[發(fā)明專利]一種用于粉體材料表面改性的等離子體裝置系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202111503466.X
• 申請(qǐng)日: 2021-12-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114192091B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-12-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梅丹華;張鵬;陳慧敏;崔行磊;方志
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J19/08
• 分類號(hào): B01J19/08;H05H1/24;H05H1/34
• 代理公司: 南京源古知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 32300
• 代理人: 馬曉輝

本發(fā)明提供了一種用于粉體材料表面改性的等離子體裝置系統(tǒng)，粉體材料送料系統(tǒng)包括進(jìn)料管和氣瓶，氣瓶的出氣口通過(guò)管路分別和進(jìn)料管的第一進(jìn)氣口、鼓泡法裝置的進(jìn)氣口連接，粉體材料送料系統(tǒng)出料口和鼓泡法裝置的出氣口匯成一路進(jìn)入到等離子反應(yīng)器組的進(jìn)口，等離子反應(yīng)器組的出口和粉體材料收集裝置的氣料進(jìn)口連接，等離子反應(yīng)器組包括至少一個(gè)反應(yīng)器。本發(fā)明還提供了一種粉體材料表面改性的方法。本發(fā)明利用大氣壓低溫等離子體產(chǎn)生激發(fā)態(tài)活性粒子與特定改性媒質(zhì)相結(jié)合作用在粉體表面，替代現(xiàn)有在高溫條件下使用化學(xué)藥劑的手段，實(shí)現(xiàn)材料表面改性，減少了能源消耗從而提高了材料改性的經(jīng)濟(jì)性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于等離子改性領(lǐng)域，涉及一種粉體材料表面改性的等離子體裝置系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

現(xiàn)有粉體改性方法按工藝可分為物理法和化學(xué)法兩類，但是在保持表面改性的穩(wěn)定性方面還存在一定的問(wèn)題，主要是由于以下三個(gè)方面原因：1物理方法往往只通過(guò)范德華力、靜電力等簡(jiǎn)單地吸附或包覆粉體，有機(jī)相與無(wú)機(jī)相之間的作用力較弱，當(dāng)體系的環(huán)境如溫度、pH 值、壓力等條件改變時(shí)，可能會(huì)出現(xiàn)明顯的相分離；2采用化學(xué)法對(duì)粉體材料進(jìn)行表面改性；3現(xiàn)有改性方法的使用時(shí)間較長(zhǎng)、裝置較為笨重、操作靈活性較差，阻礙了方法自身的推廣和使用。因此，人們迫切需要一種能夠快速、靈活、高效實(shí)現(xiàn)粉體表面改性的手段。

大氣壓低溫等離子體是一種很特殊的氣體物質(zhì)，其中包含大量高能帶電粒子及自由基、電磁場(chǎng)、熱量、紫外線等。低溫等離子體的特殊性能使其可以對(duì)金屬、半導(dǎo)體、高分子材料等進(jìn)行表面改性。低溫等離子體技術(shù)在材料改性方面有很大的優(yōu)勢(shì)，它的優(yōu)點(diǎn)如下：1)屬于干式工藝，節(jié)能，無(wú)公害，滿足節(jié)能和環(huán)保的需要；2)時(shí)間短，效率高；3)對(duì)所處理的材料無(wú)嚴(yán)格要求，具有普遍適應(yīng)性；4)可處理形狀復(fù)雜的材料，材料表面處理的均勻性好；5)反應(yīng)環(huán)境溫度低；6)對(duì)材料表面的作用僅涉及幾到幾百納米，材料表面性能提升的同時(shí)，基體性能不受影響。

CN112753091A、CN109487234A和CN112646547A等專利中公開(kāi)的利用大氣壓低溫等離子體射流的改性手段，雖然研究實(shí)踐已經(jīng)證明了它在材料改性中的積極作用，但對(duì)大量昂貴惰性氣體的需求仍是阻礙大范圍應(yīng)用障礙。而且射流的產(chǎn)生伴隨著很大的氣體流速，不適用處理輕質(zhì)粉體。

CN112602180A、CN109021292A和CN110317360A等專利中公開(kāi)的利用介質(zhì)阻擋放電反應(yīng)器產(chǎn)生等離子體來(lái)改性的方法，雖然采用靈活的反應(yīng)器結(jié)構(gòu)可以為改性物質(zhì)向材料表面沉積提供了有利條件，但不適于處理易形成流體的粉末狀材料，更適用于膜狀材料。

發(fā)明內(nèi)容

1.所要解決的技術(shù)問(wèn)題：

現(xiàn)有粉體進(jìn)行表面憎水改性，物理法和化學(xué)法兩類不穩(wěn)定，等離子法不適于粉末狀材料。

2.技術(shù)方案：

為了解決以上問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種用于粉體材料表面改性的等離子體裝置系統(tǒng)，包括等離子反應(yīng)器組，粉體材料送料系統(tǒng)包括粉末進(jìn)料管和氣瓶，所述氣瓶的出氣口通過(guò)管路分別和所述進(jìn)料管的第一進(jìn)氣口、鼓泡法裝置的進(jìn)氣口連接，在氣瓶的出氣口和進(jìn)料管的第一進(jìn)氣口之間管路設(shè)有第一流量控制器，在氣瓶出氣口和鼓泡法裝置的進(jìn)氣口之間管路設(shè)有第二流量控制器，所述粉體材料送料系統(tǒng)出料口和鼓泡法裝置的出氣口匯成一路進(jìn)入到所述等離子反應(yīng)器組的進(jìn)口，所述等離子反應(yīng)器組的出口和粉體材料收集裝置的氣料進(jìn)口連接，等離子反應(yīng)器組包括至少一個(gè)反應(yīng)器，所述反應(yīng)器的尾端為進(jìn)口，首端為出口，當(dāng)?shù)入x子反應(yīng)器組中有多個(gè)反應(yīng)器時(shí)，所述相鄰反應(yīng)器首端和尾端通過(guò)轉(zhuǎn)接管相連。

所述粉體材料送料系統(tǒng)還包括氣流管，所述氣瓶的出氣口通過(guò)管道和所述氣流管的第二進(jìn)氣口連接，在所述第二進(jìn)氣口和所述氣瓶的出氣口的管道上設(shè)有第三流量控制器，進(jìn)料管的出料口通過(guò)送料管和氣流管的下端連接，所述氣流管的出氣口和和鼓泡法裝置的出氣口匯成一路進(jìn)入到所述等離子反應(yīng)器組的進(jìn)口，所述送料管中設(shè)有螺旋裝置。