一种聚合物表面改性用气液两相等离子体产生装置

摘要

本发明提供了一种聚合物表面改性用气液两相等离子体产生装置，包括箱体，所述箱体底部的下端面四个角固定连接有四个柱腿，所述箱体内部底面上设有盛放液体的水槽，所述箱体内部侧面上固定连接有固定极板部件，固定极板部件位于水槽的上方，所述箱体的顶部固定连接有活动极板部件，活动极板部件位于固定极板部件的上方，且活动极板部件与固定极板部件上下相对设置，此外箱体顶部还设有数字百分表、进气孔、出气孔、压力表等。本发明的装置可实现不同气体成分的单一气相介质及不同液体成分的气相介质阻挡放电，实现聚丙烯等聚合物材料的等离子体表面改性实验，观察聚合物的亲水性恢复状况。

说明书

技术领域

本发明涉及实验设备领域，尤其是涉及一种聚合物表面改性用气液两相等离子体产生装置。

背景技术

介质阻挡放电等离子体对聚丙烯等聚合物等材料的表面处理，其优点在于作用的时间短，有效作用只限于表面层，材料的物理机械性能损失小。但是常压低温介质阻挡放电等离子体因其产生的活性物种，如高能量的电子、自由基可引发难以发生的化学反应而在降解反应、合成反应、材料制备及改性方面受到广泛关注。单纯气体放电等离子体所引发的化学反应机理为自由基历程，这对于完全降解反应是有利的，但对于合成反应而言，目的产物选择性较低。为提高合成反应产物的选择性或提高降解反应效率，向单纯气体放电等离子体引入固体或液体介质。相对于固体介质，液相介质具有流动性和蒸发性等特殊性质，对等离子体放电性质的影响更大，且大多数化学反应在液相中进行，因此研究低温等离子体作用下液相中的化学反应具有重要意义。然而目前市场上没有产生气液等离子体的装置产品，所以需要自主研发。

发明内容

本发明的目的在于提供一种聚合物表面改性用气液两相等离子体产生装置，主要用于研究气液等离子体对聚丙烯等聚合物材料的等离子体表面改性效果。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：一种聚合物表面改性用气液两相等离子体产生装置，包括箱体，所述箱体底部的下端面四个角固定连接有四个柱腿，所述箱体内部底面上设有盛放液体的水槽，所述箱体内部侧面上固定连接有固定极板部件，固定极板部件位于水槽的上方，所述箱体的顶部固定连接有活动极板部件，活动极板部件位于固定极板部件的上方，且活动极板部件与固定极板部件上下相对设置。

所述活动极板部件包括绝缘连接杆、螺杆、上极板、调整手轮、限位轴、活动螺母、指示连接杆、限位板，所述绝缘连接杆竖直设置，绝缘连接杆的下端与上极板可拆卸连接，螺杆位于竖直绝缘连接杆的上方，且螺杆的下端与绝缘连接杆的上端通过活动螺母连接，螺杆的上端设置于箱体的上表面之上，螺杆的上端端部与调整手轮固定连接，所述限位轴垂直穿过绝缘连接杆设置，限位轴的左端与指示连接杆的下端垂直固定连接，指示连接杆的上端设置于箱体的上表面之上，限位轴的右端与限位板的下端竖直板垂直滑动连接，限位板的上端水平板与箱体的侧面固定连接。

所述固定极板部件包括下极板、固定支架，所述固定支架包括第一水平杆、第一垂直杆、第二水平杆，第一垂直杆的上端与第一水平杆的一端固定连接，第一水平杆的另一端与箱体的侧面固定连接，第一垂直杆的下端与第二水平杆的一端固定连接，第二水平杆的另一端与下极板可拆卸连接；上极板与下极板平行相对设置，且上极板与下极板之间设有间距。

所述箱体的顶部设有气孔、进气孔、抽气孔，所述箱体的顶部固定连接有百分表支架，百分表支架上固定连接有数字百分表，且数字百分表的指针与指示连接杆的上端端部相接触，所述箱体的侧面设有正电极接头、负电极接头。

所述水槽的底部与箱体底部的上端面之间设有水槽垫板。

所述螺杆、绝缘连接杆、上极板、下极板的中心线均在同一直线上。

所述固定支架与箱体之间设有连接架，且连接架为倒“L”型，连接架的水平段与固定支架的第一水平杆固定连接，连接架的垂直段与箱体内部的侧面固定连接。

所述限位板为倒“L”型结构，且限位板倒“L”型结构的竖直板与限位轴固定连接，限位板倒“L”型结构的水平板与箱体内部的上表面固定连接。

所述箱体的侧面设有观察窗，所述观察窗安装有石英玻璃。

所述限位轴的数量为两个。

所述箱体的侧面设有便于设备检查的检修门，且检修门处于关闭状态时，检修门与箱体之间密封设置。

所述活动螺母的侧面设有竖直开口，且开口的下端与活动螺母的下表面相通，开口的上端与活动螺母的上表面设有间距。

所述螺杆上套设有弹簧，且弹簧位于箱体的上表面与活动螺母之间。

本发明的有益效果是，本发明的装置可实现不同气体成分的单一气相介质及不同液体成分的气相介质阻挡放电，实现聚丙烯等聚合物材料的等离子体表面改性实验，观察聚合物的亲水性恢复状况。

附图说明

图1为本发明装置的整体结构示意图；

图2为本发明活动极板部件的立体结构示意图；

图3为本发明活动极板部件的剖面结构示意图；

图4为本发明固定极板部件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，下面结合附图对本发明实施方式作进一步详细描述。

如图1所示，一种聚合物表面改性用气液两相等离子体产生装置，包括箱体1，所述箱体1底部的下端面四个角固定连接有四个柱腿2，所述箱体1内部底面上设有盛放液体的水槽3，水槽3的底部与箱体1底部的上端面之间设有水槽垫板13。所述箱体1内部侧面上固定连接有固定极板部件4，固定极板部件4位于水槽3的上方，所述箱体1的顶部固定连接有活动极板部件5，活动极板部件5位于固定极板部件4的上方，且活动极板部件5与固定极板部件4上下相对设置。

如图2、图3所示，所述活动极板部件5包括绝缘连接杆51、螺杆52、上极板53、活动螺母54、调整手轮55、限位轴56、指示连接杆57、限位板58，所述绝缘连接杆51竖直设置，绝缘连接杆51的下端与上极板53可拆卸连接，螺杆52位于竖直绝缘连接杆51的上方，且螺杆52的下端与绝缘连接杆51的上端通过活动螺母54连接。所述活动螺母54的侧面设有竖直开口，且开口的下端与活动螺母54的下表面相通，开口的上端与活动螺母54的上表面设有间距。螺杆52的上端设置于箱体1的上表面之上，螺杆52的上端端部与调整手轮55固定连接，所述活动螺母54的侧面设有竖直开口，两根限位轴56通过竖直开口垂直穿过绝缘连接杆51，限位轴56的左端与指示连接杆57的下端垂直固定连接，指示连接杆57的上端设置于箱体1的上表面之上，限位轴56的右端与倒“L”型结构限位板58的下端竖直板垂直滑动连接，本实施例中通过在倒“L”型结构限位板58的下端竖直板上设置有竖直开口，使限位轴56的右端从竖直的开口中穿过，并且限位轴56的右端可以在竖直的开口中上下滑动，倒“L”型结构限位板58的上端水平板与箱体1内部的上表面固定连接，此外，所述螺杆52上套设有弹簧19，且弹簧19位于箱体1的上表面与活动螺母54之间，这样更有利于调整手轮55的转动调节。

如图4所示，所述固定极板部件4包括固定支架41、下极板42，所述固定支架41包括第一水平杆411、第一垂直杆412、第二水平杆413，第一垂直杆412的上端与第一水平杆411的一端固定连接，第一水平杆411的另一端与箱体1的侧面固定连接，第一垂直杆412的下端与第二水平杆413的一端固定连接，第二水平杆413的另一端与下极板42可拆卸连接，且所述螺杆52、绝缘连接杆51、上极板53、下极板42的中心线均在同一直线上。上极板53与下极板42平行相对设置，且上极板53与下极板42之间设有间距。

所述固定支架41与箱体1之间设有连接架14，且连接架14为倒“L”型，连接架14的水平段与固定支架41的第一水平杆411固定连接，连接架14的垂直段与箱体1内部的侧面固定连接。

如图1所示，所述箱体1的顶部设有气孔15、进气孔6、抽气孔7，所述气孔15上设有压力表16，所述箱体1的顶部固定连接有百分表支架8，百分表支架8上固定连接有数字百分表9，且数字百分表9的指针与指示连接杆57的上端端部相接触，所述箱体1的侧面设有正电极接头17、负电极接头18。

所述箱体1的侧面设有观察窗10，所述观察窗10安装有石英玻璃11，便于实验过程中对里边的反应过程进行观察。所述箱体1的侧面设有便于设备检查的检修门12，当检修门12处于关闭状态时，检修门12与箱体1之间处于密封状态，当实验装置发生故障时，打开检修门12，以便于对实验装置进行检修。

当装置进行单一气相等离子体试验时，在箱体1的进气孔6、出气孔7上分别安装进气管和出气管，当直接采用空气作为反应气体进行聚丙烯等聚合物材料的表面的改性实验时，可通过对上极板53和下极板42间的距离进行毫米量级的准确调整，向下旋转调整手轮55，进而带动螺杆52向下移动，螺杆52压动限位轴56，限位轴56带动指示连接杆57、绝缘连接杆51、上极板53向下移动，改变上极板53和下极板42之间的距离，其中上极板53向下移动距离的大小由指示连接杆57碰触数字百分表9的指针移动来显示，其中对上极板53和下极板42之间的距离进行调节时每一次都需要对数字百分表9的指针调零，在数字百分表9的指针调零的基础上进行调整。调整好距离以后，将正电极接头17、负电极接头18与外部等离子体电源的正极和负极分别相连接，同时与电阻相串联，起到分压作用，再连接示波器，进行气体等离子体试验。通过示波器可以显示放电的电压、电流波形图，还可以读出有效放电电压、电流、有效值、峰峰值（上峰与下峰之间的差值）的大小。采集放电波形图用oringe软件分析实验数据。通过调整手轮55改变上极板53和下极板42之间的间距，例如间距为1毫米、2毫米、3毫米、4毫米时，分别进行等离子体放电试验，收集参数。试验的过程中可以通过观察窗10上的石英玻璃11观察箱体内的试验情况。

此外箱体内的空气还可以用氦气、氮气、二氧化碳、氧气等按照实验要求进行替换。

当装置进行产生液体等离子体试验时，打开箱体1侧面上的检修门12，向水槽3中添加水或丙酮等所需要的溶液，使下极板42浸入到液体中，然后剩余的试验操作步骤同气体等离子体试验的操作步骤相同。

等离子体放电测试试验结束以后，对其放电特性数据进行分析，研究放电参数（电压、功率、频率）对产生气液两相介质阻挡放电等离子体的影响。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及等同物界定。