CN209791522U - 一种颗粒和粉体材料等离子体表面处理设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种颗粒和粉体材料等离子体表面处理设备，包括真空外腔、真空内腔、颗粒搅拌机构及等离子体发生器，所述真空内腔设在真空外腔内，所述颗粒搅拌机构设在真空内腔内；所述真空外腔右侧设有真空抽气口及进气口，所述真空内腔包括反应仓及过滤网板，所述进气口与真空内腔右侧连通；所述等离子体发生器包括电极组及等离子体发生电源。本实用新型通过颗粒搅拌机构对粒子进行搅拌，处理均匀；同时设置真空外腔及真空内腔，密封良好，防止处理粒子外溢；在真空内腔设置过滤网板，可处理颗粒和粉体的粒径范围广，通过激发不同种类的等离子体对粒子表面进行亲水、疏水、包覆涂层等功能化处理。

Description

一种颗粒和粉体材料等离子体表面处理设备

技术领域

本实用新型涉及等离子体技术应用领域，尤其涉及的是一种颗粒和粉体材料等离子体表面处理设备。

背景技术

材料表面改性处理技术是目前普遍使用的材料制备技术之一，其基本原理是指用物理、化学、机械等方法对材料表面或界面进行处理，有目的的改变材料表面的物理化学性质，如表面能、表面润湿性、电性、吸附和反应特性、表面结构和官能团等等，最终满足新材料新工艺新技术的需要。对于颗粒和粉体材料，表面改性相较于其他形状的材料，表面改性的方法更局限。

目前实现颗粒和粉体材料表面处理的方法通常为液相反应法(物理涂覆、化学包覆、沉淀包膜、机械力化学改性等)，液相反应法存在能耗大，污染环境，无法满足节能环保日益严格的需求。

低温等离子体表面处理通常是在负压(真空)条件下产生，真空室内的反应气体在外加电场或磁场的激励作用下，发生等离子体化学反应，生成包括正负离子、粒子、活性自由基、电子等多种活性粒子共同组成的等离子体，等离子体与材料表面化学结构进行物理、化学反应，改变材料表面的物理结构、化学结构，达到表面改性的目的。不同的反应气体、不同的激励电场产生的等离子体的能量、组成也不同，这将带来更多的低温等离子体表面改性的可设计性。

但是粉体材料由于是一种干燥、分散的固体颗粒组成的细微粒子，和颗粒也不完全相同，通俗来说粉体比颗粒具有更小的粒径尺寸。由于尺寸更小，容易飘扬，处理起来对设备的结构和运行提出更多的要求。

中国专利专利CN201120333715公开了一种颗粒状材料表面低温等离子体处理装置，其装置利用单转鼓对较大的颗粒材料进行表面处理，但是该装置只能处理颗粒材料，对于粉末或金属粉末则无法处理，一方面是金属粉末容易进入真空管路***，另一方面是金属粉末易粘覆在筒体表面，形成电场屏蔽，导致真空腔室内气体无法被激励成等离子体。

中国专利CN201110101689公开了一种粉体材料低温等离子体表面处理方法及其装置，该装置是将粉体材料装入流化床内，在流化床底部通入反应气体，流化粉体，施加电场，产生等离子体发生表面改性反应；但是处理量较小，同样，对于金属粉体也无法满足处理的需求

因此，现有技术存在缺陷，需要改进。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种结构紧凑、处理粒径范围广、密封良好，处理均匀的颗粒和粉体材料等离子体表面处理设备。

本实用新型的技术方案如下：一种颗粒和粉体材料等离子体表面处理设备，包括真空外腔、真空内腔、颗粒搅拌机构及等离子体发生器，所述真空内腔设在真空外腔内，所述颗粒搅拌机构设在真空内腔内，所述等离子发生器设在颗粒搅拌机构上；所述真空外腔右侧设有真空抽气口及进气口，所述真空内腔包括反应仓及过滤网板，所述反应仓顶部开口，所述过滤网板设在反应仓顶部，所述进气口与真空内腔右侧连通；所述等离子体发生器包括电极组及等离子体发生电源，所述电极组设在过滤网板上方。

采用上述技术方案，所述的颗粒和粉体材料等离子体表面处理设备中，所述颗粒搅拌机构包括中空转轴及若干搅拌叶，所述各搅拌叶分别与中空转轴连接，所述中空转轴前面与后面分别设有若干布气孔，所述中空转轴右侧设置有进气管轴，所述进气管轴与进气口连接。

采用上述各个技术方案，所述的颗粒和粉体材料等离子体表面处理设备中，所述过滤网板的目数为1000-5000目。

采用上述各个技术方案，所述的颗粒和粉体材料等离子体表面处理设备中，所述中空转轴上的布气孔孔径为0.1-2mm。

采用上述各个技术方案，所述的颗粒和粉体材料等离子体表面处理设备中，所述真空外腔包括左盖体、右盖体及中间体，所述中间体两侧分别与左盖体、右盖体连接。

采用上述各个技术方案，所述的颗粒和粉体材料等离子体表面处理设备中，所述中间体的形状为圆筒状或矩形状的任意一种。

采用上述各个技术方案，所述的颗粒和粉体材料等离子体表面处理设备中，所述电极组为正极，所述反应仓为负极。

采用上述各个技术方案，所述的颗粒和粉体材料等离子体表面处理设备中，所述电极组为负极，所述反应仓为正极。

采用上述各个技术方案，本实用新型将颗粒或粉体置入真空内腔，通过颗粒搅拌机构搅拌分散，处理均匀；由外接真空泵对真空外腔及真空内腔抽取真空，从进气口通入工艺气体至真空内腔，经等离子体发生器电离激发产生等离子体，再与真空内腔中的粒子进行等离子体化学反应，可同时处理颗粒及粉体，处理粒径范围广；通过设置的真空外腔及真空内腔，结构紧凑，可防止粒子外溢出真空内腔，密封性好；本设备可突破粉体材质的限制，通过输入激发不同种类的等离子体，可对其粉体表面进行亲水、疏水、包覆涂层等功能优化处理。

附图说明

图1为本实用新型的立体结构示意图；

图2为本实用新型的***立体结构示意图；

图3为本实用新型的真空内腔结构示意图；

图4为本实用新型的颗粒搅拌机构结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

实施例1

如1-图4所示，一种颗粒和粉体材料等离子体表面处理设备，包括真空外腔1、真空内腔2、颗粒搅拌机构4及等离子体发生器，所述真空内腔2设在真空外腔1内，所述颗粒搅拌机构4设在真空内腔2内，所述等离子发生器设在颗粒搅拌机构4上；所述真空外腔1右侧设有真空抽气口15及进气口14，所述真空内腔2包括反应仓21及过滤网板22，所述反应仓21顶部开口，所述过滤网板22设在反应仓21顶部，所述进气口13与真空内腔2右侧连通；所述等离子体发生器包括电极组31及等离子体发生电源，所述电极组31设在过滤网板22上方。

如图2及图3所示，真空内腔2作为搅拌、电离颗粒材料的反应室，真空内腔2包括反应仓21及过滤网板22。反应仓21顶部开口，颗粒材料放置进反应仓21中待反应处理。过滤网板22设在反应仓21顶部，由于真空内腔2设在真空外腔1内，而真空外腔1设有真空抽气口15。真空抽气口15可与外接的真空泵连接，通过真空泵的抽真空作用，可使真空外腔1及真空内腔2同时保持真空状态。作为优选的，为防止反应仓21内的颗粒从过滤网板22处漏到真空外腔1，过滤网板22的目数为1000-5000目。本实施例中，过滤网板22的目数为1000目。

如图1及图2所示，作为优选的，为方便拆装真空外1，装入待处理的颗粒或粉尘，真空外腔1包括左盖体12、右盖体13及中间体11，中间体11两侧分别与左盖体12、右盖体13连接。可拆卸式的真空外腔1结构，使真空外腔1维持真空环境的同时，还组装简单，以便用户将待处理颗粒或粉尘装入真空内腔2内。进一步的，中间体11的形状为圆筒状或矩形状的任意一种。本实施例中，中间体11的形状为圆筒状，圆筒状的中间体11利于密封，同时加工成本低。

如图2及图4所示，颗粒搅拌机构4可对真空内腔2中的颗粒进行充分搅拌，使颗粒材料能够被均匀处理，避免存在少量颗粒表面未与等离子体反应。需要说明的是，颗粒搅拌机构4与外部的搅拌电机连接，搅拌电机设在真空外腔1右侧，通过搅拌电机带动颗粒搅拌机构4转动。作为优选的，为充分搅拌颗粒及输送被电离的工作气体，颗粒搅拌机构4包括中空转轴41及若干搅拌叶42，各搅拌叶42分别与中空转轴41连接。本实施例中，颗粒搅拌机构4包括有两片搅拌叶42，两片搅拌叶42分别与中空转轴41连接。中空转轴41前面与后面分别设有若干布气孔43，中空转轴41右侧设置有进气管轴16，进气管轴16与进气口14连接。本实施例中，进气管轴16通过同步皮带与外部搅拌电机连接。如此，当真空内腔2中装有待处理的颗粒材料时，通过搅拌电机带动中空转轴41转动，进而使得各搅拌叶42对颗粒材料进行均匀搅拌。同时，进气口14连接的进气管轴16可输入工作气体，工作气体通过中空转轴41上设置的若干布气孔43，逸散至真空内腔2中被等离子体发生器激发电离，从而产生等离子体。作为优选的，中空转轴41上的布气孔43孔径为0.1-2mm。本实施例中，布气孔43孔径设为0.1mm，可使工作气体更快逸散至真空内腔2中，以缩短处理颗粒的工作时间。

如图2所示，等离子体发生器可将进气口14进入的气体转化为等离子体，等离子体发生器包括电极组31及等离子体发生电源，电极组31设在过滤网板22上方。作为优选的，电极组31为正极，反应仓21为负极。本实施例中，等离子体发生电源未标出，真空外腔1的右盖体13上还设有电极柱32，电极柱32与电极组31连接，以便于接线。在真空内腔2装入颗粒材料，同时被抽取至真空状态时，从进气口13输入工作气体，启动搅拌电机及等离子体发生电源，电极组31与反应仓21之间产生激励电场，工作气体电离成等离子体，等离子体与颗粒表面进行处理反应。

操作流程：打开真空外腔1的左盖体12，打开真空内腔2的过滤网板22，将待处理直径为2.5mm，长度约3mm的PP塑料粒子500g装入反应仓21中，封装好过滤网板22及左盖体12。开启外接真空泵，通过真空抽气口15将真空外腔1及真空内腔2的气压抽至15Pa以下，然后关闭真空泵及真空抽气口15。通过进气口14的进气管轴16输入氧气，氧气流量为30sccm，氧气经过中空转轴41的布气孔43逸散至真空内腔2，维持真空外腔1的真空度为30Pa，此时，开启外接搅拌电机及等离子体发生电源，颗粒被充分搅拌，同时，电极组31与反应仓21之间产生激励电场450W，产生氧等离子体，氧等离子体穿入过滤网板22，与反应仓21内的PP塑料颗粒进行表面亲水处理反应，处理5min后，关闭等离子体发生电源，停止搅拌电机，破除真空，即可打开真空外腔1，取出已处理的PP塑料颗粒。处理完的PP塑料颗粒表面亲水性和润湿性有较大提高。

实施例2

如1-图4所示，一种颗粒和粉体材料等离子体表面处理设备，包括真空外腔1、真空内腔2、颗粒搅拌机构4及等离子体发生器，所述真空内腔2设在真空外腔1内，所述颗粒搅拌机构4设在真空内腔2内，所述等离子发生器设在颗粒搅拌机构4上；所述真空外腔1右侧设有真空抽气口15及进气口14，所述真空内腔2包括反应仓21及过滤网板22，所述反应仓21顶部开口，所述过滤网板22设在反应仓21顶部，所述进气口13与真空内腔2右侧连通；所述等离子体发生器包括电极组31及等离子体发生电源，所述电极组31设在过滤网板22上方。

如图2及图3所示，真空内腔2作为搅拌、电离粉体材料的反应室，真空内腔2包括反应仓21及过滤网板22。反应仓21顶部开口，粉体材料放置进反应仓21中待反应处理。过滤网板22设在反应仓21顶部，由于真空内腔2设在真空外腔1内，而真空外腔1设有真空抽气口，真空抽气口15可与外接的真空泵连接，通过真空泵的抽真空作用，可使真空外腔1及真空内腔2同时保持真空状态。作为优选的，为防止反应仓21内的粉体从过滤网板22处漏到真空外腔1，过滤网板22的目数为1000-5000目。本实施例中，过滤网板22的目数为4000目。

如图1所示及图2所示，作为优选的，为方便拆装真空外腔1，装入待处理的颗粒或粉尘，真空外腔1包括左盖体12、右盖体13及中间体11，中间体11两侧分别与左盖体12、右盖体13连接。可拆卸式的真空外腔1结构，使真空外腔1维持真空环境的同时，还组装简单，以便用户将待处理颗粒或粉尘装入真空内腔2内。进一步的，中间体11的形状为圆筒状或矩形状的任意一种。本实施例中，中间体11的形状为圆筒状，圆筒状的中间体11利于密封，同时加工成本低。

如图2及图4所示，颗粒搅拌机构4可对真空内腔2中的粉体进行充分搅拌，使粉体材料能够被均匀处理，避免存在少量粉体表面未与等离子体反应。需要说明的是，颗粒搅拌机构4与外部的搅拌电机连接，搅拌电机设在真空外腔1右侧，通过搅拌电机带动颗粒搅拌机构4转动。作为优选的，为充分搅拌粉体及输送被电离的工作气体，颗粒搅拌机构4包括中空转轴41及若干搅拌叶42，各搅拌叶42分别与中空转轴41连接。本实施例中，颗粒搅拌机构4包括有两片搅拌叶42，两片搅拌叶42分别与中空转轴41连接。中空转轴41前面与后面分别设有若干布气孔43，中空转轴41右侧设置有进气管轴16，进气管轴16与进气口14连接。本实施例中，进气管轴16通过同步皮带与外部搅拌电机连接。如此，当真空内腔2中装有待处理的粉体材料时，通过搅拌电机带动中空转轴41转动，进而使得各搅拌叶42对粉体材料进行均匀搅拌。同时，进气口14连接的进气管轴16可输入工作气体，工作气体通过中空转轴41上设置的若干布气孔43，逸散至真空内腔2中被等离子体发生器激发电离，从而产生等离子体。作为优选的，中空转轴41上的布气孔43孔径为0.1-2mm。本实施例中，布气孔43孔径设为0.1mm，可使工作气体更快逸散至真空内腔2中，以缩短处理粉体的工作时间。

如图2所示，等离子体发生器可将进气口14进入的气体转化为等离子体，等离子体发生器包括电极组31及等离子体发生电源，电极组31设在过滤网板22上方。作为优选的，电极组31为负极，反应仓21为正极。本实施例中，等离子体发生电源未标出，真空外腔1的右盖体13上还设有电极柱32，电极柱32与电极组31连接，以便于接线。在真空内腔2装入粉体材料，同时被抽取至真空状态时，从进气口14输入工作气体，启动外接搅拌电机及等离子体发生电源，电极组31与反应仓21之间产生激励电场，工作气体被电离成等离子体，等离子体与粉体表面进行处理反应。

操作流程：打开真空外腔1的左盖体12，打开真空内腔2的过滤网板22，将粒径大于4000目的粉体材料装入反应仓21中，封装好过滤网板22及左盖体12。开启外接真空泵，通过真空抽气口15将真空外腔1及真空内腔2的气压抽至15Pa以下，然后关闭真空泵及真空抽气口15。通过进气口13的进气管轴16输入乙炔气体，乙炔流量为30sccm，乙炔经过中空转轴41的布气孔43逸散至真空内腔2，维持真空外腔1的真空度为30Pa，此时，开启外接搅拌电机及等离子体发生电源，粉体被充分搅拌，同时，电极组31与反应仓21之间产生激励电场，激发放电产生乙炔等离子体，乙炔等离子体穿入过滤网板22，在反应仓21内的粉体表面进行等离子体聚合包覆，形成一层纳米级别的聚乙烯薄膜。

采用上述各个技术方案，本实用新型将颗粒或粉体置入真空内腔，通过颗粒搅拌机构搅拌分散，处理均匀；由外接真空泵对真空外腔及真空内腔抽取真空，从进气口通入工艺气体至真空内腔，经等离子体发生器电离激发产生等离子体，再与真空内腔中的粒子进行等离子体化学反应，可同时处理颗粒及粉体，处理粒径范围广；通过设置的真空外腔及真空内腔，结构紧凑，可防止粒子外溢出真空内腔，密封性好；本设备可突破粉体材质的限制，通过输入激发不同种类的等离子体，可对其粉体表面进行亲水、疏水、包覆涂层等功能优化处理。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种颗粒和粉体材料等离子体表面处理设备，其特征在于：包括真空外腔、真空内腔、颗粒搅拌机构及等离子体发生器，所述真空内腔设在真空外腔内，所述颗粒搅拌机构设在真空内腔内，所述等离子体发生器设在颗粒搅拌机构上；所述真空外腔右侧设有真空抽气口及进气口，所述真空内腔包括反应仓及过滤网板，所述反应仓顶部开口，所述过滤网板设在反应仓顶部，所述进气口与真空内腔右侧连通；所述等离子体发生器包括电极组及等离子体发生电源，所述电极组设在过滤网板上方。

2.根据权利要求1所述的颗粒和粉体材料等离子体表面处理设备，其特征在于：所述颗粒搅拌机构包括中空转轴及若干搅拌叶，所述各搅拌叶分别与中空转轴连接，所述中空转轴前面与后面分别设有若干布气孔，所述中空转轴右侧设置有进气管轴，所述进气管轴与进气口连接。

3.根据权利要求1所述的颗粒和粉体材料等离子体表面处理设备，其特征在于：所述过滤网板的目数为1000-5000目。

4.根据权利要求2所述的颗粒和粉体材料等离子体表面处理设备，其特征在于：所述中空转轴上的布气孔孔径为0.1-2mm。

5.根据权利要求1所述的颗粒和粉体材料等离子体表面处理设备，其特征在于：所述真空外腔包括左盖体、右盖体及中间体，所述中间体两侧分别与左盖体、右盖体连接。

6.根据权利要求5所述的颗粒和粉体材料等离子体表面处理设备，其特征在于：所述中间体的形状为圆筒状或矩形状的任意一种。

7.根据权利要求1所述的颗粒和粉体材料等离子体表面处理设备，其特征在于：所述电极组为正极，所述反应仓为负极。

8.根据权利要求1所述的颗粒和粉体材料等离子体表面处理设备，其特征在于：所述电极组为负极，所述反应仓为正极。