2022年低温等离子体

1、什么是低温等离子体？ 冰升温至 0会变成水,如连续使温度升至 100,那么水就会沸腾成为水 蒸气；随着温度的上升, 物质的存在状态一般会显现出固态液态气态三种物 态的转化过程, 我们把这三种基本形状称为物质的三态； 那么对于气态物质, 温 度升至几千度时, 将会有什么新变化呢 . 由于物质分子热运动加剧, 相互间的碰 撞就会使气体分子产生电离, 这样物质就变成由自由运动并相互作用的正离子和 电子组成的混合物 （蜡烛的火焰就处于这种状态） ；我们把物质的这种存在状态 称为物质的第四态, 即等离子体 plasma ；由于电离过程中正离子和电子总是成 对显现,所以等离子体中正离子和电子的总数大致相等

2、,总体来看为准电中性； 反过来,我们可以把等离子体定义为： 正离子和电子的密度大致相等的电离气体； 从刚才提到的脆弱的蜡烛火焰, 我们可以看到等离子体的存在, 而夜空中的 满天星斗又都是高温的完全电离等离子体；据印度天体物理学家沙哈 MSaha, 1893-1956 的运算,宇宙中的 99.9%的物质处于等离子体状态；而我们居住的地 球倒是例外的温度较低的星球； 此外, 对于自然界中的等离子体, 我们仍可以列 举太阳,电离层,极光,雷电等；在人工生成等离子体的方法中,气体放电法比 加热的方法更加简便高效,诸如荧光灯,霓虹灯,电弧焊,电晕放电等等；在自 然和人工生成的各种主要类型的等离子体的密度

3、和温度的数值, 其密度为 10（单 25 位：个 m 3）的淡薄星际等离子体到密度为 10 的电弧放电等离子体,跨过近 20 个数量级；其温度分布范畴就从 100K 的低温到超高温核聚变等离子体 10 -10 K 的 （ 1-10 亿度）； 温度轴的单位 eVelectron volt 是等离子体领域中常用的温 度单位, 1eV=11600K； 通常,等离子体中存在电子,正离子和中性粒子 包括不带电荷的粒子如原 子或分子以及原子团 等三种粒子；设它们的密度分别为 ne,ni,nn ,由于准电中 性,所以电离前气体分子密度为 nenn；于是,我们定义电离度 =ne/ne+nn , 以此来衡量等离

4、子体的电离程度； 日冕,核聚变中的高温等离子体的电离度都是 100%,像这样 =1 的等离子体称为完全电离等离子体； 电离度大于 1% 10 的称为强电离等离子体,像火焰中的等离子体大部分是中性粒子 Ti , TeTn； 我们把这样的等离子体称为低温等离子体 cold plasma ；当然,即使是在高气 压下,低温等离子体仍可以通过不产生热效应的短脉冲放电模式即电晕放电 （ corona discharge 或电弧滑动喷射式放电来生成；大气压下的辉光放电技术 目前也已成为世界各国的争辩热点； 可产生大气压非平稳态等离子体的机理尚不 清楚,在高气压下等离子体的输运特性的争辩也刚刚起步, 现已形成

5、新的争辩热 点； 低温等离子体的产生方法 1. 辉光放电 2. 电晕放电 介质阻挡放3. 电 射频电晕放电 滑动4. 电弧放电 大气压辉光5. 放电技术 6. 次大气压辉光放电技术 7. 辉光放电 Glow Discharge 辉光放电属于低气压放电 low pressure discharge ,工作压力一般都低 于 10mbar,其构造是在封闭的容器內放置两个平行的电极板,利用电子将中性 原子和分子激发,当粒子由激发态 excited state 降回至基态 ground state 时会以光的形式释放出能量； 电源可以为直流电源也可以是沟通电源； 每种气体 都有其典型的辉光放电颜色 如下

6、表所示 ,荧光灯的发光即为辉光放电；因此, 试验时如发觉等离子的颜色有误, 通常代表气体的纯度有问题, 一般为漏气所至； 辉光放电是化学等离子体试验的重要工具, 但因其受低气压的限制, 工业应用难 第 2 页,共 25 页于连续化生产且应用成本昂扬, 而无法广泛应用于工业制造中； 目前的应用范畴 仅局限于试验室,灯光照明产品和半导体工业等； 部分气体辉光放电的颜色 Gas Cathode Layer Negative Glow Positive Column He red pink Red-pink Ne neon yellow orange red-brown Ar pink dark-bl

7、ue dark-red Kr -green blue-purple Xe -orange-green white-green H2 red-brown thin-blue pink N2 pink blue red-yellow O2red yellow-white red-yellow Air pink blue red-yellow 部分气体的辉光放电实例 电晕放电 Corona Discharge 辉光放电只能在低气压下工作, 要足够高的电压以增加电晕部位的电场； 而电晕放电可以在大气压下工作, 但需 一般在高压和强电场的工作条件下, 不 简洁获得稳固的电晕放电,亦简洁产生局部的电弧放电

8、 arc ；为提高稳固性可将反应器做成非对称 asymmetric 第 3 页,共 25 页的电极形式 （如下图所示） ；电晕放电反应器的设计主要参考电源的性质而有所 不同,有直流电晕放电 DC corona 和脉冲式 pulsed corona 电晕放电；由于电 晕放电的范畴小, 能量低,放电的能量不均匀, 通常应用范畴仅局限于试验室； 介质阻挡放电 Dielectric Barrier Discharge, DBD 介质阻挡放电 DBD是有绝缘介质插入放电空间的一种非平稳态气体放 电又称介质阻挡电晕放电或无声放电； 介质阻挡放电能够在高气压和很宽的频率 范畴内工作,通常的工作气压为 10

9、10 ；电源频率可从 50Hz 至 1MHz；电极 结 构的设计形式多种多样；在两个放电电极之间布满某种工作气体 , 并将其中一个 或两个电极用绝缘介质掩盖 , 也可以将介质直接悬挂在放电空间或接受颗粒状的 介质填充其中, 当两电极间施加足够高的沟通电压时, 电极间的气体会被击穿而 产生放电, 即产生了介质阻挡放电； 在实际应用中, 管线式的电极结构被广泛的 应用于各种化学反应器中, 而平板式电极结构就被广泛的应用于工业中的高分子 和金属薄膜及板材的改性,接枝,表面张力的提高,清洗和亲水改性中； 介质阻挡放电 DBD常用结构 第 4 页,共 25 页介质阻挡放电通常是由正弦波型 sinusoi

10、dal ,沟通 alternating current, AC和高压电源驱动,随着供应电压的上升,系统中反应气体的状态会经受三个 阶段的变化,即会由绝缘状态 insulation 逐步至击穿 breakdown 最终发生放 电；当供給的电压比较低时, 虽然有些气体会有一些电离和游离扩散, 但因含量 太少电流太小,不足以使反应区内的气体显现等离子体反应,此时的电流为零； 随着供应电压的逐步提高, 反应区域中的电子也随之增加, 但未达到反应气体的 击穿电压 breakdown voltage; avalanche voltage 时,两电极间的电场比较低 无法供应电子足够的能量使气体分子进行非弹性

11、碰撞, 缺乏非弹性碰撞的结果导 致电子数不能大量增加,因此,反应气体仍然为绝缘状态,无法产生放电,此时 的电流随着电极施加的电压提高而略有增加, 但几乎为零；如连续提高供給电压, 当两电极间的电场大到足夠使气体分子进行非弹性碰撞时, 气体将由于离子化的 非弹性碰撞而大量增加,当空间中的电子密度高于一临界值时及帕邢 Paschen 击穿电压时, 便产生許多微放电丝 microdischarge 导通在两极之间, 同时系統 中可明显观看到发光 luminous 的現象此时,电流会随着施加的电压提高而快速 增加； 在介质阻挡放电中,当击穿电压超过帕邢 Paschen 击穿电压时,大量随机 分布的微放

12、电就会显现在间隙中, 这种放电的外观特点远看貌似低气压下的辉光 放电,发出接近兰色的光；近看,就由大量显现细丝状的微小快脉冲放电构成； 只要电极间的气隙均匀, 就放电是均匀, 漫散和稳固的； 这些微放电是由大量快 脉冲电流细丝组成, 而每个电流细丝在放电空间和时间上都是无规章分布的, 放 电通道基本为圆柱状,其半径约为 m,放电连续时间极短,约为 10100ns,但电流密度却可高达 1kA/cm 2,每个电流细丝就是一个微放电, 在介质表面上扩散成表面放电, 并显现为光明的斑点； 这些宏观特点会随着电极 间所加的功率,频率和介质的不同而有所转变； 如用双介质并施加足够的功率时, 电晕放电会表现

13、出无丝状, 均匀的兰色放电, 看上去像辉光放电但却不是辉光放 电；这种宏观效应可通过透亮电极或电极间的气隙直接在试验中观看到； 虽然介质阻挡放电已被开发和广泛的应用,可对它的理论争辩仍只是近 20 年来的事,而且仅限于对微放电或对整个放电过程某个局部进行较为详尽的讨 论,并没有一种能够适用于各种情形 DBD 的理论；其缘由在于各 DBD 的工作种 条 件大不相同,且放电过程中既有物理过程,又有化学过程,相互影响,从最终结 果很难确定中间发生的具体过程； 由于 DBD 在产生的放电过程中会产生大量的自由基和准分子,OH,O,NO 如 等,它们的化学性质特殊活跃, 很简洁和其它原子, 分子或其它自

14、由基发生反应 第 5 页,共 25 页而形成稳固的原子或分子；因而可利用这些自由基的特性来处理 VOCs,在环保 方面也有很重要的价值； 另外,利用 DBD 可制成准分子辐射光源, 它们能发射窄 带辐射,其波长掩盖红外,紫外和可见光等光谱区,且不产生辐射的自吸取,它 是一种高效率, 高强度的单色光源； 在 DBD 电极结构中, 接受管线式的电极结 仍可制成臭氧 O3 发生器；现在人们已越来越重视对 DBD 的争辩与应构 用； 介质阻挡放电 DBD实例 物 质 介电系数 绝缘强度 kV/mm Vacuum Infinity AirAmber233 90 Bakelite 12 Fused Qua

15、rtz 8Neoprene12 Nylon14 Paper 14 Polyethylene50 Polystyrene25 Porcelain4Pyranol Oil12 Pyrex Glass 13 Ruby Mica160 Silicone Oil 15 Strontium Titanate8100 60 Teflon Titanium Dioxide6Water 20 -Water 25 -第 6 页,共 25 页常见物质的介电系数和绝缘强度 射频单电极电晕放电（ Radio Frequency Single Electrode Corona Discharge 射频单电极电晕放电是介于

16、电晕放电和介质阻挡放电两者之间的一种 特殊形式；其原理可用电晕放电来解 释,只是将另一电极移至无穷远处而 只有一个电极；由于射频单电极电晕 放电只有一个电极, 并且可以在大气 压下工作,只要有足够高的电压和频 率,即可获得稳固的大范畴的电晕放 电,由于射频单电极电晕放电的能量 高,放电的范畴大, 现在已经被应用 于材料的表面处理和有毒废物清除 和裂解中； 滑动电弧放电 Glide Arc Discharge or Plasma Arc 滑动电弧放电等离子体通常应用于材料的表面处理和有毒废物清除和裂解； 下图 中的滑动电弧由一对像图中所示的延长弧形电极构成； 电源在两电极上施加高压 引起电极间流

17、淌的气体在电极最窄部分电击穿； 一旦击穿发生电源就以中等电压 供应足以产生强力电弧的大电流, 电弧在电极的半椭圆形表面上向右膨胀, 不断 伸长直到不能保护为止； 电弧熄灭后重新起弧, 周而复始； 其视觉观看滑动电弧 放电等离子体就像火焰一般, 但其平均温度却比较低即使将餐巾纸放在等离子体 焰上也不会燃烧；它又被称为“索梯” Jacogs Ladder ； 电极 空气流 等离子体气流 物件 高频高压电源 电极 辉光放电区 滑动电弧放电原理 第 7 页,共 25 页滑动电弧放电实例 大气压下辉光放电技术介绍 APGD 大气压下的电晕放电和介质阻挡放电目前虽然被广泛地应用于各种无机材 料,金属材料和

18、高分子材料的表面处理中, 但却不能对各种化纤纺织品, 毛纺织 品,纤维和无纺布等材料进行表面处理； 低气压下的辉光放电虽然可以处理这些 材料,但存在成本, 处理效率等问题, 目前无法规模化应用于纺织品的表面处理； 长期以来人们始终在努力实现大气压下的辉光放电 APGD,1933 年德国的 VonEngel 等人报道了他们的争辩结果即利用裸电极在一个大气压下氢气和空气 中得到直流和沟通辉光放电, 但放电很不稳固, 简洁从辉光放电过渡到电弧放电； 另外,它需要冷却电极且在低气压下点燃,因此仍需要真空系统；从那以后,人 们尝试了许多不同的方法,包括细管放电,多针阴极放电,微空心阴极放电,电 阻性电极

19、放电, 等离子体阴极放电等, 都期望在大气压下得到较大体积的均匀放 电；自 1988 年以来,日本的 Kanaza-wa,法国的 Massines,美国的 Roth 等争辩 小组利用介质阻挡平行板电极结构, 通过 RF 放电,先后在多种气体中 氩气,氦 气,氦气和丙酮混合气 实现了 APGD；最有工业应用价值的是 Roth 等人的成果, 他们在试验室建了一台 APGD 等离子体装置,实现了氩气和氦气的均匀放电,并 初步研制成功了空气中的均匀放电, 并获得了改善聚丙烯膜亲水性的结果； 目前, 国际上对 APGD 及其等离子体表面处理在工业上的应用特殊感爱好；国内也有 一 些高校和争辩机构正在从事

20、 APGD 及其应用的争辩；由于低温等离子体在纺织 品 和薄膜等材料表面改性方面有着迷人的工业化应用前景, 用大气压空气中辉光放 电产生低温等离子体始终是国际学者探寻的争辩重点和热点； 2022 年,国家自 然科学基金委员会将“大气压辉光放电”列为国家重点争辩项目； 由于大气压辉 光放电目前仍没有一个认可标准, （只要选择确定的介质阻挡装置, 频率,功率） 第 8 页,共 25 页许多试验所看到的放电现象和辉光放电很相像即显现视觉特点上显现均匀的雾 状放电,而看不到丝状放电,但这种放电现象仍是不属于辉光放电； 产生大气压辉光放电必需同时中意以下的条件 观点）： （仅代表科罗纳试验室的争辩 1.

21、 大气压下辉光放电的视觉特点应显现均匀的雾状放电, 而看不到丝状放电； 2. 在放电电极结构和条件基本相同的放电装置中（如频率,功率,电极面积, 介质材料和厚度,放电气隙,气氛）,放电时电极两端的电压,大气压下 产生辉光放电的电压要低于（ 1/21/5 ）丝状放电的电压； 3. 在结构和放电功率基本相同的放电装置中（如频率,功率,电极面积,介 质材料和厚度,放电气隙,气分）,用示波器观看放电的电流波形上叠加 的脉冲中, 大气压下辉光放电叠加的脉冲频率要高于 （2 倍）介质阻挡放电 叠加的脉冲频率,大气压下辉光放电叠加的脉冲幅度要小于（ 1/2 ）介质阻 挡放电叠加的脉冲幅度； 4. 将无纺布或

22、纺织布放置在大气压下辉光放电的等离子体中处理,不显现点 状击穿； 次大气压下辉光放电技术 HAPGD 由于大气压辉光放电技术目前虽有报道但技术仍不成熟, 没有见到可用 于工业生产的设备； 而次大气压辉光放电技术就已经成熟并被应用于工业化的生 产中；次大气压辉光放电可以处理各种材料,成本低,处理的时间短,加入各种 气体的气氛含量高,功率密度大,处理效率高；可应用于表面聚合,表面接枝, 金属渗氮,冶金,表面催化,化学合成及各种粉,粒,片材料的表面改性和纺织 品的表面处理； 次大气压下辉光放电的视觉特点显现均匀的雾状放电； 放电时电 极两端的电压低而功率密度大； 处理纺织品和碳纤维等材料时不会显现击

23、穿和燃 烧并且处理温度接近室温； 次大气压辉光放电技术目前可用于低温材料, 生物材 料,异型材料的表面亲水处理和表面接枝,表面聚合,金属渗氮,冶金,表面催 化,化学合成等工艺； 由于是在次大气压条件下的辉光放电, 处理环境的气氛浓 度高,电子和离子的能量可达 10eV 以上；材料批处理的效率要高于低气压辉光 放电 10 倍以上； 可处理金属,非金属, （碳）纤维,金属纤维,微粒,粉末等； 第 9 页,共 25 页次大气压下辉光放电成效实例 低温等离子体的应用领域 低温等离子体物理与技术经受了一个由 60 岁月初的空间等离子体争辩向 80 岁月和 90 岁月以材料为导向争辩领域的大转变,高速进展

24、的微电子科学,环境 科学,能源与材料科学等,为低温等离子体科学进展带来了新的机遇和挑战； 现在 , 低温等离子体物理与应用已经是一个具有全球影响的重要的科学与工 程,对高科技经济的进展及传统工业的改造有着巨大的影响；例如, 1995 年全 球微电子工业的销售额达 1400 亿美元,而三分之一微电子器件设备接受等离子 体技术；塑料包装材料百分之九十都要经过低温等离子体的表面处理和改性； 科 学家推测： 二十一世纪低温等离子体科学与技术将会产生突破； 据估量, 低温等 离子体技术在半导体工业,聚合物薄膜,材料防腐蚀,等离子体电子学,等离子 体合成, 等离子体冶金, 等离子体煤化工, 等离子体三废处

25、理等领域的潜在市场 每年将达一千几百亿美元； 等离子体帮忙加工被用来制造特种优良性能的新材料, 研制新的化学物质和 化学过程, 加工,改造和精制材料及其表面, 具有极其广泛的工业应用 - 从薄膜 沉积,等离子体聚合,微电路制造到焊接,工具硬化,超微粉的合成,等离子体 喷涂,等离子体冶金,等离子体化工,微波源；等离子体帮忙加工已开创的和潜 在的应用领域包括： 半导体集成电路及其它微电子设备的制造 工具,模具及工程金属的硬化 第 10 页,共 25 页药品的生物相溶性包装材料的制备 表面防蚀及其它薄层的沉积 特殊陶瓷（包括超导材料） 新的化学物质及材料的制造 金属的提炼 聚合物薄膜的印刷和制备 有

26、害废物的处理 焊接 磁记录材料和光学波导材料 精细加工 照明及显示 电子电路及等离子体二极管开关 等离子体化工 氢等离子体裂解煤制乙炔,等离子体煤气化,等离子体裂解 重烃,等离子体制炭黑,等离子体制电石等 对上述某些部分领域的目前潜在市场估量： 半导体工业约为 260 亿美元 等离子体电子学约为 400 亿美元 工具及模具硬化约为 20 亿美元 作记录和医用聚合物薄膜领域约为几十亿美元的市场 对一些新的有活力的市场估量： 金属腐蚀防护约为 500 亿美元 第 11 页,共 25 页优质陶瓷约为 50 亿美元 在废物处理, 金属提练,包装材料及制药业中的应用约为几十亿美元市场； 低温等离子体物理

27、与应用是一个具有全球性影响的重要的科学与工程,对 全世界的高科技工业进展及许多传统工业的改造都有着直接的影响,二十一世 纪初等离子体帮忙加工会产生重要的突破,而这些突破对高科技产业的爱惜及 提高其在市场中的位置将是极为重要的,例如近十年来,低温等离子体的物理 争辩和技术应用在许多方面有了突破性的进展,最有代表性的是微电子工业等 离子体的应用； 1995 年的微电子工业的全球销售额已达 1400 亿美元,其中三 分之一的微电子器件的设备是实行等离子体技术；以 奔腾 芯片为代表的半导 体微处理器的复杂生产过程中,三分之一是与等离子体有关的；现代塑料包装 产品中的印刷,复合,涂布等工艺百分之九十都依

28、靠低温等离子体的处理； 固体材料的表面张力 Surface Energy Material dynes/cm 中文名称 英文名称 表面张 力 聚六氟丙烯 Polyhexafluoropropylene 16 聚四氟乙烯 Polytetrafluoroethylene PTFE/Teflon 18-20 聚全氟乙丙烯（ F46） Fluorinated ethylene propylene FEP 18-22 聚三氟乙烯 Polytrifluoroethylene22 三氟氯乙烯 Chlorotrifluoroethylene Aclar20-24 硅橡胶 自然22-24 Polydimethy

29、l siloxane silicone elastomer橡胶 石蜡 聚Natural rubber 24 偏氟乙稀 聚Paraffin 23-25 氟乙烯 聚丙Polyvinylidene fluoride PVDF 25 烯 聚乙烯 聚Polyvinyl fluoride PVF/Tedlar 28 三氟氯乙烯 Polypropylene PP 29-31 聚丁烯 30-31 Polyethylene PE 尼龙 -11离子键聚31 Polychlorotrifluoroethylene PCTFE 合物树脂 聚苯乙32 Poly butylene teraphthalate PBT 烯

30、丙烯酸树脂 Nylon-11 polyundecanamide33 镀锡铁 33 Surlyn ionomer 33-35 Polystyrene PS, low ionomer35 Polyacrylate acrylic film 35 Tin-plated steel 第 12 页,共 25 页聚氯乙烯 Polyvinyl chloride PVC, plasticized33-38 聚乙烯醇 Polyvinyl alcohol PVOH/PVAL 37 聚苯乙烯 Polystyrene PS, high ionomer 37-38 聚硫化苯 Polyphenylene sulfide

31、PPS 38 聚氯乙烯 Polyvinyl chloride PVC, rigid39 醋酸纤维 聚Cellulose acetate CA 39 偏二氯乙烯 Polyvinylidene chloride PVDC/Saran 40 聚酰亚胺 聚Polyimide40 砜 Polysulfone PSU 41 有机玻璃 Polymethylmethacrylate PMMA 41 尼龙 -6 （聚已内酰胺） Nylon-6 polycaprolactam 42 聚酯 Polyethylene terephthalate PET 41-44 纤维素 再生）Cellulose regenerat

32、ed 44 铜 Copper44 铝 Aluminum45 铁 Iron 46 尼龙 6/6 Nylon 6/6 polyhexamethylene adipamide46 聚碳酸脂 46 Polycarbonate PC 玻璃,碳酸钠,石灰 Glass, soda lime47 聚氧化二甲苯 苯乙47 Polyphenylene oxide PPO 烯 - 丁二烯橡胶 Styrene butadiene rubber 48 聚醚碸 50 Polyethersulfone 各种工艺下高分子材料表面处理所需的表面张力参考值 印刷工艺 其它工艺 工艺 : Flexo 和 平版印 胶印和 丝印 复合

33、 涂覆 凹版印 凸版印 和胶结 材料类型 水 溶 U水 溶 U水 溶 U水 溶 U水 溶 U水 溶 U性 剂 V 性 剂 V 性 剂 V 性 剂 V 性 剂 V 性 剂 V 印 印 印 印 印 印 印 印 印 印 印 印 印 印 印 印 印 印 PE 墨 墨 墨 墨 墨 墨 墨 墨 墨 墨 墨 墨 墨 墨 墨 墨 墨 墨 38 36 38 40 37 40 40 37 42 42 38 44 42 38 42 42 38 44 44 40 50 46 42 50 46 42 54 48 44 60 50 44 54 48 45 54 PP 38 36 40 40 38 40 40 37 40

34、42 38 44 42 38 42 42 38 44 44 40 50 46 42 50 46 42 54 48 44 60 50 44 54 48 45 54 PVC *1 38 36 36 40 37 36 40 38 40 42 38 42 42 38 42 40 38 42 44 40 50 45 42 52 45 42 52 48 44 60 50 44 54 48 45 54 PET*244 40 42 46 42 44 46 42 46 48 42 44 46 42 44 42 42 46 第 13 页,共 25 页PS 52 46 54 56 46 56 56 46 60 60

35、 48 62 60 48 62 52 48 60 38 35 42 40 37 42 40 38 42 42 38 42 42 37 42 42 38 44 44 40 48 45 42 50 46 44 58 48 44 56 52 44 54 50 46 54 PVDC 40 38 42 42 40 42 42 38 42 42 40 42 42 38 44 42 40 44 46 42 52 46 42 52 48 44 54 50 45 58 50 44 52 48 46 54 PU 40 38 38 40 38 38 40 38 42 42 38 42 42 38 42 42 38

36、44 46 42 50 46 42 52 45 44 56 50 44 58 50 44 56 48 46 54 ABS 42 40 40 42 40 42 42 38 45 42 40 46 42 40 42 42 38 44 46 44 52 46 45 52 48 46 52 48 45 56 52 45 56 48 46 54 PTFE 40 34 36 40 35 38 40 38 42 42 38 42 42 38 42 42 40 42 44 39 52 45 40 52 48 44 60 52 46 60 56 46 56 50 48 54 Silicone 40 35 40

37、40 38 38 40 38 40 42 38 42 42 38 42 42 40 42 44 40 50 45 42 52 48 44 56 50 46 60 56 46 56 50 48 54 留意： 1. 上表为各种工艺对等离子处理材料表面所需达到的表面张力参考要求值（高品质要 求需达到上限参考值） ； 2. 上表为理论参考值,由于同一材料因添加剂（增塑剂）成分和数量的差异会有所不同； 3. PE, PP 材料包含薄膜和塑料件； 4. *1 PVC 中的增塑剂添加较多时需达到上表中的上限参考值； 5. *2 PET 上没有涂覆层； 6. 塑料薄膜袋 热封 , 熔接 , 熔焊时,两个熔接面

38、的表面张力应接近； 表面张力测试液 （ 3070 达因 /厘米） Surface Tension Test Fluids （ 3070dynes/cm） F：甲酰胺（ Formamide, minimum99.5%pure） 分子式： HCON2HC：乙二醇乙醚（ 2-ethoxyethanol, 100% pure H：水（ Water） 分子式： H2O ） 分子式： C2H5OC2H4OH 表面张力测试液依据体积的百分比混合 Mix Percentages by Dyne Level 表面张力 Fvol Cvol 表面张力 Cvol Fvol 表面张力 Fvol Hvol LevelLe

39、velLevel30 100.0% 0.0% 44 22.0% 78.0% 57 100.0% 0.0% 31 97.5% 2.5% 45 19.7% 80.3% 58 81.2% 18.8% 32 89.5% 10.5% 46 17.2% 82.8% 59 73.1% 26.9% 33 81.0% 19.0% 47 15.0% 85.0% 60 65.0% 35.0% 34 73.5% 26.5% 48 13.0% 87.0% 61 56.0% 44.0% 35 65.0% 35.0% 49 11.1% 88.9% 62 47.0% 53.0% 36 57.5% 42.5% 50 9.3%

40、90.7% 63 38.8% 61.2% 37 51.5% 48.5% 51 7.8% 92.2% 64 30.6% 69.4% 38 46.0% 54.0% 52 6.3% 93.7% 65 24.4% 75.6% 39 41.0% 59.0% 53 4.9% 95.1% 66 18.2% 81.8% 40 36.5% 63.5% 54 3.5% 96.5% 67 13.4% 86.6% 41 32.5% 67.5% 55 2.2% 97.8% 68 8.6% 91.4% 42 28.5% 71.5% 56 1.0% 99.0% 69 6.1% 93.9% 43 25.3% 74.7% 70

41、 3.6% 96.4% 72 0.0% 100% 水的表面张力 在 25C 时,水的表面张力为 72dynes/cm ； 但在不同的温度下它的表面 张力也不同；见下图；我们在使用水作为表 面张力检测液时要留意温度的影响； 薄膜的处理效率 第 15 页,共 25 页用相同功率的电晕设备处理不同类型的聚合物薄膜其处理效率的差异是很 大的,下图显示了不同材料的这种差异；当然,下图曲线只给出了粗略的概述； 由于聚合物薄膜处理的电晕强度仍受到其成分和添加剂的影响, 最终处理成效仍 需要通过测试； PET 不需处理即可印刷,由于它的表面张力已经达 41-44 达因/ 厘米,已 到 经超过了印刷所需的表面张

42、力, 但复合或涂胶仍需要经过低强度的电晕处理； PE 和 PS 就随着处理强度的提高,表面张力也相应的增 PP 材料的表面张力在 加； 达 到 40-45 达因/ 厘米后要再提高其表面张力就很困难了,即使大幅度的提高电晕 设备的处理功率 PP 材料表面张力的提高也是有限的；当然,假如使用科罗纳 实 验室的射频电晕机就可以将 PP 和 PVC 材料的表面张力处理 70 达因 / 厘米； 到 介质阻挡放电薄膜表面处理系列设备 介质阻挡放电薄膜表面处理系列设备俗称电晕机,电子冲击机,电火花机； 可以处理各种类型的塑料薄膜, 金属薄膜或板材, 真空镀铝薄膜, 编织布和纸等 材料；主要用于吹膜,印刷,复

43、合,涂布,流延,金属喷涂前的等离子体清洗和 材料表面亲水处理等工艺； 第 16 页,共 25 页处理宽度：塑料膜 100 700mm（双面）； 金属膜 100 500mm（单面） 体积： 200W200H 250Dmm 重量： CTE-1200K 电源： AC220V（ 20%） 处理宽度：塑料膜 700 1000mm（双面）； 金属膜 300 1000mm（单面） 体积： 250W200H 360Dmm 重量： 12kg CTE-2022K 电源： AC220V（ 20%） 处理宽度：塑料膜 1000 1300mm（双面）； 金属膜 400 1100mm（单面） 体积： 250W200H 3

44、60Dmm 重量： 12kg CTE-3000K 电源： AC220V（ 20%） 分体式电晕处理机 CTE-2022KF/3000KF 处理宽度：塑料膜 1000 1600mm（双面）； 金属膜 1000 1300mm（单面） 体积： 250W200H 360Dmm 重量： 12kg 电源： AC220V （ 20%） 变压器箱尺寸： 350W300H300DmmCTE-4500K/6000K 变压器箱重量： 15kg 5m 主机和变压器之间的连线： 处理宽度：塑料膜 1200 2600mm（双面）； 金属膜 1200 2600mm（单面） 体积： 250W200H 360Dmm 重量： 1

45、2kg 电源： AC220V （ 20%） 变压器箱尺寸： 350W300H300DmmCTE-8000K 变压器箱重量： 35kg 5m 主机和变压器之间的连线： 第 17 页,共 25 页处理宽度：塑料膜 1000 3600mm（双面） 金属膜 1000 3600mm（单面） 主机尺寸： 600W1300H 260Dmm 主机重量： 38kg 变压器箱尺寸： 350W300H 300Dmm CTE-12022F 变压器箱重量： 70kg 5m 主机和变压器之间的连线： CTE-2022KF/3000KF 挂壁式分体电晕处理机,性能同 CTE-2022K/3000K 处理宽度：塑料膜 100

46、700mm（双面）；金属膜 100500mm（单面）体积： 200W200H 250Dmm 重量： 电源： ZW-1200A AC60V220V 使用简 洁一键操作 处理宽度：塑料膜 1000 1300mm（双面）； 金属膜 400 1100mm（单面） 体积： 250W200H 360Dmm 重量： 12kg ZW-2400A/3600A 电源： AC60V 220V 使用简洁一键操作 第 18 页,共 25 页高频电晕机 主要用途：处理纺织品, 化纤布, 无纺布, 聚丙烯 （ PP,OPP）,聚氯乙烯 PVC ,硅橡胶等； 处理宽度： 200 600mm（双面） 体积： 250W200H

47、360Dmm 重量： 12kg CTE-3000H 电源： AC220V （ 20%） 变压器箱尺寸： 350W300H300Dmm变压器箱重量： 35kg 主机和变压器之间的连线： 5m 处理宽度：塑料膜 4001200mm（双面） 体积： 250W200H 360Dmm 重量： 12kg 电源： AC220V （ 20%） 变压器箱尺寸： 350W300H300Dmm变压器箱重量： 35kg 主机和变压器之间的连线： 5m CTE-6000H 各种管材内外面高频电晕处理设备 主要用途：处理各种规格的管材内壁；如供暖管； 处理直径：塑料膜 2001800mm 体积： 250W200H 360

48、Dmm 重量： 12kg 电源： AC220V （ 20%） 变压器箱尺寸： 350W300H300Dmm变压器箱重量： 35kg 主机和变压器之间的连线： 5m CTE-6000G 第 19 页,共 25 页RF 射频低温等离子体系列处理设 备 RF 射频低温等离子体其离子和电子的能量可 7-10eV ,可以处理聚丙烯（ PP, OPP）,聚乙烯 PE ,聚氯乙烯 PVC ,PO,聚苯乙烯 （ PS,BOPS）,高抗冲聚苯乙烯 （HIPS , 达 ABS,聚酯（ PET, APET）,聚氨酯（ PUL）,聚甲醛,聚四氟乙烯,乙烯基,尼龙,（硅） 橡胶,玻璃,有机玻璃,金属 , 金属薄膜,纸等

49、各种材料制成的二维和三维物体； 即使是聚四氟乙烯或硅橡胶等极难处理的材料通过 也能达到 70 达因 / 厘米； RF 射频低温等离子体处理后其表面张 力 单电极射频 RF 低温等离子体成效 图 这是单电极辐射式 RF 射频低温等离子体 大气压下放射出的线状柱形低温等离子体区； 在 等离子体在电极的 34cm 区域呈辐射分布,其 形状可为直线也可为各种曲线；特殊适合处理 宽度在 20cm 内的各种中空的二维或三维物体 及厚的板材；如：各种化妆品硬包装,桶,壶,手机键盘,机壳,头盔,准平面,生物材 料；被处理的材料表面光滑无损； 但不适合处理金属或含有金属和导体的材料！ 喷射式 RF 射频低温等离

50、子体成效 图 这是开放式喷射型 RF 射频低温等离子体 大气压下喷射出的低温等离子体流；由于喷射 在 出的等离子体流为开放式,特殊适合处理各种 三维物体上的孔,槽和凹陷部位； 但不适合处理金属或含有金属和导体的材料！ 第 20 页,共 25 页RFD/F 系列产品主 机 RFD/F 系列产品变压器 RFD/F 射频 低温等离子体系列产品规格 1. 型号： RFD-200射频单电极辐射式 RFD-200F射频喷射式 2. 电源： AC220V（ 10%） 3. 电极长度： 120mm1000mm单 电极 ； 主4. 机尺寸： 250W200H360Dmm；5. 主机重量： 4kg； 6. 变压器

51、尺寸： 250W400H 300Dmm； 7. 变压器箱重量： 22kg； RFD/F 8. 主机和变压器之间的连线： 2m； 射频低温等离子体旋转处理台 汽车灯座和 PP 化妆品 聚 氨 酯 橡 胶 包 装 盒 的 玻璃瓶（丙稀酸树脂）喷 印前处理 印前处理 涂作色前的等离子处理 各种箱包的印前或胶结前 灯罩胶结前 的处理 的表面处理 第 21 页,共 25 页（尼龙）保 玲球表面喷 复合树脂 隐形眼镜 镜 片 的 胶 的 表 面 亲 水 各种树脂, 塑料,橡胶, 各种塑料 （密胺） 餐具 结面处理 处理 玻璃等板材的表面处理 印刷前的表面处理 涂或印刷前 的表面处理 第 22 页,共 25 页滑动电弧放电二维或三维表面处理系列设备 低温等离子体中粒子的能量一