m級(jí)常壓等離子體中試裝置及其在紡織材料連續(xù)表面改性中的應(yīng)用課件

m級(jí)常壓等離子體中試裝置及其在紡織材料連續(xù)表面改性中的應(yīng)用李馳1唐曉亮1，邱高1,*

(1、東華大學(xué))2007年8月20日m級(jí)常壓等離子體中試裝置及其在紡織材料連續(xù)表面改性中的應(yīng)用李1用于材料表面改性的低溫等離子體大都采用放電方式產(chǎn)生。根據(jù)放電產(chǎn)生的機(jī)理，氣體的壓強(qiáng)范圍、電源性質(zhì)以及電極的幾何形狀、氣體放電等離子體主要分為以下幾種形式：輝光放電射頻放電微波放電電暈放電介質(zhì)阻擋放電低溫等離子體的產(chǎn)生用于材料表面改性的低溫等離子體大都采用放電方式產(chǎn)生。低溫等離2等離子體的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值對(duì)等離子體發(fā)生設(shè)備的研究從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，美國(guó)日本等國(guó)陸續(xù)研制出用于紡織品處理的等離子體設(shè)備。對(duì)于大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)而言，低氣壓等離子體真空系統(tǒng)是必不可少的。等離子體的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值對(duì)等離子體發(fā)生設(shè)備的研究從20世紀(jì)73而長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)室研究表明，用DBD在大氣壓下產(chǎn)生的高能高濃度均勻等離子體處理化纖非織物和織物，能有效地使纖維獲得表面改性，使得連續(xù)化的工業(yè)應(yīng)用有可能得以實(shí)現(xiàn)。而長(zhǎng)期實(shí)驗(yàn)室研究表明，用DBD在大氣壓下產(chǎn)生的高能高濃度均勻4DielectricofPTFEArgasTextileTransfermotionsystemelectrodeHV改進(jìn)后的電極結(jié)構(gòu)（側(cè)面圖）實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示，將長(zhǎng)1m的兩圓柱形銅質(zhì)電極平行正對(duì)放置，其中一個(gè)電極被厚度為0.5mm的聚四氟乙烯膜的介質(zhì)所覆蓋。DielectricofPTFEArgasTextil51幾種常用的介質(zhì)阻擋放電的電極結(jié)構(gòu)1幾種常用的介質(zhì)阻擋放電的電極結(jié)構(gòu)62導(dǎo)流裝置的設(shè)計(jì)導(dǎo)流裝置是由有機(jī)玻璃制成的氣室。氣體由鋼瓶流出，經(jīng)過(guò)導(dǎo)流片分流向各個(gè)方向擴(kuò)散，再經(jīng)由三層紗網(wǎng)，使得各個(gè)方向的氣體流速減緩逐漸均勻，最后經(jīng)由裝置下面寬為2mm，長(zhǎng)為1m的長(zhǎng)方形氣槽均勻吹入電極之間，2導(dǎo)流裝置的設(shè)計(jì)導(dǎo)流裝置是由有機(jī)玻璃制成的氣室。氣體由鋼瓶73.1Q-U李薩如圖形法診斷介質(zhì)阻擋放電功率

Theexperimentalarrangementofvoltageandchargetransfermeasurements1.Power;2,3.Resistance(R2/R1=1000);4.Digtialoscilloscope;5.Capacitor(C=4.5nf);6.Flowmeter;7.Gasbottle;8.Dischargechamber

67125384CorrespondingQ-ULissajousfigure3.1Q-U李薩如圖形法診斷介質(zhì)阻擋放電功率Theex8由圖可見(jiàn)，放電功率與放電間隙并非呈線性關(guān)系，大約在1mm～1.5mm處存在一個(gè)“臨界間隙”，在這個(gè)臨界間隙，放電功率最大。Therelationshipbetweendischargepoweranddischargegap

由圖可見(jiàn)，放電功率與放電間隙并非呈線性關(guān)系，大約在1mm～194182659731110

介質(zhì)阻擋放電等離子體光譜診斷的實(shí)驗(yàn)裝置圖1.Power;2,3.Resistance(=1000);4.Digtialoscilloscope;5.Current-samplingresistance(R=100Ω);6.Electrodes;7.Opticalfiber;8.Flowmeter;9.Gaspump;10.PC;11.Gasbottle

常壓下研究等離子體的方法比較少，光譜診斷算是一種重要的方法3.2、常壓DBD等離子體發(fā)射光譜初步診斷

4182659731110介質(zhì)阻擋放電等離子體光譜診斷的實(shí)10

假設(shè)在局域熱動(dòng)平衡（LTE）條件下，能級(jí)分布遵循Boltzmann關(guān)系，因此同一元素的兩條譜線的強(qiáng)度比可表示為：式中g(shù)1、A1和g2、A2分別是能級(jí)E1和E2的統(tǒng)計(jì)權(quán)重與躍遷幾率，k是玻爾茲曼常數(shù)，λ1與λ2分別為譜線1與譜線2的波長(zhǎng)。對(duì)上式取自然對(duì)數(shù)可得：

3.3常壓DBD等離子體發(fā)射光譜定量分析假設(shè)在局域熱動(dòng)平衡（LTE）條件下，能級(jí)分布遵循B11常壓DBD等離子體發(fā)射光譜定性分析右圖是空氣常壓等離子體和氬氣常等離子體的發(fā)射光譜。常壓DBD等離子體發(fā)射光譜定性分析右圖是空氣常壓等離子體和12初步測(cè)得電子溫度在零點(diǎn)幾個(gè)電子伏特，但具體的常壓介質(zhì)阻擋放電發(fā)射光譜定量分析工作還有待進(jìn)一步的深入。初步測(cè)得電子溫度在零點(diǎn)幾個(gè)電子伏特，但具體133.4PBT合羊毛布處理后的接觸角變化T=60sT=40sT=0sT=20sContactanglesofthewaterdropsplacedonthePBTtreatedbyplasmaatdifferenttimeContactangleofPBTnonwovenandwoolgabardinewithdifferentDBDtreatmentperiods3.4PBT合羊毛布處理后的接觸角變化T=60sT=40s143.5PBT處理后的電鏡觀察非織造布材料分別經(jīng)空氣、氬氣等離子體處理1分鐘后用掃描電子顯微鏡拍照。從上圖可見(jiàn)經(jīng)等離子體處理后，PBT纖維表面變的粗糙不平，出現(xiàn)了溝槽和凸起等刻蝕的痕跡。由于這些溝槽和凹凸的產(chǎn)生，增加了材料的表面粗糙程度和比表面積，因此材料的潤(rùn)濕性提高。3.5PBT處理后的電鏡觀察非織造布材料分別經(jīng)空氣、氬氣等15羊毛處理后的電鏡觀察羊毛纖維表面的鱗片結(jié)構(gòu)，順鱗片和逆鱗片方向的摩擦系數(shù)不同，當(dāng)無(wú)規(guī)律的外力作用到毛纖維上時(shí)，使得順向和逆向滑動(dòng)時(shí)摩擦力存在差別(定向摩擦效應(yīng))，容易產(chǎn)生氈縮現(xiàn)象。羊毛的耐熱性能很差，處理時(shí)放置極板中間極易燒蝕，而用本裝置處理，溫度較低，就不會(huì)產(chǎn)生燒蝕。在工業(yè)應(yīng)用上有很高的價(jià)值。羊毛處理后的電鏡觀察羊毛纖維表面的鱗片結(jié)構(gòu)，順鱗片和逆鱗片方16