[发明专利]一种高分子材料表面改性等离子体处理方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种高分子材料表面改性处理技术，特别是利用高频等离子体对高分子材料表面改性处理的方法及其装置。

技术背景

高分子材料如塑料、纤维等用途极广，用量极大。但其应用范围和使用效益往往会受到表面性能的制约，即无论材料的力学特性等体相性质有多好，只要表面性能不符合要求，实用上就将受到很大限制，因此常常需按使用目的的改善或变换其表面性能，如材料或部件的染色性、粘着性，高分子膜的印刷性、透过性等。而各种表面性能的获得则取决于材料的表面结构和相关的表面特性，所以，对高分子材料的表面物性是非常必要的。

为了使高分子材料适合各种应用需要，人们研究开发了多种表面处理技术，诸如化学湿法处理、光化学法处理、辐射法处理以及等离子体处理等。其中化学湿法改性处理是在一定温度下将高分子材料浸泡于处理液中，再经烘干等工艺流程的处理，使材料表面的性能得到改变。该方法的缺点是工序复杂，产生的废气、废液污染严重；光化学法处理和辐射法处理是利用紫外线和辐射线的高能量作用于高分子材料表面，产生自由基，从而易于在材料表面引入其它基团，但该方法由于受到紫外线能量的限制，其处理速度较慢，无法满足工业生产的要求；而等离子体处理法是微波、高频、高压直流或交流电晕放电等来激励产生等离子体，并利用等离子体中的高能电子和亚稳态粒子，使其作用于高分子材料表面，导致高分子材料表面的化学键断裂和重组，从而在表面产生自由基，引入新的功能基团。由于等离子体表面处理是一种干式工艺，省去了湿法化学处理工艺中所不可缺少的烘干、废水处理等工序，因此具有省能源、无公害等优点。与放射线处理、电子束处理、电晕处理等其他干式工艺相比，其独特之处在于等离子体表面处理的作用深度仅涉及表面极薄一层，一般约在离表面几十到数千埃范围内，因此能使表面物性显著改善而材料体相却不受影响。等离子体表面处理技术既能改变表面结构，控制表面物性，也可以根据需要进行表面敷膜，因此在塑料、天然纤维、功能性高分子膜的表面处理方面有着巨大的应用潜力。

利用低温等离子体对高分子材料进行表面处理时，为了保证处理效果的均匀性和处理技术的实用性，电极的设计和布置时致关重要的。公开号为CN1318664A的中国专利“高频激励等离子体织物改性处理装置”中，公开了一种等离子体织物改性处理装置，其电极对采用了由大面积矩形平板电极组成的技术，由于在大规模生产中，需要大面积的放电空间，此时大面积平板电极在准确定位和精密加工方面要求很高，存在加工困难和装配复杂的缺点，因此很难保证产品均匀性和处理效果，另外，在织物的传动过程中，采用单向传动的技术，在同时需要等离子体活化和等离子体接枝或等离子体沉积的场合，无法一次性完成多个步骤的操作，使得生产效率降低。

发明内容

为了克服现有技术存在的不足，本发明提供一种保证产品均匀性和处理效果，提高工作效率的高分子材料表面改性处理方法及其装置。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种高分子材料表面改性等离子体处理方法，步骤一：打开真空室，移出真空罩，将待处理的高分子物料装在真空室内的驱动辊上，并且使高分子物料经过导向辊，穿过真空室内电极之间的间隙，最后缠绕在驱动辊的收料筒上，推入真空罩，关闭真空室，关闭放气阀；步骤二：通过抽真空装置对真空室进行预抽真空操作，同时向真空室内通入反应气；步骤三：开启高频电源，产生辉光，启动驱动辊上的驱动电机，对高分子物料进行活化和接枝处理；步骤四：处理完毕后，关闭电源、关闭工作气体路上的针阀，停止真空泵，开启放气阀，使得真空室内的压力恢复正常，最后打开真空室，移出真空罩，取出处理好的物料。

作为本发明的优选技术方案，实施步骤一之前还可以进行下述步骤：处理物料前，先对其进行洗涤和烘干。

作为本发明的优选技术方案，进行步骤三之前，还应确认真空室内的真空度是否达到极限值，然后再开通电极，同时开通电极冷却水水泵，恒温水槽中的冷却水经电极板上的冷却水进出口接口循环冷却。

作为本发明的优选技术方案，所述步骤二中，通入反应气后，应确认真空室内的工作真空度是否达到稳定值，然后再接通电源。通入反应气包括下述步骤：开启工作气体路上的针阀并通过调节转子流量计上的针阀将气流量分别调整到预定值。

作为本发明的优选技术方案，通过向可编程控制器输入控制程序，控制电机转速，使得高分子物料活化接枝处理的线速恒定。

作为本发明的优选技术方案，所述步骤四结束后，如有必要，反向传动，更换处理参数，进行第二遍处理。