专利名称：：用于等离子化学表面改性的方法
技术领域：
：本发明涉及一种用于对材料和物品进行等离子化学表面改性的方法，具体的说，本发明涉及在等离子体作为协同手段的条件下、注入含有阻燃剂的溶液，以制造出多孔的材料比如纤维、皮革、木材、发泡聚合体以及由它们制备的抗点燃耐火物品。因此，本发明可用于电影院、戏院和电视台中的舞台设备；住宅、公共建筑和办公室建筑、大会堂、饭馆、迪斯科舞厅、宾馆的内部结构和家具；以及运输设备比如飞机、轮船、机动车辆和火车内部结构的防火保护。技术背景在本领域屮，已知通过在高压釜的压力条件下注入被称为阻燃剂的含有机和无机化合物的溶液；或通过浸渍、浇铸、利用涂覆辊或刷子涂覆所述阻燃剂溶液；或在压力条件下溅射所述阻燃剂溶液从而赋予材料抗点燃耐火性。对于基于含磷和氮化合物的阻燃剂并且用于不同工件的注入工艺的多种常用产品而言，可以提及的例如有'D.R.Th.B6hme，-ChemFabrikGmbH&Co.Geretstried(德国)公司的FIREX(基于有机和无机盐)、FIREXWZA(基于改性的多磷酸铵溶液)；Sandoz(瑞士)的SandozFR1030(磷腈氯化物、二-溴新壬二醇和丙烯酸乳胶)；Toybocompany(日本)的TaionTPDV和TaionTPD-100[基于四双-羟甲基-氯化膦(THPC),尿素和三聚氰胺];'ChemonieIndustries(USA)，的'Pyron650P，;以及'Mobil(USA)，的'Antiblaze，等。这些方法和溶液的缺点是，由于其差的效力和可靠性，它们赋予聚合体、木材和纤维多孔材料及制品的抗点燃耐火性受到了限制。在湿度急剧变化的条件下、在清洁或洗涤工艺过程中，发现存在阻燃剂的迁移，这样的事实会导致在进一步的使用过程中其部分或全部失效。例如，在湿度急剧变化的条件下，通过溅射对木制品进行注入处理后，发现微孔结构的外侧和内部深处存在明显的迁移。利用本领域的已知方法、例如在高压釜的压力条件下对材料进行深度注入，可以抑制内部深处的迁移。但是，在对地毯和纺织品进行一定次数的洗涤之后，外侧迁移依旧存在，并且其防火可靠性或多或少会有所降低，而且材料可能会完全丧失它们曾经所具有的性能，其程度取决于所使用的材料和溶液。可赋予抗点燃性和耐燃烧扩散性的这些方法的另一个缺点是用户在"现场"使用这些方法时其适用性受到了限制，即，对于已经制成的物品(地板、窗帘、地毯、编织物)而言，不可能在其使用场所对其进行直接处理。例如，利用注入溶液对巳经使用的木制地板、由木材制成的结构件或毛毯进行"现场"处理时，溅射是唯一可行的方式，它是所使用的注入方式中最常规的一种，但是，在制品的迁移方而的可靠性较低。尽管利用高压釜的注入是可靠性最高的-种方法，但是，其技术和工艺复杂，并且很难用于"现场"方法，尤其是对于大尺寸的物品而言更如此。基于含磷和含氮化合物的制品在本领域是已知的，根据BGP33508(1994)，由于其在制品或材料表面具有好的固定性，从而通过浸渍、在大气压和室温条件下浇铸成溅射，町赋予聚合体、木材、皮革和ff维制品抗点燃和耐火性。尽管通过溅射、饶铸成浸渍进行注入之后、具有相对高水平的固定性，但是，用于提供抗点燃和耐火性的本领域已知溶液组成的主要缺点仍在于其较差的性能。寻求的溶液应当可以激活所处理的聚合体、木材和纤维制品的表面，从而在注入材料之后，赋予耐火性的物质可以被固定在材料体积内或表面匕这样会明显增加用于制品和材料的注入方法之效率和可靠性。用于对聚合体材料和制品比如箔片、膜和产品、纺织或无纺纤维以及纺粘布进行表面激活的非破坏性等离子体化学方法是本领域已知的，根据USP5403453(1995)和与其相关的USP5456972(1995)，利用大气压下(在空气、氩气和氦气中)的辉光放电等离子体(OAUGD等离子体)，目的是改变它们的表面状况，即，通过改变它们的亲液-疏液平衡，来改变木材或制品表面的湿度。该技术并非意欲用于木材和木制品的注入。在大气压下利用辉光放电的申请得到了保护，它代表在近大气压的条件下的另一种阻挡层放电(latm;1.03at;760mmMC或760Torr;1.01，105Pa;1.01巴)，其中，在面对面平行排列的两个板电极之间稳定地燃烧，所述两个板电极被介电阻挡层隔开，该介电层在所述两个板电极之间形成了工作间隙，当在所述板电极上施加射频范围为l一100kHz的l-5kV电压(实际值)时，该工作间隙中产生了等离子场。通过UV—辐射以及在等离子体场中产生组成不同的化学活性颗粒，等离子体直接作用于被处理表面之上。因此，等离子体化学处理(清洁，化学激活或官能化，蚀刻和镀覆)成为低温(冷)大气等离子体技术的主要特征。从而需要昂贵真空技术系统、并且以低压辉光放电大气等离子体化学技术为特征的需求不复存在。本领域己知甩于对木制品进行表面等离子体改性的方法(EP1233854Bl，2004或DE199577775，1999)，它依次包括以下步骤将电极板与待改性的木制品之表面对置；在该电极与待改性的木制品之间设置介电层或阻挡层；在电极与待改性的木制品上(其表面作为反电极)交替施加频率大于600Hz的高电压，从而在大气压下在电极板与木制品表面之间提供阻挡层放电。利用在大气压下放电从而对木制品表面进行改性的方法，可以允许对大尺寸的木制品进行一个表面接一个表面的连续处理。对木制品(已经或未涂覆有底漆或清漆)进行等离子体化学处理的目的是表面清洁、粘合以及清漆层的涂覆、上油漆、漂白和保护。该技术并非打算用于木材以及木制材料的注入。该方法的主要不足之处在于没有导电性(导体或半导体)的物品不能进行等离子体处理，S卩，该方法仅适用于木材和木制品。该方法的另一个缺点是，它需要相对很高的电压和频率(大于600Hz)，从而在距待处理表面25mm的距离处、实现大气压下的阻挡层放电。所述用于对材料进行改性、从而赋予材料以及由该材料制成的物品抗点燃性和耐燃烧扩散性的等离子体化学技术的主要缺陷在于注入与等离子体表面激活的结果(主要是被处理表面的改性或获得的离子活性结果)不相符，它实质上会影响材料的毛细活性，进而影响注入效果。在这些情况下，表面的等离子体化学激活以及其后的注入工艺没有以整体技术工艺的形式被公开。通常情况下人们必须寻求这样的技术对已有技术而言其在特定的质量指标方面提供了实质上的改变，.并且其可以满足用户的改变需求。在这种情况下，表面等离子体改进应该在各种几何体和尺寸的物品上得以有效地实施，这对于所有使用大气压下放电的技术而言都是一个挑战。高的离子和电子浓度对于大气压下的德拜半径而言是非常好的技术优势，因此，电极之间的等离子体场为小间隔。上述等离子体化学技术的主要缺点在于不可能处理体积和尺寸大的物品。"现场"处理的问题被简单地忽略的原因是，工作的等离子体场的最大尺寸是15-20mm。随着等离子体敷涂器的研究进展，通过置于介电金属或绝缘金属表面的绝缘电极，实现了等离子体层的形成，所述绝缘电极由极性交替的独立条状物构成。置于交替的条状物上的绝缘体起到阻挡层的作用。因此，被两个介电陷阱(trap)隔开的每两个相邻金属条之间产生了放电辉光(参见USP5938854,1999)。但是，与此同时，环绕整个体积的电极依旧被置于其中一个电极的电位之下。另一个优选实施方式也得到了保护，其中陷阱不仅被外部电极所包围，而且也被一个金属接地屏蔽所环绕。发生器具有一个输入绕组，该输入绕组被连接于地面的中心点一分为二。第二电极被对称的供应给接地屏蔽。等离子体依旧被限制在产生它的电极之间。其原因在于这些等离子体化学激活表面的方法需要将被处理工件完全"浸渍"在等离子体中，这样限制了它们在处理箔片、层叠物、纺织物和无纺纤维制品(即，厚度达到15—20mm的薄而平的工件)中的应用。二极管敷涂器在本领域是已知的，它在环境大气压下产生辉光放电等离子体平面层，其中，两个电极紧密地环绕着介电阱，其中的一个电极由独立的条状物(区域)组成。等离子层(或涂层)形成于两个相邻的条状物之间的间隙中，它取决于条状物之间的宽度以及它们之间的间隙；等离子层致密的覆盖了复合电极整个表面。它们是第一种可以使等离子体从产生它们的电极系统中射出的技术装置。但是这些等离子体阻挡层没有用于对材料表面进行改性，而是被用于航空领域以及新型泵系统的设计，参见USP6200539，2001。'PlasmaTreatNorthAmericaIncZ公司的技术装置在本领域是已知的。该产品的商标是'Flume'，并且打算利用零电位火焰状的喷嘴使该产品用于对表面进行等离子体化学处理。本领域已知另一种用于对表面进行等离子体化学处理的设备。它被用于通过冷等离子体喷嘴系统在大气压下进行激活、清洁、蚀刻和镀层。这些包括'Atomflo'和<PlasmaFlowSystems'类型的功率为100—600W的等离子休射频(RF)技术系统，在市场上山'SurfuxTechnologies'(USA)公司提供。它们是利用直径为O25mm或(D50mm的圆喷嘴制成的，也有宽度为25mm方形喷嘴样品。德国'ArcotecGmbH，公司也是基于射频(RF)电晕放电的低温等离子体技术装置"Arcojet"以及"Arcospot"的制造商。这些等离子体技术和技术设备的根本缺陷在于小的喷嘴尺寸和火焰状等离子体喷嘴主要只适用于小面积和小尺寸工件，这使它们的应用限制在电子工业和微
技术领域：
。当处理较大的面积时，为了实现必要的宽度，需要设置多个装置。这涉及相对大容量和髙复杂性的固定工业体系。尽管冷等离子体喷射具有技术优势，但是，依旧不能提供可"现场"进行表面处理的较大容量技术设备。考虑到上述的技术方法，本发明的目的是提供一种等离子体化学改性方法，特别是赋予聚合物、皮革、木材、纤维材料以及工件抗点燃性和耐燃烧扩散性的方法。该方法可以通过浸渍、浇铸、利用涂覆辊或刷子涂覆或在大气压和室温下溅射，将含有阻燃剂(磷和氮的有机和无机化合物)的水溶液注入工件表面，来对其进行高效和可靠的改性。本发明的方法可以提供最好的涂布、注入和产品固定性(在干燥后)，并且可以使得材料或工件的抗点燃性和耐燃烧扩散性稳定且有所提高。本发明用于对塑料、皮革、木材和纤维工件进行改性方法、可以用于"现场"处理大尺寸工件或一个接一个的对工件表面进行所谓的单面处理。
发明内容通过用于多孔材料和工件的等离子化学表面改性的方法解决了本发明的技术问题，具体的说，该方法可以提供抗点燃性和耐燃烧扩散性，它包括以高压釜中的高压注入方式、或通过浸渍、浇铸、利用涂覆辊或刷子涂覆或溅射进行注入的方式，在低压或高压和室温条件注入基于含磷和含氮化合物的阻燃剂水溶液，并且进一步在室温下进行干燥，其特征在于，在对材料和工件的表面进行注入之前，在环境压力下、利用介电阻挡层(辉光)放电产生的非平衡冷等离子休处理对表面进行处理达3-300秒的时间段，该等离子体是由l-3kV的电压以及50Hz-100Kz的频率产生的。根据该方法的优选实施方式，在环境压力下、利用非平衡冷等离子体处理之后、在利用含有阻燃剂的水溶液对材料进行注入之前，依据材料本身的特性而定，待处iffi表面应在空气中环境压力的室温下保持5-150分钟。用-r注入的水溶液含有含磷和含氮的化合物，从而使得在本发明方法的--个优选实施方式中，待处理的表面事先在辉光放电非平衡空气等离子体中进行激活。根据本发明方法的一个优选实施方式，表面等离子体处理是这样实施的将一个电极与工件的两个待处理表而中的一个对置；在被处理表面的一侧，介电层或阻挡层被紧靠在该电极上；第二多孔电极被放置在介电阻挡层和工件的待处现表面之间；直接将第三电极放置在第二被处理表面上，从而使得被处理工件起到了第二介电阻挡层(如果工件是介电体)、半导体阻挡层(如果工件是半导体)或部分第三电极(如果工件是导电体)的作用；施力[L频率等于或高于50Hz高交流电压，第一电极与高电压电源的"高电压"端极电连接，第三电极直接与电源的地电极电连接，从而在两个电极之间、准确地说在待处理工件两侧的间隙中在介电阻挡层和待处理工件的第一表面之间，以及在第三电极和待处理工件的第二表面之间被点燃并且产生主要的阻挡层放电；第二电极通过反应元件、即电容器或反应器串联于电源的地电极，从而在电极之间形成的间隙中产生点燃相位移，并且使介电阻挡层和多孔电极之间的表面产生协同性的阻挡层放电；在电极、阻挡层和工件之间形成的间隙中，在压力下吹入等离子体用维持气体，从而使得等离子体中形成的化学活性颗粒与待处理表面接触。根据本发明方法的一个优选实施方式，直接将第二电极或多孔电极放置在介电层或阻挡层表面上，从而减少了尺寸并且简化了工艺。根据本发明方法的另一个优选实施方式，如果工件是导电体或半导体，例如木材，工件本身则起到了第三电极的作用，它直接电连接于电源的地电极，从而对工件的单侧进行处理或通过一个接一个地处理表面来使工件表面活化。根据本发明方法的另一个优选实施方式，第三电极是多孔的，并且放置在第二电极和工件的待处理表面之间，所述第二电极和工件的待处理表面之间的间距为25-30mm，从而对火尺寸工件和大的表面区域进行单侧处理。根据本发明方法的另一-个优选实施方式，第一电极和介电阻挡层构成了沿轴向的棱形或岡柱形的闭曲面，第二平面或圆柱形电极连接于该闭曲面；在将高交流电压施加至电极之后，由气体配送室将等离子体维持气体提供至工作二室，从而在阻挡层表面和工件表面之间导致直接形成了所施加的等离子体喷射系统或主介电阻挡层的辉光放电。研发出的另一个实施方式中，具有高导电率的工件作为第三电极。根据本发明方法的另一个优选实施方式，第二和第三电极被放入工作室，从而实施了等离子体喷射系统的非直接施加。此时，被处理表面不是电极系统的一部分或不在其范围内。由电极释放出的等离子体射流作用在该表面上。根据本发明方法的另一个优选实施方式，利用非离子型注入液来实施注入工艺，该溶液含有具有离子活性且质量大于30%的干物质(含氮或含磷的阻燃剂或退热剂)。一旦核实或获得(或增加)作为等离子体激活结果的表面离子活性，则在实施注入之前，可通过加入非离子型、阴离子型和阳离子型来按照需要改变离子活性。S卩，如果表面活性已经变成阳离子交换活性，则利用阴离子活性的注入液来实施该注入；如果表面活性已经变成阴离子活性，则利用阳离子活性的注入液来实施该注入；或者是，如果发现被处理表面既有阴离子交换活性又有阳离子交换活性，则可以实施联合等离子体协同的注入工艺。根据本发明该方法的一个优选卖施方式，利用离子型染料测试液，即阳离子交换型的0.8-1.6质量％亚甲基蓝(噻嗪碱性染料)水或醇溶液、以及阴离子交换型的0.8-1.6质量％甲基橙水溶液，通过检测测试液滴在所研究表面上时的直径变化来评估被处理表面获得(或增加)的离子活性是阳离子型或阴离子型。由此通过在平衡条件下，在单位时间内将更多的干物质引入工件的被处理表面，从而最大效率地实施等离子体协同的注入工艺。其与上述等离子体化学改性方法的区别在于，其具有改进的工艺、实用性、广泛性、可靠性并且见效快。它可以应用在工业中，并且不论被处理工件的尺寸是多大，都可以容易地"现场"处理客户所要求的处理表面。在所公开的表面改性方法中，对表面进行的等离子体化学处理是在室温和环境压力下的阻挡层非平衡放电等离子体中进行的，从而通过浸渍、浇铸、溅射或利用涂覆辊或刷子涂覆，注入和涂布含有磷和氮阻燃剂的保护溶液的工艺得到了良好的质.墨:。初始等离子体化学处理的结果是在被保护表面上形成了化学活性中心，在之后的注入过程中，产生的化学键可以使得含磷和含氮化合物固定在涂布的表面上或被引入其空隙中。该方法甚至使基于木材、皮革、纺织纤维或无纺纤维的多孔材料的毛细活性明显增加，另一方面，这是提高防火效率和可靠性的一个前提。由于该表面改性方法是在室温和环境压力下、在介电阻挡层非平衡放电等离子体中进行的等离子体化学表面处理，所以可通过浸渍、浇铸、溅射或利用涂覆辊或刷子涂覆含有磷和氮阻燃剂的保护溶液，得到良好质量的注入和涂布工艺。说明书所给出的附图中表示在通过浸渍、溅射或利用涂覆辊涂覆溶液之前，对由木材、皮革、聚合物和纤维制成的多孔工件表面进行等离子体化学改性方法的一个优选实施方式，其中图l表示对工件进行双侧等离子体化学处理的方法示意图，其中，利用三极管接通的等离子体系统实施该方法，并且在压力下将等离子气体引入电极之间；图2表示对工件进行双侧等离子体化学处理方法的实施方式示意图，其中，利用三极管接通的等离子体系统实施该方法，电极系统连接于电源,并且其中多孔的第二电极正好被放置在介电层或阻挡层的表面上。图3表示对工件一侧进行等离子体化学处理方法的示意图，其中，利用三极管断开的等离子体系统实施该方法，而且，工件起到第三电极的作用。图4表示对工件一侧进行双侧等离子体化学处理方法的示意图，其中，利用三极管断开的等离子体系统实施该方法，而且第三电极被放置在第二电极和工件被处理表面之间。图5表示对工件进行双侧等离子体化学处理方法的示意图，其中，利用三极管接通的直接等离子体喷射系统实施该方法，在介电阻挡层的表面和工件的被处理表面之间、以及第二被处理表面以及第三电极之间产生主要的阻挡层辉光放电。图6表示对工件一侧进行等离子体化学处理方法的示意图，其中，利用三极管断开的等离子体系统实施该方法，而且，工件起到第三电极的作用。图7表示对工件一侧进行等离子体化学处理技术的示意图，其中，利用三极管断开的等离子体系统实施该方法，并且第二电极和第三电极被放置在工作室内。具体实施方式根据图l所示的技术，对表面进行的等离子体处理是这样实施的电极板1相对于工件2的被处理表面之一2-1被平行设置，在被处理表面2-1的一侧，阻挡层3的介电层紧靠在电极1上；在介电阻挡层3的表面和被处理表面2-l之间，放置第二多孔电极4，并且第三电极板5直接被放置在第二被处理表面2-2上。被处斑工件2起到了第二介电阻挡层(如果工件是介电体)、半导体阻挡层(如果工件是半导体)或部分第三电极(如果工件是导电体)的作用。将频率为50Hz(或更高)的高交流电压施加于电极1、4和5，将电极1电连接于电源6的高电压接线柱，将电极5电连接于高电压电源6的接地极，从而在两个电极1和5之间、尤其是工件2两侧的空气间隙之间(即介电阻挡层3和被处理表面2-1之间)以及电极5和被处理表面2-2之间点燃并且产生主要的介电阻挡层放电。电极4通过反应元件7(串联的电容器或反应器)与电源6的地电极电连接，从而产生点燃相位移，并且在介电阻挡层3和多孔电极4的表面之间产生辅助性的第二阻挡层放电。在电极l、4和5、阻挡层3和工件2之间形成的间隙中，在压力下吹入等离子体用维持气体(空气)，从而使得等离子体中形成的化学活性颗粒能够与待处理表面2-1和2-2接触。随着工件2的移动，通过同时辉光放电的两束等离子体，两个表面2-l和2-2都被均匀地处理。点燃和辉光放电二者相结合，从而可在较低的电压下(相对于12-13kV而言，其约为8-9kV，频率为50Hz)使得电极4和待处理表面2-1之间约25mm的工作间隙屮产生辉光。在30kHz的频率下，该电压甚至更低一约6-7kV。根据图2所示的技术，通过直接在介电阻挡层3的表面上设置多孔电极4，来实施对工件2的表而2-1和2-2进行的等离子体处理。根据图3所示的技术，通过将本身是导体或半导体的工件2作为电极5，来实施对表面2-1的等离子体处理。工件2通过接触辊8与电源6的地电极电连接。根据图4所示的技术，通过将电极5移位并且将其设置在电极4和等离子体处理的表面之间、来实施对表面2-1的等离子体处理。从而使等离子体敷涂器被设置在工件2之外，并且允许一个接一个地连续处理其表面，与此同时它可以相对于敷涂器产生位移。在压力下将等离子体用维持气体提供至阻挡层放电空间内、从而可以使化学活性颗粒从等离子体空间中迁移出来，并且建立起它们与待处理表面2-1之间的化学活性接触。放电产生的UV辐射直接作用在待处理表面2-1上。根据图5所示的技术，电极1和介电阻挡层3构成了面向表面2-1的棱形或圆柱形闭曲面，由此来实施对表面2-l和2-2的等离子体处理。沿该有限空间的轴线设置有平面或圆柱形的第二电极4。板电极5依旧以一定的间距与被处理表面2-2平行。电极1电连接于高压电源6的"高电压"接线柱。电极4通过反应元件7(电容器或反应器)与电源6的地电极电连接，从而产生点燃相位移，并且在介电阻挡层3和多孔电极4的表面之间产生辅助性的阻挡层放电。电极5直接连接于输入电源6的接地极。在将高交流电压施加至电极l、4和5之后，由气体配送室10将等离子体维持气体(空气)提供至形成的工作室9，从而在空气中在环境压力下点燃并且产生阻挡层放电。根据图6所示的技术，通过将导体或半导体工件2直接电连接于高压电源6的地电极、g卩，工件2作为电极5，对工件2的表面2-1进行等离子体处理。根据图7所示的技术，通过将电极4和5放入工作室9，对工件2的表面2-1进行等离子体处理。为了安全起见，电极l、4和5的供电方式变化为亦为套管状的电极1直接电连接于高压电源6的地电极，基于电压的原因，通过反应元件7将电极4与高压电源6的地电极电连接，并且电极5直接电连接于高压电源6的卨压接线柱。在下文的实施例中，将描述用于对聚合物、木材和纤维工件或材料进行等离子体化学表面改性的方法、尤其是可提供不易耐燃烧特性的方法。实施例1根据该方法处理没有结节的松木样品，首先将样品在环境压力下辉光放电产生的空气等离子体中进行等离子体化学处理，该辉光放电是在6-10kV的电压以及6-10kHz的频率下产生的。在对样品进行15秒的冷等离子体处理之后，将其在户外放置约25分钟，并且在高压下将下表1中给出的特定组合物的水溶液喷射在其上。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>组合物1根据BG33508(1994)的HSI96松木平均质量损失率6.8%耐燃烧抗点燃并且耐燃烧扩散组合物1并且利附在10kV(RMS)和约10kHz的频率下产生的辉光放电对样品表面进行初始等离子体化学处理松木平均质量损失率4.5%耐燃烧FirexWZA松木平均质量损失率18%然后将样品放n在室温和常压下进行干燥。通过仅喷射被称为组合物1(HSI96)的相同组合物以及市售的阻燃剂溶液FirexWZA来制备对比样品。所有的分析都是在同等条件下根据BDS16359/86标准分析方法进行的。结果示于表l中。实施例2根据该方法处理棉/聚酯(70/30)构成的纤维样品，首先将样品在环境压力下辉光放电产生的空气等离子体中进行等离子体化学处理，该辉光放电是在6-10kV的电压以及6-10kHz的频率下产生的。在对样品进行15秒的该处理之后，将其在户外放置约25分钟，并且通过高压下喷射使其表面覆盖有特定组合物的水溶液。参见表2。然后将样品放置在室温和常压下进行干燥。通过仅喷射被称为组合物2(HSI96)的相同组合物以及市售的阻燃剂溶液Firex4160来制备对比样品。所有的分析都是在同等条件下根据BDSENISO6941标准分析方法进行的。结果示于表2中。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage17</column></row><table>实施例3根据该方法处理没有结节的松木样品，首先将样品在环境压力下辉光放电产生的空气等离子体中进行5秒种等离子体化学处理，该辉光放电是在6-10kV的电压以及6-10kHz的频率下产生的。在对样品进行该处理之后，将其在户外放置约15分钟，并且利用1.6质量％的亚甲基蓝阳离子活性染料的水溶液以及1.6质量％的甲基橙阴离子活性染料的水溶液进行测试，以核实经等离子体表面处理的表面以及对比样表面的离子活性。该测试表明，未处理表面既有强的阳离子活性，又有强的阴离子活性。在环境压力下进行等离子体处理之后，阳离子活性增加了，而阴离子活性改变较小。表3用于研究毛细活性的液滴测试结果液滴体积15nl(1510-3cm3)滴至木材的液滴的横向和纵向尺寸(腿)<table>tableseeoriginaldocumentpage18</column></row><table>溶液D:含有表面活性剂的非离子活性型iiis96溶液4/64/126/157/23由该数据可以制造出四种注入用溶液，该溶液是根据BG33508(1994)制造、以HIS-96为商品名出售的含氮和磷的非离子活性溶液溶液A是未改变的注入用溶液HIS-96;溶液B是以重量比为9:l添加阴离子型表面活性剂的注入用溶液HIS-96;溶液C是以重量比为9:l添加阳离子型表面活性剂的注入用溶液HIS-96;溶液D是以重量比为9:1添加非离子型表面活性剂的注入用溶液HIS-96。表3示出了被改性表面以及离子活性的结果。当将非离子型表面活性剂加入碱性非离子活性溶液HIS-96中时，木材表面的毛细活性大多会增加，或表面阳离子活性的增加可以成功地用于激活其毛细活性和注入工艺。实施例4根据该方法处理棉织物(Denim)样品，首先将样品在环境压力下辉光放电产生的空气等离子体中进行5秒钟的等离子体化学处連，该辉光放电是在6-10kV的电压以及6-10kHz的频率下产生的。在对样品进行等离子体处理之后，将其在户外放置约15分钟。也制备对比样，但是不对其进行等离子体处理。对比样表现出高的阳离子活性，即，基于亚甲基蓝时样品溶液很难通过纤维的毛细现象而被吸附水被分散，但是染料依旧存在于液滴的中心中。但是，阴离子活性的测试是正值。对于上述内容，利用实施例1的四种溶液来确定棉织物的毛细活性。结果示于表4中。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage19</column></row><table>示于表4中的结果说明，在等离子体改性之后，阳离子活性增加，该结果也可以由溶液B的结果来确汄。权利要求1、一种对多孔材料和工件进行等离子化学表面改性的方法，该方法可提供抗点燃性和耐燃烧扩散性，它包括以高压釜中的高压注入方式、在环境压力下通过浸渍进行的注入方式、通过浇铸进行的注入方式、利用涂覆辊或刷子涂覆而进行的注入方式、或通过溅射进行的注入方式，在低压或高压条件注入基于含磷和含氮化合物的阻燃剂水溶液，并且进一步在室温下进行干燥，其特征在于，在利用含有阻燃剂的溶液进行注入之前，利用介电阻挡层(辉光)放电的非平衡冷等离子体处理对表面处理3-300秒的时间，该等离子体是在环境压力下、由1-3kV的电压以及50Hz-100Kz的频率产生的。2、根据权利要求1的等离子化学表面改性的方法，其特征在于，在环境压力下利用非平衡冷等离子体对表面进行等离子化学处理之后、在利M有阻燃剂的水溶液对材料进行注入之前，将待处理表面置于空气介质的环境压力以及室温下保持5-150分钟。3、根据权利耍求1的等离子化学表面改性的方法，其特征在于，非平衡冷等离子体是空气等离子休。4、根据权利要求1的等离子化学表面改性的方法，其特征在于，表面等离子休处理是这样实施的将一个电极与工件的两个待处理表面中的一个对置；在被处理表面的一侧，介电层或阻挡层被紧靠在该电极上；第二多孔电极.被放置在—介电阻挡层和工件的待处理表面之间；直接将第三电极放置在第二被处理表面上，从而使得被处理工件起到了第二介电阻挡层(如果工件是介电体)、半导体阻挡层(如果工件是半导体)或部分第三电极(如果工件是导电体)的作用；施加高交流电压，第一电极与高电压电源的"高电压"端极电连接，第三电极直接与电源的地电极电连接，从而在两个电极之间、准确地说在待处理工件两侧的间隙屮在介电阻挡层和待处理工件的第一表面之间，以及在第三电极和待处理工件的第二表面之间被点燃并且产生主要的阻挡层放电；第二电极通过反应元件、即电容器或反应器串联于电源的地电极，从而在电极之间形成的间隙中产生点燃相位移，并且使介电阻挡层和多孔电极之间的表面产生协同性的阻挡层放电；在电极、阻挡层和工件之间形成的间隙中，在压力下吹入等离子体用维持气体，从而使得等离子体中形成的化学活性颗粒与待处理表面接触。5、根据权利要求4的等离子化学表面改性的方法，其特征在于，直接将第二电极或多孔电极放置在介电层或阻挡层表面上。6、根据权利要求4的等离子化学表面改性的方法，其特征在于，如果工件是导电体或半导体，则丄件本身则起到了第三电极的作用，它直接电连接于高压电源的地电极，从而对工件的单侧进行处理或通过一个接一个地处理表面来使工件表面活化。7、根据权利耍求4的等离子化学表面改性的方法，其特征在于，第三电极是多孔的，并且放暨在第二电极和工件的待处理表面之间，所述第二电极和工件的待处理表面之间的间距为25-30mm。8、根据权利要求4的等离子化学表面改性的方法，其特征在于，第一电极和介电阻挡,'芸构成了沿轴向的棱形或圆柱形的闭曲面，第二平面或圆柱形电极连接于该闭曲面；在将高交流电压施加辛:电极之后，由气体配送室将等离子体维持气休提供至形成的工作室，9、根据权利要求8的等离子化学表面改性的方法，其特征在于，工件作为第三电极。10、根据权利要求8的等离子化学表面改性的方法，其特征在于，第二和第三电极被放入工作室内。11、根据权利要求1的等离子化学表面改性的方法，其特征在于，利用非离子型注入液来实施注入工艺，该溶液含有具有离子活性且质量大于30%的千物质(含氮或含磷的阻燃剂或退热剂)，一旦核实或获得(或增加)作为等离子休激活结果的表面离子活性，则在实施注入之前，可通过加入非离子型、阴离子型和阳离子型表面活性剂来按照需要改变离子活性，即，如果表面活性已经变成阳离子交换活性，则利用具有阴离子活性的注入液来实施该注入；如果表面活性已经变成阴离子活性，则利用阳离子活性的注入液来实施该注入；或者是，如果发现被处理表面既有阴离子交换活性又有阳离子交换活性，则可以利用非离子型注入液实施等离子体注入工艺。12、根据权利要求1的等离子化学表面改性的方法，其特征在于，利用离子型染料测试液，即阳离子交换型的0.8-1.6质量％的亚甲基蓝(噻嗪碱性染料)水或醇溶液、以及阴离子交换型的0.8-1.6质量％甲基橙水溶液，通过检测测试液滴在所研究表面上时的直径变化来评估被处理表面获得(或增加)的离子活性是阳离子型或阴离子型。全文摘要本发明涉及一种对材料和物品进行等离子化学表面改性的方法，具体的说，在离子体作为协同手段的条件下，利用含有阻燃剂的溶液进行注入，以制造出多孔材料。通过用于多孔材料和工件的等离子化学表面改性方法，可以提供抗点燃性和耐燃烧扩散性，从而解决了本发明的技术问题，它包括在高压釜中进行高压注入，并且进一步在室温下进行干燥，其特征在于，在对材料和工件表面进行注入之前，在环境压力下、利用辉光放电的非平衡冷等离子体对表面处理3-300秒的时间，该等离子体是由1-3kV的电压以及50Hz-100Kz的频率产生的。文档编号H05H1/24GK101273670SQ200680021525公开日2008年9月24日申请日期2006年6月1日优先权日2005年6月14日发明者彼得·丹切夫·迪内夫,莉迪娅·格奥尔吉耶娃·科斯托娃申请人:彼得·丹切夫·迪内夫;莉迪娅·格奥尔吉耶娃·科斯托娃