Quá trình trùng hợp trực tiếp bằng plasma

Quá trình trùng hợp trực tiếp bằng plasma

Quá trình trùng hợp plasma tương đối đơn giản đối với cả thiết bị trùng hợp điện cực trong và thiết bị trùng hợp điện cực ngoài, nhưng việc lựa chọn thông số quan trọng hơn trong trùng hợp plasma, vì các thông số có tác động lớn hơn đến cấu trúc và hiệu suất của màng polymer trong quá trình trùng hợp plasma.

Các bước vận hành của quá trình trùng hợp plasma trực tiếp như sau:

(1) Hút bụi

Áp suất chân không nền của quá trình trùng hợp trong điều kiện chân không cần được bơm đến 1,3×10⁻¹ Pa. Đối với các phản ứng trùng hợp đòi hỏi các yêu cầu đặc biệt để kiểm soát hàm lượng oxy hoặc nitơ, yêu cầu về áp suất chân không nền thậm chí còn cao hơn.

(2) Phản ứng nạp monome hoặc hỗn hợp khí mang và monome

Độ chân không là 13-130 Pa. Đối với quá trình trùng hợp plasma cần hoạt động, cần chọn chế độ điều khiển lưu lượng và tốc độ dòng chảy phù hợp, thông thường là 10-100 mL/min. Trong plasma, các phân tử monome bị ion hóa và phân ly do sự bắn phá của các hạt năng lượng cao, tạo ra các hạt hoạt tính như ion và các gen hoạt tính. Các hạt hoạt tính được kích hoạt bởi plasma có thể tham gia vào quá trình trùng hợp plasma tại giao diện giữa pha khí và pha rắn. Monome là nguồn tiền chất cho quá trình trùng hợp plasma, và khí phản ứng đầu vào cũng như monome phải có độ tinh khiết nhất định.

(3) Lựa chọn nguồn điện kích thích

Có thể tạo ra plasma bằng cách sử dụng nguồn điện một chiều (DC), tần số cao, tần số vô tuyến (RF) hoặc vi sóng để cung cấp môi trường plasma cho quá trình trùng hợp. Việc lựa chọn nguồn điện được xác định dựa trên các yêu cầu về cấu trúc và hiệu năng của polyme.

(4) Lựa chọn chế độ xả

Đối với các yêu cầu về polymer, quá trình trùng hợp plasma có thể lựa chọn hai chế độ phóng điện: phóng điện liên tục hoặc phóng điện xung.

(5) Lựa chọn thông số xả

Khi thực hiện trùng hợp plasma, cần xem xét các thông số phóng điện từ các thông số plasma, tính chất của polymer và yêu cầu về cấu trúc. Độ lớn của công suất được áp dụng trong quá trình trùng hợp được xác định bởi thể tích buồng chân không, kích thước điện cực, tốc độ và cấu trúc dòng chảy của monome, tốc độ trùng hợp, và cấu trúc cũng như hiệu suất của polymer. Ví dụ, nếu thể tích buồng phản ứng là 1L và sử dụng phương pháp trùng hợp plasma tần số vô tuyến (RF), công suất phóng điện sẽ nằm trong khoảng 10~30W. Trong điều kiện như vậy, plasma được tạo ra có thể tập hợp lại để tạo thành một lớp màng mỏng trên bề mặt của vật cần trùng hợp. Tốc độ tăng trưởng của màng trùng hợp plasma thay đổi tùy thuộc vào nguồn điện, loại monome và tốc độ dòng chảy, và các điều kiện xử lý. Nói chung, tốc độ tăng trưởng là 100nm/phút đến 1µm/phút.

(6) Đo lường thông số trong quá trình trùng hợp plasma

Các thông số plasma và thông số quy trình cần đo trong quá trình trùng hợp plasma bao gồm: điện áp phóng điện, dòng điện phóng điện, tần số phóng điện, nhiệt độ electron, mật độ, loại và nồng độ nhóm phản ứng, v.v.

Bài viết này được phát hành bởi Công ty Công nghệ Zhenhua Quảng Đông, mộtnhà sản xuất máy phủ quang học.