電暈放電用于聚烯烴材料表面功能化的研究

研究電暈放電作用對聚烯烴薄膜表面形態(tài)，化學(xué)結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響，探索在聚烯烴表面引入足夠的活性點而力學(xué)性能基本保持不便的電暈放電處理工藝，研究電暈放電引發(fā)表面接枝聚合反應(yīng)條件和反應(yīng)機理，為合理選擇電暈接枝聚合條件提供理論依據(jù)和實驗數(shù)據(jù)，為制備聚烯烴功能材料提供新途徑。

電暈放電的特征是伴有“嘶嘶”的響聲，有時有微弱的輝光；當導(dǎo)體上有曲率半徑很小的尖端存在時，則發(fā)生電暈放電。電暈放電可能指向其他物體也可能不指向某一特定方向。電暈放電時，尖端附近的場強很強，尖端附近氣體被電離，電荷可以離開導(dǎo)體；而遠離尖端處場強急劇減弱，電離不完全，因而只能建立起微小的電流。電暈放電的特征是伴有“嘶嘶”的響聲，有時有微弱的輝光。電暈放電可以是連續(xù)放電，也可以是不連續(xù)的脈沖放電。電暈放電的能量密度遠小于火花放電的能量密度。在某些情況下，如果升高尖端導(dǎo)體的電位，電暈會發(fā)展成為通向另一物體的火花。

形成電暈所需電場不均勻的程度與氣體的種類有很大關(guān)系。在負電性的氣體中，當電極為球一平面、電極間隙為球半徑時，產(chǎn)生電暈放電。相反，若氣體為非負電性氣體時，則不產(chǎn)生電暈放電。

電暈放電的極性決定于具有小曲率半徑電極的極性。如果曲率半徑小的電極帶正電位，則發(fā)生正電暈放電，反之發(fā)生負電暈放電。此外，按提供的電壓類型也可將電暈放電分為直流電暈、交流電暈和高頻電暈。按出現(xiàn)電暈電極的數(shù)目分為單極電暈、雙極電暈和多極電暈。

（1）電力系統(tǒng)中的高壓及超高壓輸電線路導(dǎo)線上發(fā)生電暈，會引起電暈功率損失、無線電干擾、電視干擾以及噪聲干擾。進行線路設(shè)計時，應(yīng)選擇足夠的導(dǎo)線截面積，或采用分裂導(dǎo)線降低導(dǎo)線表面電場的方式，以避免發(fā)生電暈。對于高電壓電氣設(shè)備，發(fā)生電暈放電會逐漸破壞設(shè)備絕緣性能。電暈放電的空間電荷在一定條件下又有提高間隙擊穿強度的作用。當線路出現(xiàn)雷電或操作過電壓時，因電暈損失而能削弱過電壓幅值。

（2）利用電暈放電可以進行靜電除塵、污水處理、空氣凈化等。

（3）地面上的樹木等尖端物體在大地電場作用下的電暈放電是參與大氣電平衡的重要環(huán)節(jié)。

（4）海洋表面濺射水滴上出現(xiàn)的電暈放電可促進海洋中有機物的生成，還可能是地球遠古大氣中生物前合成氨基酸的有效放電形式之一。

（5）電暈放電的能量可通過光輻射、中性分子流和離子流而作用于材料表面，這些能量的作用是材料表面改性的根本原因。電暈放電過程及在高分子材料表面的作用如圖1：電暈放電過程及在高分子材料表面的作用圖所示。

電暈放電處理(又稱電火花處理)是將2～100kV、2～10kHz的高壓高頻施加于放電電極上．以產(chǎn)生大量的等離子氣體臭氧，其與高分子材料表面分子直接或間接作用，使高分子材料表面分子鏈上產(chǎn)生羰基和含氮基團等極性基團，表面張力明顯提高，而強烈的離子沖擊會使高分子材料表面粗化，去油污、水汽和塵垢等。這些作用協(xié)同的結(jié)果導(dǎo)致高分子材料表面的黏附性明顯改善，實現(xiàn)高分子材料表面預(yù)處理的目的。

電暈處理具有處理時間短、速度快、操作簡單、控制容易等優(yōu)點，因此目前已廣泛應(yīng)用于高分子材料薄膜印刷、復(fù)合和黏接前的表面預(yù)處理。但是電暈處理后的效果不穩(wěn)定，因此處理后最好當即印刷、復(fù)合、黏接。

影響電暈處理效果的因素有處理電壓、頻率、電極間距、處理時間及溫度、印刷性和黏接力隨時間的增加而提高，隨溫度升高而提高。實際操作中．通過采取降低牽引速率、趁熱處理等方法，以改善效果。