[摘要] 以六甲基二硅氧烷(HMDSO)為單體,采用DBD等離子體槍在大氣環(huán)境下進(jìn)行聚合物合成,對2種不同進(jìn)樣方式的放電特性、聚合效果作了比較,發(fā)現(xiàn)2種進(jìn)樣方式的放電特性相同,唯一不同在于等離子體區(qū)下游進(jìn)樣放電等離子體炬長在低流量時先增大后減小,而等離子體區(qū)直接進(jìn)樣方式放電炬長直接達(dá)到起弧最大值。FTIR顯示單體不同的輸入方式對聚合膜結(jié)構(gòu)影響不大,但對聚合膜的沉積速度有明顯的影響,單體輸入到等離子體區(qū)下游成膜速度明顯快于單體直接進(jìn)入等離子體區(qū)。掃描電子顯微鏡(SEM)給出了聚合膜的表面形態(tài),表面能測試顯示其接觸角可達(dá)ll0度,推墨實驗表明等離子體下游區(qū)進(jìn)樣聚合膜斥墨性好,可做無水膠印板材。關(guān)鍵詞:等離子體化學(xué);聚合;進(jìn)樣方式;SiOx薄膜;DBD等離子體槍 包裝印刷材料應(yīng)用廣泛,市場龐大,各種技術(shù)都有發(fā)揮的空間。等離子體技術(shù)作為一種新興的技術(shù)在包裝行業(yè)大有可為 ,應(yīng)用等離子體聚合技術(shù)合成SiOx薄膜不但在阻隔包裝中應(yīng)用廣泛,更由于其較低的表面能,可應(yīng)用于新型無水膠印版材。 等離子體聚合是利用等離子體手段產(chǎn)生電子、離子、活性基團(tuán),在氣態(tài)或基體表面進(jìn)行化學(xué)反應(yīng),以薄膜或粉末的形式沉積于基材表面,是等離子體化學(xué)的一個重要研究方向。其應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大,如紡織_2]、納米材料的制備口、醫(yī)用高分子材料 、功能薄膜 刮等。傳統(tǒng)的非平衡等離子體(或稱冷等離子體)是在1氏氣壓下產(chǎn)生的,設(shè)備投資大,生產(chǎn)規(guī)模有限,限制了等離子體聚合在工業(yè)中的應(yīng)用,因此采用大氣下非平衡等離子體化學(xué)聚合,已經(jīng)成為特殊用途的聚合反應(yīng)的發(fā)展方向。1998年,美國加利福尼亞大學(xué)的s.E.Babayany等人 就發(fā)表了在大氣壓下用等離子體槍聚合沉積SiOx薄膜的論文,但其放電方式為兩電極間輝光放電,放電均勻性限制這種等離子體槍的應(yīng)用。大氣下DBD放電,在距電離區(qū)15cm處仍可測得離子數(shù)密度達(dá)10 -9/cm3 量級的等離子體 。因此采用高頻介質(zhì)阻擋放電等離子體槍 ,在大氣下等離子體聚合具有不受真空條件限制、放電更趨均勻的優(yōu)點。 用空心銅管做內(nèi)電極,進(jìn)行大氣下等離子體槍聚合。可以采用2種不同的進(jìn)樣方式,即等離子體區(qū)直接進(jìn)樣和等離子體區(qū)下游進(jìn)樣,它們的裝置結(jié)構(gòu)、聚合原理均不相同。為了了解不同進(jìn)樣方式對聚合成膜的影響,對2種進(jìn)樣方式的等離子體槍的放電特性,聚合膜FYIR進(jìn)行了比較研究,并給出了聚合膜表面型貌。1 試驗裝置及樣品準(zhǔn)備 采用本實驗室自制的DBD等離子槍,該槍由3部分組成:單體輸入系統(tǒng),DBD等離子槍體及電源系統(tǒng)。單體輸入系統(tǒng)由氣源和氣閥、流量計和導(dǎo)管組成。槍體是由內(nèi)、外電極和作為介質(zhì)層的石英玻璃組成。電源采用輸出電壓0~12000V可調(diào)變壓電源,頻率為16kHz功能膜聚合在20~I(xiàn)OOW 之間,工作氣體是氬氣,單體是六甲基二硅氧烷。當(dāng)9bJ30電壓形成的電場強度高于氣體擊穿所需場強時,便發(fā)生放電并在腔中形成等離子體。有氣體從入口處吹入時,從槍口吹出等離子體并形成等離子體炬。等離子體槍放電腔的橫截面積組成見圖1。 在單體直接輸入等離子體區(qū)的輸入方式中,輸入單體通過內(nèi)電極與玻璃管之間由載氣帶入到達(dá)等離子體區(qū)。而單體輸入等離子體下游區(qū)的方式,是把氬氣分為兩路,一路在內(nèi)電極和介質(zhì)之間電離形成等離子體,另一路作載氣,攜帶單體經(jīng)空心內(nèi)電極到達(dá)等離子體區(qū)下游,由電離氬氣產(chǎn)生的等離子體作用,發(fā)生聚合反應(yīng)。其反應(yīng)機理及其裝置結(jié)構(gòu)圖分別如下:等離子體區(qū)直接進(jìn)樣:(待續(xù))
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