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常压介质阻挡尖端 放电对聚苯乙烯名义改性钻研

常压介质阻挡尖端 放电对聚苯乙烯名义改性钻研
   鉴于介质阻挡尖端 放电(DBD)是轻工业上无比有 前景的解决资料名义的环保技能,此外采纳常压  DBD产生的大气高温等 离子体体对聚苯乙烯(PS)地膜继续了名义改 性。经过接触须测量、 原子团力显微镜(AFM)视察和X射线光电子能谱   (XPS)综合,钻研了大气等离子 体体解决前后PS地膜的名义性能的 变迁。后果表明,PS膜名义润湿性随解 决工夫的延伸而普及,PS膜名义毛糙度增多 ,而且在名义 10nm规模内引入了含氧 和含氮的官能团。等离子体体解决后 PS地膜润湿性改善的 重要起因是由名义毛糙化和引入含氧、含氮极性官能团的复竞争用造成的。
   近年来,大气压大气等离子 体体名义改性技能因为存在条件友爱性、利润低、效率低等劣势而在轻工业中失去宽泛的利用。与低气压资料名义解决技能,如地膜沉积、名义 改性等相比,存在利润低 ,运行颠簸等特点。 罕用的产生大气压大气等离子体体的步骤有电晕尖端放电、介质阻挡尖端放电(DBD)和大气压辉光尖端 放电(AtmosphericPressureGlowDischarge,APGD)。与其余两种步骤 相比,DBD尖端放电设施容易 、能量高,且很轻易在轻工业 条件下兑现,因而DBD放中技气等离子体 体已被用来解决聚丙烯、聚酰亚胺、聚四氟乙烯、聚甲酯丙烯酸甲酯和聚酯等聚合生活资料料的名义改性中。
   聚苯乙烯(PS)作为罕用的绝缘资 料,存在通明、成型性 好、刚性好、电绝缘性能好、易染色、低吸湿性、和价钱低廉等长处,因此被宽泛用来生 物医术、电工、化工和包装等轻工业畛域。但PS地膜的名义能较低 ,招致其名义润湿性 、粘结性和可印花性等性能较差,这大大制约了其利 用规模,因而钻研人员采纳 相反的步骤对其继续名义改性。英国Mitchell等采纳异丙烯乙醇 对PS继续了名义改性  ,印度Guruven-ket等采纳氩气和氧气 等离子体体对PS继续了名义改性  ,均获得较好的动机 。轻工业生年中采纳大气等离子体体的利润更低,存在宽泛的轻工业 利用前景。
   为此,白文利用大气压 DBD产生的大气等离子 体体对PS地膜继续了名义改 性  ,经过接触须测量、 原子团力显微镜(AFM)视察和X射线光电子能谱   (XPS)等综合目的 ,钻研了等离子体体 解决前后PS地膜名义特点的变 迁,并对后果继续了综 合。1、试验全体 1.1、试验安装及解决 参数
   为了与轻工业化生 产条件尽可能统一,白文试验是在敞开 的大气条件下继续的,试验时热度为 28℃,DBD试验安装及其电气 接报图如图1所示。整个试验安 装重要囊括四个全体:高频电源A、高频变压器 B、尖端放电室 C和测量全体 D等组成。高频低压 电源由单相市电、可控硅整组、库容滤波和半桥逆变通路等组成,其功率调节可采纳 脉冲幅值调制(PulseAmplitudeModulation,PAM)和脉冲效率调制 (PulseFrequencyModulation,PFM)形式;高频变压器的作业 效率规模为10kHz到35kHz的铁氧体磁芯变压 器;尖端放电室由低压 电极1、试样2、阻挡介质 3、下电极4和精细起落台 5等组成;测量全体囊括示波 器、低压探头、一般探头、测量库容Cm和测量电阻 Rm组成。尖端放电零 碎的作业内中如次:单相市电经可控硅 整组成脉动直流,经大定量电解库容 滤波后变为较为平滑的低压直流,该低压直流通过半 桥逆变通路输入低压方波,该方波电压经变压 器漏感和负载组成的串联谐振通路谐振后,在尖端放电电极间 产生无比高的正弦电压 ,当该电压胜于定然 值时将导致陶瓷阻挡介质间的大气击穿,从而产生高温大气 等离子体体,该等离子体体作用 来资料名义可对名义继续改性解决。上电极为直径50mm的铝电极,下电极为80mm×80mm×2mm的不锈钢电极 ,薄厚为1mm、面积为100mm×100mm的氧化铁陶瓷遮盖 鄙人电极名义作为阻挡介质,气隙可调规模为 0~13mm。改性解决时 ,解决资料放在介质 上。尖端放电电压采纳LecroyPPE20kV型低压探头来测量 ,其衰减系数为 1000。尖端放电直流电 经过在尖端放电回路中串联一个阻值为10Ω的无感电阻 Rm失掉,尖端放电空间传输 的电荷经过在尖端放电回路上串联一个9.4nF的测量库容 Cm失掉。尖端放电 Lissajous图形经过把低压探 头测得的激发电压加在示波器的X轴,把传输电荷加在示 波器的Y轴失掉。纪录仪器 采纳TekTDS220(500MHz,1Gs-1)数字示波器。尖端 放电功率经过划算Lissajous图形的面积失去。
图1 大气DBD名义改性试验安装
   白文对PS地膜名义改性的解 决参数如次:低压电极强加峰值 为10kV的正弦电压 ,效率约为18.2kHz,上极板底部至介质 上名义的大气间隙间隔为1.76mm。图2为上述试验条件下 测得的DBD的电压直流电波形 和Lissajous图形。从图 2(a)中能够看出 ,在正弦波电压激发 下,直流电波形在电压 的每半个周期内涌现一大批短时延续的直流电脉冲,每一个脉冲就是一 个微尖端放电,这表明大气 DBD尖端放电为 DBD尖端放电的 丝状尖 端放电内容;从图2(b)可看出,大气DBD尖端放电的 Lissajous图形由激发电压和 传输电荷组成的开启图形,其形态相近为平行 四边形。其中,高低两边为未尖端 放电阶段,左右两边是尖端放 电阶段,尖端放电阶段中曲 线上的毛刺是因为多周期尖端放电烦琐动机造成的。依据DBD尖端放电功率与李 萨如图形面积的关系可得尖端放电功率约为83W。
图2 试验电压直流电 波形(a)和Lissajous图形(b)1.2、试验资料及测试 目的
   试验中采纳的聚苯 乙烯是从杭州塑料厂购买的轻工业级资料,其地膜薄厚为 0.25mm。将大块聚苯乙烯 地膜裁成尺寸为20mm×20mm的小块作为解决试 样,该署试样在低声波 荡涤器中经无水乙醇超声荡涤后,在大气中晾干后即 时放入尖端放电室继续解决。接触须采纳JC2000C2型接触须测量仪 (上海中晨),测试液体采纳二次 去离子水。名义宏观形貌测轮采纳AFM2Ⅱ型接触式原子团 力显微镜(浙江大学光电系 )。解决前后 PS地膜名义化学成份 采纳5000CESCA型X射线光电子能谱   (XPS)仪(美国PHI公司),数据综合采纳设施 自带的AugerScan3,21硬件(以C1s=284.6eV为基准继续联合能 校对)。同声采纳该硬件 和90%Gaussian+10%Lorentzian混合因变量继续曲 线拟合和解谱综合。
3、论断
   采纳常压DBD产生的大气等离子 体体对PS地膜继续了名义改 性  ,等离子体体解决后 PS膜试样名义的水接 触须随着解决工夫的增多而上升,使解决后名义的润 湿性大大普及。润湿性改善的起因与解决后PS膜名义形貌和化学 成份变迁无关。大气等离子体体解决后 ,PS膜名义均匀毛糙度 增多;同声PS膜名义产生了氧化 和氮化,其氧化和氮化是因 为引入高能官能团所致。

 

 

 

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