安裝。

所述單體蒸汽管路的出口與火花塞的距離為1cm-10cm。

所述電源產生的高壓脈沖的峰值為5-20kV，脈寬為2-50μs，重復頻率為1-1000Hz。

一種利用上述所述的電火花等離子體引發聚合表面涂層裝置進行表面涂層的方法，其特征在于：主要包括以下步驟：