[发明专利]一种用于颗粒表面改性的等离子镀膜装置

说明书

技术领域

本发明属于材料表面改性技术领域，特别涉及一种用于颗粒表面改性的等离子镀膜装置。

背景技术

等离子体聚合镀膜是一种在有机气体中，或者单体与其它气体的混合气体中进行辉光放电，使单体激发形成活性自由基后进行聚合反应形成了聚合物薄膜的新型镀膜方法。等离子体聚合是由荷能电子碰撞激励单体引起的，并不要求存在非饱和键或特定官能团，因此一些通常难以聚合或聚合速度很慢的单体变得易于聚合，而且聚合速度可以很快。几乎所有的有机气体物质，甚至连无机气态物质都能被用作单体实现聚合。这种镀膜方法与传统聚合法相比，有着许多的优点。等离子体聚合时，可以沉积在不同基体表面，包括金属、合金块、聚合薄膜、纸、玻璃、多孔材料和颗粒材料；能量主要集中于材料表面，获得的表面修饰(改性)几乎不改变基体的整体性质；薄膜厚度可以从几纳米到数微米；薄膜连续、无针孔；薄膜与基体黏附性好；薄膜产物高度三维交联；薄膜具有稳定的化学性能，耐腐蚀；薄膜具有优异的电性能和机械性能。

由于等离子体聚合具有的这些优点，近几年来等离子体有机聚合改性材料技术发展较快。目前，等离子体聚合薄膜广泛应用到防蚀防摩擦、光学、电子、反渗透膜、传感器、医药生物及航空航天等领域。等离子体聚合反应装置是进行等离子镀膜的关键。对于不同的使用目的，等离子体聚合反应装置的结构设计有多种形式。但是现在绝大多数反应装置都不适合颗粒表面等离子镀膜。目前应用较多的等离子镀膜反应装置是平行金属板电极的钟罩型等离子反应装置，这种装置是将射频电源的引线连接到反应室内的两个平行金属板上，通电后平行金属板之间产生放电，使单体电离，在平行板之间的基体表面上沉积生成聚合薄膜。

这种装置的缺陷为：1)基体只能为具有较大表面的物体，不适合细小颗粒表面镀膜。2)由于平行板之间的边沿处的等离子放电与平行中间的等离子放电强度不一样，以及基体固定地放置在平行板之间，因此生成的聚合薄膜均匀性较差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够防止样品颗粒受到污染的等离子镀膜装置。

本发明进一步的目的是提供一种能够实现颗粒表面均匀可控、薄膜成分多样化、薄膜厚度可控的等离子镀膜装置。

为实现上述发明目的，本发明提供的用于颗粒表面改性的等离子镀膜装置包括反应室、射频电源、单体蒸气产生瓶、介质气体瓶和真空泵；所述单体蒸气产生瓶、介质气体瓶和真空泵分别通过管道与反应室连接，所述射频电源连接一射频放电线圈，该射频放电线圈缠绕在反应室容器的外壁上。

上述技术方案中，所述单体蒸气产生瓶、介质气体瓶与反应室连接的管道上分别设有流量控制器。

上述技术方案中，所述反应室还连接一真空计。

上述技术方案中，所述反应室中的样品颗粒靠反应气体的流动而被吹起弥散在反应室中。

在另一技术方案中，反应室中的样品颗粒靠磁力搅拌器将颗粒搅拌起来弥散在反应室中。

在又一述技术方案中，反应室为一横放的大玻璃管，其样品颗粒搅拌为一电动机带到叶片转动方式，所述电动机密封在玻璃管内。在进行等离子镀膜时，所述反应室的样品颗粒由电动机驱动的叶片搅拌并弥散在反应室中。

为实现上述发明目的，本发明还提供一种用于颗粒表面改性的等离子镀膜的方法，包括如下步骤：

1)首先将样品颗粒置于反应室内；

2)用真空泵对反应室降压，然后将介质气体瓶中的介质气体和单体蒸气产生瓶中的单体蒸气引入反应室；

3)最后，开启射频电源，使得反应室中产生辉光放电，从而在样品颗粒表面形成均匀的薄膜。

上述技术方案中，所述步骤3)中，在开启射频电源前，首先使得样品颗粒弥散在反应室中。

上述技术方案中，所述步骤2)中，通过控制反应室的工作压力以及反应室中介质气体和单体蒸气的浓度来实现薄膜厚度可控。

本发明能够达到如下技术效果：实现颗粒表面均匀可控的等离子镀膜；薄膜成分多样化；薄膜厚度在几纳米到数微米之间可控；薄膜连续、无针孔、三维交联；能为特定用途的颗粒表面镀上特定的薄膜，包括：在颗粒表面镀膜以改善颗粒的表面性能吸附性能(包括亲水性、疏水性、粘合性、润滑性、耐磨性等)；改善颗粒的电学性能(包括绝缘性、导电性、抗静电等)；以及将镀膜后的颗粒用于医学(如提高颗粒表面的抗血栓性、组织适应性，将颗粒用于药物缓释，靶向药物输送等)。

附图说明

图1本发明装置总体结构示意图

图2是采用颗粒自弥散小玻璃管方案的反应室4的结构示意图

图3是采用磁力搅拌直立圆筒状玻璃管方案的反应室4的结构示意图