一种生成荧光显色薄膜的等离子体改性装置及其控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种生成荧光显色薄膜的等离子体改性装置及其控制方法，包括DBD反应器、气路系统、等离子体激励源；所述气路系统包括并联的工作气体气路、反应媒质气路以及荧光剂气路；反应媒质气路通过流量计、防倒吸瓶以及洗气瓶将反应媒质气体输入混气箱中；荧光剂气路通过流量计、倒吸瓶以及雾化瓶将雾化后的荧光剂气体输入混气箱中；混气箱中的三路气体实现混合后通入DBD反应器对物体的表面进行改性处理；在改性处理过程中通过对工作气体气路、反应媒质气路以及荧光剂气路的流量进行控制实现生成荧光显色薄膜。本发明专利技术制备出在紫外光下清晰可见的荧光薄膜，可以通过荧光薄膜的亮度直观观测薄膜厚度、判断改性效果。判断改性效果。判断改性效果。

【技术实现步骤摘要】
一种生成荧光显色薄膜的等离子体改性装置及其控制方法


[0001]本专利技术涉及等离子体
，具体涉及一种生成荧光显色薄膜的等离子体改性装置及其控制方法。

技术介绍

[0002]随着低温等离子技术的快速发展，等离子体已被广泛应用于绝缘材料表面改性，通过等离子体对材料表面的改性能够有效地提高绝缘材料的物理化学（表面粗糙度、润湿性等）、机械（材料的抗拉强度、耐磨性等）和电气（导电性、闪络电压等）性能。
[0003]而应用在电气设备上的拥有良好绝缘性能的一些材料，尤其是聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、环氧树脂（ER）、硅橡胶（SiR）和一些高分子聚合物等电绝缘材料，在恶劣环境、集中场、过电压闪络等多重挑战下也需要保持良好的性能，因此，改善绝缘表面的疏水性能和电绝缘性能的成为近十年来的研究热点。
[0004]但是等离子体处理后形成的薄膜并不总能被实验者清楚地观测到，特别是当薄膜的颜色与所处理材料本身的颜色极为接近时更加无法有效地观测并判断薄膜的均匀性。
[0005]研究人员已经提出了一些有效的方法来判断薄膜的厚度与成膜的均匀性：在《溶剂对PMMA基底上金属薄膜形貌的影响》中薛秀丽团队利用光学显微镜观察薄膜表面形貌变化；《纳米TiO2薄膜的制备及其表面形貌AFM观测》中余红华团队利用原子力显微镜(AFM)获得薄膜的微观形貌；此外，计算水滴与材料表面之间的水接触角（WCA），也可以用于评估成膜的好坏，但大部分检测技术成本较高，操作复杂，无法在等离子体处理过程中进行测量，也难以得出大面积材料表面的改性效果。
[0006]测试设备（光学显微镜、SEM、AFM）过于复杂和昂贵，在实验中难以获得，这限制了这种微观分析方法的传播；这些方法的检测范围是有限的，不能满足接近米量级的大型材料；对大面积材料进行多点取样检测不仅费时，且部分测试会对材料本身造成损害。并且这些方法均属于离线评价方法，即必须在等离子体处理结束后才能对材料进行测试，但等离子体处理期间无法使用，这限制了对等离子体薄膜沉积的在线诊断与实时调控。

技术实现思路

[0007]1.所要解决的技术问题：针对上述技术问题，本专利技术提供一种生成荧光显色薄膜的等离子体改性装置及其控制方法，制备出在紫外光下清晰可见的荧光薄膜，可以通过荧光薄膜的亮度直观观测薄膜厚度、判断改性效果，为进一步在线评价等离子体处理的改性效果和均匀性提供了可能。
[0008]2.技术方案：一种生成荧光显色薄膜的等离子体改性装置及其控制方法，其特征在于：包括DBD反应器、气路系统、等离子体激励源；所述气路系统包括并联的工作气体气路、反应媒质气路以及荧光剂气路；所述工作气体气路、反应媒质气路以及荧光剂气路的进气口均与工作气的气体瓶管道相连；
其中工作气体气路通过工作气流量计将气体瓶中的工作气连通至混气箱中；所述反应媒质气路通过依次管道相连的反应媒质流量计、反应媒质防倒吸瓶以及反应媒质洗气瓶将反应媒质气体输入混气箱中；所述反应媒质洗气瓶中的液体为六甲基二硅氧烷；所述荧光剂气路通过依次管道相连的荧光剂流量计、荧光剂防倒吸瓶以及荧光雾化瓶，将含有雾化后的荧光剂气体输入混气箱中；所述荧光雾化瓶的进口通入工作气，荧光剂雾化瓶中的超声波雾化器将荧光剂雾化后从其出口排出；通入混气箱中的三路气体实现混合后通入DBD反应器的主气路；等离子体激励源驱动DBD反应器放电对物体的表面进行改性处理；在改性处理过程中通过对工作气体气路、反应媒质气路以及荧光剂气路的流量进行控制实现生成荧光显色薄膜；具体控制包括：通过工作气体流量计控制工作气体Ar的流速为1~2 L/min；通过反应媒质流量计控制媒质吹入的速率为10~15mL/min；通过荧光剂流量计控制荧光剂吹入的速率为200~300 mL/min。
[0009]进一步地，所述荧光雾化瓶中的荧光剂为4,4'
‑
二氨基
‑
2,2'
‑
二苯乙烯二磺酸。
[0010]进一步地， 还包括两个塑料三通接头；第一塑料三通接头将气体瓶输出的气体分为荧光剂气路、工作气体气路和反应媒质气路联合气路两路；第二塑料三通接头将工作气体气路和反应媒质气路联合气路分开。
[0011]进一步地， 所述气体瓶中的气体为纯度99.999%的Ar气体。
[0012]进一步地，经过超声波雾化器将雾化后的荧光剂的雾粒直径1~5μm。
[0013]进一步地，所述DBD反应器包括高压电极、地电极；所述高压电极、地电极均为扁平金属板；高压电极与地电极之间的放电间隙为 2
‑
3 mm；高压电极、地电极表面均设置阻挡介质；所述主气路输出的气体通往放电间隙。
[0014]进一步地，使用波长为10nm～400nm紫外光照射等离子体处理后的材料表面，使等离子体辅助荧光薄膜呈现蓝绿色荧光。
[0015]3.有益效果：（1）本专利技术提供的一种生成荧光显色薄膜的等离子体改性装置，将荧光显色技术与等离子体材料改性技术结合，其制备出能够在紫外光下清晰可见的荧光薄膜，通过荧光薄膜的亮度直观观测薄膜厚度、判断改性效果，为进一步在线评价等离子体处理的改性效果和均匀性提供了可能。
[0016]（2）本专利技术中分别并联的工作气体气路、反应媒质气路以及荧光剂气路，分别将工作气体、反应媒质、以及荧光剂通入混气箱中，通过对各个气路的流量计的流速进行设置，控制进入反应空间的的荧光剂的浓度、反应媒质的浓度结合工作气体氩气，有助于荧光显色薄膜的构建。
[0017]（3）本专利技术中的荧光剂气路设置超声雾化器，将饱和蒸汽压较低的荧光剂雾化，雾粒直径1~5μm，确保其能够均匀分布、并不影响等离子体放电与薄膜沉积。
[0018]（4）本专利技术中的反应媒质气路与荧光剂气路中均设置防倒吸瓶，能够有效避免反应媒质或荧光剂因流速不匹配或气压失衡所产生的倒吸问题。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的一种具有荧光显色薄膜的等离子体改性装置的连接示意图；图2为本装置中荧光剂添加量对DBD反应器的放电电流与光谱的影响规律图；图3为本专利技术中的DBD反应器的结构示意图；图4为具体实施例中常规的薄膜与采用本专利技术生成的荧光薄膜的对比图。
具体实施方式
[0020]下面结合附图对本专利技术进行具体的说明。
[0021]如附图1所示，一种生成荧光显色薄膜的等离子体改性装置及其控制方法，其特征在于：包括DBD反应器12、气路系统、等离子体激励源13；所述气路系统包括并联的工作气体气路、反应媒质气路以及荧光剂气路；所述工作气体气路、反应媒质气路以及荧光剂气路的进气口均与工作气的气体瓶1管道相连；其中工作气体气路通过工作气流量计3将气体瓶中的工作气连通至混气箱11中；所述反应媒质气路通过依次管道相连的反应媒质流量计4、反应媒质防倒吸瓶6以及反应媒质洗气瓶7将反应媒质气体输入混气箱中；所述反应媒质洗气瓶中的液体为六甲基二硅氧烷；所述荧光剂气路通过依次管道14相连的荧光剂流量计5、荧光剂防倒吸瓶8以及荧光雾化瓶9，将含有雾化后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种生成荧光显色薄膜的等离子体改性装置及其控制方法，其特征在于：包括DBD反应器、气路系统、等离子体激励源；所述气路系统包括并联的工作气体气路、反应媒质气路以及荧光剂气路；所述工作气体气路、反应媒质气路以及荧光剂气路的进气口均与工作气的气体瓶管道相连；其中工作气体气路通过工作气流量计将气体瓶中的工作气连通至混气箱中；所述反应媒质气路通过依次管道相连的反应媒质流量计、反应媒质防倒吸瓶以及反应媒质洗气瓶将反应媒质气体输入混气箱中；所述反应媒质洗气瓶中的液体为六甲基二硅氧烷；所述荧光剂气路通过依次管道相连的荧光剂流量计、荧光剂防倒吸瓶以及荧光雾化瓶，将含有雾化后的荧光剂气体输入混气箱中；所述荧光雾化瓶的进口通入工作气，荧光剂雾化瓶中的超声波雾化器将荧光剂雾化后从其出口排出；通入混气箱中的三路气体实现混合后通入DBD反应器的主气路；等离子体激励源驱动DBD反应器放电对物体的表面进行改性处理；在改性处理过程中通过对工作气体气路、反应媒质气路以及荧光剂气路的流量进行控制实现生成荧光显色薄膜；具体控制包括：通过工作气体流量计控制工作气体Ar的流速为1~2 L/min；通过反应媒质流量计控制媒质吹入的速率为10~15mL/min；通过荧光剂流量计控制荧光剂吹入的速率为200~300 mL/min。2.根据权利要求1所述的一种生成荧光显色薄膜的等离子体改性装置及其控制方法，其特征在于：所述荧光雾...

【专利技术属性】
技术研发人员：祝曦，王立言，许金钢，崔行磊，方志，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：