常压介质阻挡放电材料表面处理装置的优化

摘要

本论文根据上海市教育委员会曙光计划资助项目“合成纤维织物大气压下介质阻挡放电改性处理”(项目编号：02SG28)，在课题组已有研究成果的基础上，对常压介质阻挡放电材料表面处理装置进行参数优化，并利用优化后的装置进行一些材料表面处理实验，取得了预期效果。 本论文通过对材料的表面改性实验和利用示波器李萨如图形进行等效电容实验的进一步分析得出，电介质的介电常数和厚度是电介质因素影响放电的主要因素，从优化装置和提高效率的角度看，放电设备和装置中电介质采用介电常数大，介质厚度薄的原则是有效的．为了防止材料表面的烧蚀，本文也对表面处理羊毛材料的试验装置进行了电极方面的改进，试验结果表明，利用圆柱形电极的介质阻挡常压放电对羊毛的改性是有效的，而且相比之下这种装置除了能改善羊毛的放毡缩性也更能提高功率的利用效率。 本论文对于混合气体常压介质阻挡放电等离子体发射光谱的定性分析可以得出，激励电压的提高有利于等离子体强度的提高：气体流速过大将导致等离子体强度降低，流速相对小些有利于提高等离子体强度；混合气体中，增加或减少易激发气体的含量，可以降低或升高等离子体强度。等离子体强度的提高有利于气体放电的维持和等离子体在具体实际中的应用．实际的应用中可以根据需要通过调节气体参数来调节放电等离子体状态。本论文利用改进后的常压介质阻挡放电对一些高分子纺织材料(细旦丙纶、涤纶和羊毛)进行表面改性。常压介质阻挡放电对细旦丙纶改性后，可以大大提高其润湿性，使其由疏水性变为亲水性；相同的放电条件下，氩气放电、氩气一氧气(9：1)放电对细旦丙纶的处理通过扫电镜分析均有不同程度的刻蚀，尤其氩气一氧气(9：1)放电的刻蚀作用明显；通过傅立叶红外吸收光谱的分析，等离子体表面改性不同程度的改变了材料表面的微观结构，且通过氩气一氧气(9：1)放电改性的样品表面发现含氧基团或是产牛双键结构：分析氩气一氧气(9：1)放电改性样品的染色性质，染色效果具有明显的深色效应。通过测试涤纶织物的毛细效应、即时吸湿性以及浸入蒸馏水中的接触角，表明用氩气常压低温等离子体处理后，能显著改善涤纶的表面润湿性：涤纶织物经氩气常压低温等离子体处理后，抗静电性能明显增强：涤纶织物经氩气常压低温等离子体处理后，断裂强力略有下降。羊毛条经氩气常压介质阻挡放电等离子体的表面处理后，防毡缩性显著改善。 理论上进一步分析介质阻挡放电电路的阻抗匹配网络可以表明，放电电路工作主要靠阻抗网络匹配的自调节作用进行。并指出，阳．抗匹配理论对于设计等离子电源具有参考价值。实验指出，电源激励频率对于气体放电有影响，实际应用中产生介质阻挡放电等离子体，电源的频率须选择适当，常压下以十几千赫兹为宜。

目录

文摘

英文文摘

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一、前言

1、等离子体概况

2、介质阻挡放电等离子体

(1)DBD等离子体的产生

(2)介质阻挡放电的物理过程

3、介质阻挡放电的应用

(1)环境保护方面的应用

(2)材料的表面改性

(3)合成新物质

(4)光源及照相技术的应用

4、传统介质阻挡放电存在的主要问题

5、课题研究的意义和目标

二、常压介质阻挡放电装置参数测试及优化

1、电介质在装置中的参数测量及优化

(1)、介质在介质阻挡放电中的作用

(2)、介质参数对材料改性的影响

(3)、介质阻挡放电过程中等效电容的实验研究

(4)、电介质的参数优化选择

2、电极的改进

3、混合气体放电的光谱定性分析

(1)混合气体发射光谱定性分析

(2)气体的放电现象

(3)、放电混合气体的选择优化

4、电源频率对放电的影响

三、羊毛毡缩性的表面改性研究及放电电极的改进

1、羊毛的毡缩现象

2、防毡缩实验

(1)试验遇到的问题

(2)处理工艺与条件的改进

(3)羊毛条毡缩起球测试

(4)实验结果与讨论

3、圆柱形电极介质阻挡放电电学测量

4、本章小结

四、常压介质阻挡放电对高分子纺织材料的表面改性

1、常压介质阻挡放电对细旦丙纶的表面改性

(1)细旦丙纶及性质特点

(2)对细旦丙纶表面改性的试验研究

(2)丙纶的润湿性实验

(3)丙纶的染色与增深效应实验

(4)放电气体成分对处理效果的影响

(5)红外光谱分析

2、常压介质阻挡放电对涤纶表面改性研究

(1)实验内容

(2)氩气常压低温等离子体处理对涤纶织物润湿性能的影响

(3)氩气常压低温等离子体对涤纶织物抗静电性能的影响

(4)氩气常压低温等离子体对涤纶织物断裂强力的影响

(5)涤纶染色色差值测试

3、本章小结

五、介质阻挡放电电路的理论分析

1、电学参量及测量方法

2、介质阻挡放电中的电路

(1)放电电路中的阻抗匹配

(2)等离子放电的阻抗匹配网络

(3)阻抗网络的自调节

(4)介质阻挡放电电路的讨论

3、本章小结

六、本文创新点及一些展望

参考文献：

致谢

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