常壓介質(zhì)阻擋尖端放電對(duì)聚苯乙烯名義改性鉆研

常壓介質(zhì)阻擋尖端放電對(duì)聚苯乙烯名義改性鉆研
　　 鑒于介質(zhì)阻擋尖端放電(DBD)是輕工業(yè)上無比有前景的解決資料名義的環(huán)保技能,此外采納常壓DBD產(chǎn)生的大氣高溫等離子體體對(duì)聚苯乙烯(PS)地膜繼續(xù)了名義改性。經(jīng)過接觸須測量、原子團(tuán)力顯微鏡(AFM)視察和X射線光電子能譜(XPS)綜合,鉆研了大氣等離子體體解決前后PS地膜的名義性能的變遷。后果表明,PS膜名義潤濕性隨解決工夫的延伸而普及,PS膜名義毛糙度增多,而且在名義10nm規(guī)模內(nèi)引入了含氧和含氮的官能團(tuán)。等離子體體解決后PS地膜潤濕性改善的重要起因是由名義毛糙化和引入含氧、含氮極性官能團(tuán)的復(fù)競爭用造成的。
　　 近年來,大氣壓大氣等離子體體名義改性技能因?yàn)榇嬖跅l件友愛性、利潤低、效率低等劣勢而在輕工業(yè)中失去寬泛的利用。與低氣壓資料名義解決技能,如地膜沉積、名義改性等相比,存在利潤低,運(yùn)行顛簸等特點(diǎn)。罕用的產(chǎn)生大氣壓大氣等離子體體的步驟有電暈尖端放電、介質(zhì)阻擋尖端放電(DBD)和大氣壓輝光尖端放電(AtmosphericPressureGlowDischarge,APGD)。與其余兩種步驟相比,DBD尖端放電設(shè)施容易、能量高,且很輕易在輕工業(yè)條件下兌現(xiàn),因而DBD放中技?xì)獾入x子體體已被用來解決聚丙烯、聚酰亞胺、聚四氟乙烯、聚甲酯丙烯酸甲酯和聚酯等聚合生活資料料的名義改性中。
　　 聚苯乙烯(PS)作為罕用的絕緣資料,存在通明、成型性好、剛性好、電絕緣性能好、易染色、低吸濕性、和價(jià)錢低廉等長處,因此被寬泛用來生物醫(yī)術(shù)、電工、化工和包裝等輕工業(yè)畛域。但PS地膜的名義能較低,招致其名義潤濕性、粘結(jié)性和可印花性等性能較差,這大大制約了其利用規(guī)模,因而鉆研人員采納相反的步驟對(duì)其繼續(xù)名義改性。英國Mitchell等采納異丙烯乙醇對(duì)PS繼續(xù)了名義改性,印度Guruven-ket等采納氬氣和氧氣等離子體體對(duì)PS繼續(xù)了名義改性,均獲得較好的動(dòng)機(jī)。輕工業(yè)生年中采納大氣等離子體體的利潤更低,存在寬泛的輕工業(yè)利用前景。
　　 為此,白文利用大氣壓DBD產(chǎn)生的大氣等離子體體對(duì)PS地膜繼續(xù)了名義改性,經(jīng)過接觸須測量、原子團(tuán)力顯微鏡(AFM)視察和X射線光電子能譜(XPS)等綜合目的,鉆研了等離子體體解決前后PS地膜名義特點(diǎn)的變遷,并對(duì)后果繼續(xù)了綜合。1、試驗(yàn)全體1.1、試驗(yàn)安裝及解決參數(shù)
　　 為了與輕工業(yè)化生產(chǎn)條件盡可能統(tǒng)一,白文試驗(yàn)是在敞開的大氣條件下繼續(xù)的,試驗(yàn)時(shí)熱度為28℃,DBD試驗(yàn)安裝及其電氣接報(bào)圖如圖1所示。整個(gè)試驗(yàn)安裝重要囊括四個(gè)全體:高頻電源A、高頻變壓器B、尖端放電室C和測量全體D等組成。高頻低壓電源由單相市電、可控硅整組、庫容濾波和半橋逆變通路等組成,其功率調(diào)節(jié)可采納脈沖幅值調(diào)制(PulseAmplitudeModulation,PAM)和脈沖效率調(diào)制(PulseFrequencyModulation,PFM)形式;高頻變壓器的作業(yè)效率規(guī)模為10kHz到35kHz的鐵氧體磁芯變壓器;尖端放電室由低壓電極1、試樣2、阻擋介質(zhì)3、下電極4和精細(xì)起落臺(tái)5等組成;測量全體囊括示波器、低壓探頭、一般探頭、測量庫容Cm和測量電阻Rm組成。尖端放電零碎的作業(yè)內(nèi)中如次:單相市電經(jīng)可控硅整組成脈動(dòng)直流,經(jīng)大定量電解庫容濾波后變?yōu)檩^為平滑的低壓直流,該低壓直流通過半橋逆變通路輸入低壓方波,該方波電壓經(jīng)變壓器漏感和負(fù)載組成的串聯(lián)諧振通路諧振后,在尖端放電電極間產(chǎn)生無比高的正弦電壓,當(dāng)該電壓勝于定然值時(shí)將導(dǎo)致陶瓷阻擋介質(zhì)間的大氣擊穿,從而產(chǎn)生高溫大氣等離子體體,該等離子體體作用來資料名義可對(duì)名義繼續(xù)改性解決。上電極為直徑50mm的鋁電極,下電極為80mm×80mm×2mm的不銹鋼電極,薄厚為1mm、面積為100mm×100mm的氧化鐵陶瓷遮蓋鄙人電極名義作為阻擋介質(zhì),氣隙可調(diào)規(guī)模為0～13mm。改性解決時(shí),解決資料放在介質(zhì)上。尖端放電電壓采納LecroyPPE20kV型低壓探頭來測量,其衰減系數(shù)為1000。尖端放電直流電經(jīng)過在尖端放電回路中串聯(lián)一個(gè)阻值為10Ω的無感電阻Rm失掉,尖端放電空間傳輸?shù)碾姾山?jīng)過在尖端放電回路上串聯(lián)一個(gè)9.4nF的測量庫容Cm失掉。尖端放電Lissajous圖形經(jīng)過把低壓探頭測得的激發(fā)電壓加在示波器的X軸,把傳輸電荷加在示波器的Y軸失掉。紀(jì)錄儀器采納TekTDS220(500MHz,1Gs-1)數(shù)字示波器。尖端放電功率經(jīng)過劃算Lissajous圖形的面積失去。
圖1　大氣DBD名義改性試驗(yàn)安裝
　　 白文對(duì)PS地膜名義改性的解決參數(shù)如次:低壓電極強(qiáng)加峰值為10kV的正弦電壓,效率約為18.2kHz,上極板底部至介質(zhì)上名義的大氣間隙間隔為1.76mm。圖2為上述試驗(yàn)條件下測得的DBD的電壓直流電波形和Lissajous圖形。從圖2(a)中能夠看出,在正弦波電壓激發(fā)下,直流電波形在電壓的每半個(gè)周期內(nèi)涌現(xiàn)一大批短時(shí)延續(xù)的直流電脈沖,每一個(gè)脈沖就是一個(gè)微尖端放電,這表明大氣DBD尖端放電為DBD尖端放電的絲狀尖端放電內(nèi)容;從圖2(b)可看出,大氣DBD尖端放電的Lissajous圖形由激發(fā)電壓和傳輸電荷組成的開啟圖形,其形態(tài)相近為平行四邊形。其中,高低兩邊為未尖端放電階段,左右兩邊是尖端放電階段,尖端放電階段中曲線上的毛刺是因?yàn)槎嘀芷诩舛朔烹姛┈崉?dòng)機(jī)造成的。依據(jù)DBD尖端放電功率與李薩如圖形面積的關(guān)系可得尖端放電功率約為83W。
圖2　試驗(yàn)電壓直流電波形(a)和Lissajous圖形(b)1.2、試驗(yàn)資料及測試目的
　　 試驗(yàn)中采納的聚苯乙烯是從杭州塑料廠購買的輕工業(yè)級(jí)資料,其地膜薄厚為0.25mm。將大塊聚苯乙烯地膜裁成尺寸為20mm×20mm的小塊作為解決試樣,該署試樣在低聲波蕩滌器中經(jīng)無水乙醇超聲蕩滌后,在大氣中晾干后即時(shí)放入尖端放電室繼續(xù)解決。接觸須采納JC2000C2型接觸須測量儀(上海中晨),測試液體采納二次去離子水。名義宏觀形貌測輪采納AFM2Ⅱ型接觸式原子團(tuán)力顯微鏡(浙江大學(xué)光電系)。解決前后PS地膜名義化學(xué)成份采納5000CESCA型X射線光電子能譜(XPS)儀(美國PHI公司),數(shù)據(jù)綜合采納設(shè)施自帶的AugerScan3,21硬件(以C1s=284.6eV為基準(zhǔn)繼續(xù)聯(lián)合能校對(duì))。同聲采納該硬件和90%Gaussian+10%Lorentzian混合因變量繼續(xù)曲線擬合和解譜綜合。
3、論斷
　　 采納常壓DBD產(chǎn)生的大氣等離子體體對(duì)PS地膜繼續(xù)了名義改性,等離子體體解決后PS膜試樣名義的水接觸須隨著解決工夫的增多而上升,使解決后名義的潤濕性大大普及。潤濕性改善的起因與解決后PS膜名義形貌和化學(xué)成份變遷無關(guān)。大氣等離子體體解決后,PS膜名義均勻毛糙度增多;同聲PS膜名義產(chǎn)生了氧化和氮化,其氧化和氮化是因?yàn)橐�入高能官能團(tuán)所致。