[实用新型]一种用于硅橡胶绝缘子表面改性的改装等离子体发生仪

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种等离子体发生装置，尤其是涉及一种能对高分子复合材料硅橡胶绝缘子表面进行改性处理、使硅橡胶憎水性的表面变成亲水性的改装等离子体发生仪。

背景技术

硅橡胶材料除了本身的绝缘性质外，同时也具有良好的弹性、气体透过性，以及优良的生物相容性。在诸如微流芯片、软印刷、生物仿真材料等方面，硅橡胶材料也倍受青睐。但是在这些领域均要求材料表面要有良好的亲水性能，所以研究者着重研究如何将硅橡胶的憎水性转变为亲水性。人们发现用等离子体对硅橡胶表面进行处理后，其表面能保持较长时间的亲水能力。

等离子体被誉为是物质除了固、液、气后存在的第四种形态，这种物质是由部分电子被剥夺后的原子及原子被电离后所产生的正负电子组成的离子化气体所组成。硅橡胶绝缘子中Si-O键键能为7.7eV，Si-C键键能为5.8eV，C-H键键能为6.9eV，而等离子体的能量能达到十几到几十个电子伏特(eV)，当等离子体溅射到硅橡胶表面时，硅橡胶表面的分子链被打断，呈对称分布的疏水性甲基被破坏、断键形成自由基，这些自由基会与空气中的氧气反应形成羟基、羧基等极性基团，从而使硅橡胶表面憎水性丧失变为亲水性。实验结果显示，经等离子体处理后的硅橡胶表面与水的静态接触角能达到0°。

另外，小分子扩散理论认为，硅橡胶内部存在未交联的小分子(LMW)，当硅橡胶表面的疏水性结构被破坏后，小分子会从硅橡胶内部扩散到外表面，使得硅橡胶恢复憎水性。经等离子体处理后的硅橡胶表面自由能增加，根据能量最低原理，外部能量较大的分子链将向内翻转，以使硅橡胶表面达到稳定的状态，而内部的小分子将向外扩散，驱动力是表面自由能的降低。达到平衡时，小分子停止迁移，憎水性恢复过程结束。

现有的工业用等离子体清洗仪，其机身背部上设有“Vent”、“Gas”和“Pump”接口，清洗仪主要用于清洗金属材料表面少量有机污染物，等离子体撞击有机污染物产生的有机碎片少，但用等离子体处理有机高分子材料时会产生大量的有机物碎片，因此工业用的等离子体清洗仪满足不了实验要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题，就是提供一种用于硅橡胶绝缘子表面改性的改装等离子体发生仪，经其改性的硅橡胶绝缘子表面在改装时所产生的大量有机物碎片会被吸走，能满足要求达成实验条件，且改装容易成本低，操作方法简便，能量可调控实验周期短。

解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

一种用于硅橡胶绝缘子表面改性的改装等离子体发生仪，其特征是：包括一等离子体清洗仪1，其机身背部上设有“Vent”、“Gas”和“Pump”接口，所述的“Vent”和“Gas”接口外接工作气体钢瓶4、“Pump”接口接一波纹管7的一端，波纹管的另一端接入具有三个接口的真空规管8的一个入口，真空规管的一个出口经一节流阀12后连接一机械泵13、另一个出口接电阻规9，电阻规9有导线10接真空计11。

真空计显示等离子体发生仪反应仓内的压强，真空规管相当于三向节流阀，起导管分支的作用。

所述的机械泵能将真空抽至10Pa以下，在改装时所产生的大量有机物碎片会被吸走，真空计精度为0.1Pa。

有益效果：本实用新型将只能作工业用的等离子体清洗仪改装成能用于科研的精密仪器，既能节约经济成本，又能达成实验条件；且经改装后的等离子体仪具有能对高分子复合材料表面进行老化处理，改装时所产生的大量有机物碎片会被吸走，具有内部压强可控，改装容易操作简便等优点。

本实用新型的优势之处在于：1.等离子体改装仪器能精确的调节反应仓内的压强(精确度为0.1Pa)，得到能量可调控的等离子体束；2.等离子体改装仪器中用到的等离子体清洗仪，真空规管和真空计，波纹管，节流阀，机械泵，工作气体钢瓶常规易得，价格低廉；3.改装容易，操作方法简便，实验周期短。

附图说明

图1为等离子体改装装置结构示意图；

图2为某一硅橡胶绝缘子经离子体处理前的静态接触角；

图3为某一硅橡胶绝缘子经离子体处理后的静态接触角；

图4为某一硅橡胶绝缘子经离子体处理后的憎水恢复性曲线。

图中：1-等离子体清洗仪，2-反应仓，3-进气阀门，4-工作气体钢瓶，5-导管，6-抽气阀门，7-波纹管，8-真空规管。9-电阻规，10-导线，11-真空计，12-节流阀，13-机械泵。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的阐述。