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功能性高分子材料-期刊報告 班級：化材四乙 學號：4A140076 姓名：劉晏婷 頁數：610-613 指導老師：謝慶東 Abstract 電荷緩慢衰減特性的聚合物粉末導致在反電暈中粉末膜有不利的影 響，該表面屬性主要支配電荷衰減特性和反電暈粉末層的表面電阻率， 因為通過這些高電阻的聚合物的電荷衰減主要是一種表面現象，表面改 性被用來修改丙烯酸電荷衰減特性和環氧聚合物粉末，流化床等離子反 應器專為聚合物粉末的表面改性。12kV的電源在700Hz用來產生銅電極在 等離子體之中使用氬氣在反應器中作進料氣體，未處理和等離子體處理 的丙烯酸類聚合物粉末樣品的電荷衰減特性進行測量以不同形式的20%到 70%的不同的相對濕度，電荷衰減時間常數為等離子體處理過的粉末是在 18%RH下458分鐘而對於未處理的粉末是996分鐘，這些值在65%RH下成為 11分鐘等離子體處理粉末和20分鐘為未處理粉末，研究對等離子體在處 理電荷衰減時間上的增強效果，環氧樹脂粉末等離子體處理1、2、4和10 分鐘和電荷衰減時間常數的測量，在1、2和4分鐘的處理時間增加了電荷 衰減特性，但還是沒進一步改善4分鐘的曝光時間。 INTRODUCTION 聚合物的慢充衰減特性引起竟電荷的積累限制了其應用在多個領域，如粉末 塗料，在粉末塗料中，如環氧樹脂、丙烯酸樹脂、聚氨酯和聚酯中使用的典型聚 合物粉末具有差的電荷衰減特性。在靜電粉末沉積過程中的高電阻粉末曾不允許 電荷衰減的速率夠快，以避免反電暈的形成，過量電荷的積聚會導致反向電暈對 粉末層的外觀產生不利的影響。類似靜電荷的加工和應用的聚合物膜的過程中， 在包裝行業是往往有害敏感電子元件，如在計算機工業中使用。聚乙烯包裝膜損 害半導體芯片靜電荷多次的積累，這種損傷可避免通過降低聚合物膜的表面電阻 率或提高它們的電荷衰減特性。 EXPERIMENTAL METHOD 1.流化床等離子體反應器 流化床等離子體反應器包刮一個圓柱形的Pyrex玻璃管(30毫米內徑，90厘米 長)一起定位在管的底部的多孔板與由聚氯乙烯耦合支持(Fig1)，顆粒捕集器被 放置在該反應器出口處吸收夾帶的顆粒，一對銅電極(7.5厘米×3厘米)置於穿過 反應器，以提供輝光放電流化粉末，該電極連接到高電壓(12kV)的電源。在這項 研究中頻率設定為700Hz，將粉末放在多孔版且將氬氣從入口注入在反應器的底 部，氬氣混合與已存在於反應器中的空氣分別在大氣壓力下進行實驗。氣體的流 速逐漸增加，在一個臨界流速時壓力降等於在單個顆粒的阻力和粉末床變在空氣 中懸浮，流化的粉末暴露於電極之間產生等離子體，等離子體處理過的粉末從流 化床反應器轉移到粉末塗佈的展台，其中粉末用靜電鋁面板和電荷衰減率測得。 Figure.1 2.靜電粉末沉積和電荷衰減測量 實驗裝置包括粉末塗料有濕度控制裝置的噴塗室配備。負電暈槍(Nordson Versa-噴霧自動噴槍)安裝在垂直往復運動來噴灑粉末在鋁基底(Fig2)，振動給 料器被用來填充等離子體改性粉體粉泵，粉末泵的粉運送到電暈槍，然後用負電 暈槍噴灑-60kV施加到電暈電極，測試板被定位在離噴槍30cm的距離，該粉末塗 展台的相對濕度(RH)在20%和用於研究RH的影響70%之間變化。實驗過程中在23至 25°C的環境溫度範圍內，每塊板噴塗一個噴霧往復循環平均約14.3秒，上述的塗 層板轉移到電荷衰減室測定時間為30分鐘。 電荷衰減測量儀器包括一個有機玻璃室(35..5厘米×15.2厘米×10.1厘米)具 有夾縫一側，使試驗板與沉積的帶電粉末被移動到腔室(Fig3)，電荷衰減室由接 地的鋁鉑保護，以避免在靜電場測量受外部干擾。在固定距離從粉末表面設置一 個靜電電壓表，靜電電壓表探頭的輸出連接到計算機，Labview®程序是用來收集 所述電荷衰減數據作為時間的函數，將數據用來作圖、分析且電荷衰減時間常數 與Mathcad®程序用於計算。 RESULTS AND DISCUSSION A.等離子體處理和環境相對濕度的效果上的丙烯酸類聚合物 的電荷衰減特性粉末 等離子處理過的和未經處理的粉末 在低的相對溼度20%~50%。等離子 處理過的值在18%RH下458分鐘，而 未處理的是996分鐘。 B.等離子處理時間對環氧粉末的電荷衰減性 能的影響 測試粉末等離子處理分別為1、2、4 和10分鐘，然後計算電荷衰減常數， 離子處理的粉末τ值在1分鐘從146分 鐘，至未經處理的粉末111分鐘。 CONCLUSIONS 已成功使用的流化床反應器中的等離子體在大氣壓下增加丙烯酸類和環氧樹 脂聚合物粉末的電荷衰減率。未處理丙烯酸粉末的電荷衰減時間常數從18%的 996分鐘下降至65%的20分鐘，證明RH在增加電荷衰減率的效果。等離子體處理 過的粉末的電荷衰減時間常數，下降形式從在18%RH下485分鐘到在65%RH下11 分鐘，它呈現類似未處理粉末的現象，但電荷衰減時間常數為等離子體處理粉體 的值較低相比於未處理粉末等離子體處理對提高電荷衰減的效果。 觀察環氧樹脂粉末等離子體處理1、2、4和10分鐘電荷衰減的等離子處理持 續時間的影響，人們發現未處理的粉末τ值在1分鐘的時間從146分鐘減至111分鐘， 4分鐘處理時間有近一步減少到76分鐘，但超過4分鐘的處理時間沒有更多的變化。 REFERENCES • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • • [1] J. A. Cross, “Electrostatic Principles, Problems and Applications”, Adam Hilger Bristol, England, 1987. [2] A.G. Bailey, “The science and technology of electrostatic powder spraying, transport and coating,” J. Electrostatics, vol. 45, 1998, pp. 85120. [3] M. K. Mazumder, “Electrostatic Processes” in Encyclopedia of Electrical and Electronic Engineering, Vol. 7, John Wiley and Sons, New York, 1998, pp. 15-39. [4] S.Fowler, “Packaging for the 21st Century” ESD Journal, 2001. [5] M. Rosen, M. Surfactants and Interfacial Phenomenon” Second edition, John Wiley & Sons Inc., New York, 1997. [6] E. M. Liston, L. Martinu, and M. R. Wertheimer, “Plasma Surface Modification of Polymers for improved adhesion: a Critical review”, J. Adhesion Sci. Technol., 1993; 7. pp.1091-1127. [7] R. Foerch, G. Kill, M. J. Walzak, “Plasma Surface Modification of Polyethylene: short-term vs. long-term plasma treatment”, J. Adhesion Sci. Technol., 1993; 7, pp.1077-1189. [8] R. Sharma, S. Trigwell, R. A. Sims, and M. K. Mazumder, “Effect of Plasma treatment on Surface Resistivity of Polymers” Proc. ESA, 2001, pp. 108-115. [9] N Inagaki, S. Tasaka and K. Ishi, “Surface Modification of Polyethylene and Magnetite Powders by Combination of Fluidization and Plasma Polymerization”, J. Applied Polymer Science, Vol.48, 1993, pp. 14431440.