在大气压非热等离子体放电中，硅氧烷的分解与聚集现象

《Plasma Processes and Polymers》：Siloxane Decomposition and Clustering in Atmospheric Pressure Non-Thermal Plasma Discharge

　　

摘要

本研究探讨了在常压介质阻挡放电（DBD）条件下，使用含有约150 ppm HMDSO的He/HMDSO混合物时，六甲基二硅氧烷[HMDSO, (CH₃)₃SiOSi(CH₃)₃]的等离子体辅助分解和气相聚合过程。通过高分辨率分子束质谱技术分析了等离子体生成的物种，从而能够详细识别反应中间体和低聚产物。等离子体功率在0.5至15 W之间变化，以研究其对碎片化和聚集动力学的影响。功率的增加显著促进了更高质量物种的形成，观察到C₂H₆SiO (CH₃SiOCH₃)单元的质量增加了74.019 amu。这些观察结果表明，存在逐步的气相聚集过程，形成了聚二甲基硅氧烷（PDMS）的基本构建单元。在较低功率下，质量增长受到抑制，而含有硅的小片段（如SiH₃O、CH₅Si）和碳氢基团（CH、CH₂、CH₃、C₂H₅）占主导地位。在较高功率下，主要检测到稳定的碳氢化合物（如CH₄、C₂H₂、C₂H₄和C₂H₆），这反映了碎片化和重组途径的增强。一个包含二甲基氧硅烷（CH₃SiOCH₃）简化四步聚合序列的化学动力学模型，能够再现实验观察到的低聚物增长趋势。实验与建模相结合的方法，为常压条件下等离子体诱导的前体重构和PDMS形成的早期阶段提供了机制上的见解。

利益冲突

作者声明没有利益冲突。

数据可用性声明

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