一种增强型塑料光纤及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种增强型塑料光纤及其制备方法，通过在塑料光纤上包覆石墨烯层，利用石墨烯的高导热能力及石墨烯层致密的包覆作用而提高塑料光纤的耐热能力。同时本发明专利技术提出了制备石墨烯层包覆塑料光纤的方法。即将能够快速加热的微波技术与石墨烯衍生物的微波吸收特性结合，同时结合石墨烯的高导热能力及石墨烯层的热量易于被快速交换转移的特性，使得塑料光纤表面涂布的石墨烯衍生物能够快速、低能耗地转化为石墨烯，从而有助于塑料光纤及石墨烯材料更好地服务社会。

Reinforced plastic optical fiber and preparation method thereof

The invention discloses a reinforced plastic optical fiber and its preparation method, by coating graphene layer in plastic optical fiber, plastic optical fiber and improve the heat resistance of the coating effect of high conductivity and dense layer of graphene graphene. At the same time, the invention provides a method for preparing a graphene coating plastic optical fiber. Is to combine microwave technology and graphene derivatives rapid heating absorption characteristics, combined with the high thermal conductivity of graphene and graphene layer of the heat transfer characteristic is easy to rapid exchange, the graphene derivatives of plastic optical fiber surface coating can be fast, low energy consumption into graphene, which contributes to the plastic optical fiber and graphene materials to better serve the community.

【技术实现步骤摘要】
一种增强型塑料光纤及其制备方法
本专利技术属于通讯领域，涉及一种增强型塑料光纤即通过包覆具有良好导热能力及封闭能力的石墨烯层而提高塑料光纤的耐温特性及抗衰减性能。本专利技术同时提供了石墨烯层包覆塑料光纤的制备方法。
技术介绍
随着Internet数据通信、视频点播、可视电话、电视会议等多媒体业务的迅速扩大，对物理网络的宽带化、高速化提出了更高的要求，光纤到户和光纤到桌面的传输网络逐步取代现有的光电混合形式成为最理想的传输网络。在全光交换网络中，利用塑料光纤(plasticopticalfiber，POF)结合石英光纤铺设入户光纤通信网络技术的研究成为光纤通信技术研究的一个热点。塑料光纤在高速短距离通信传输中在成本方面与对称电缆相当，在100m范围内传输带宽可达数GHz，且具有易连接、可挠性好、易于弯曲等优势。利用通信用POF配合石英光纤，在FTTH的末端(家庭综合布线)将发挥效用，可以解决“最后几百米”的接入难题。目前，全社会倡导低碳建设，使用更加环保的塑料光纤，相对五类线等铜缆产品，也更具竞争力。随着全球范围内宽带建设的进一步提速，光纤到户(FTTH)市场前景广阔，塑料光纤将是最适合的技术手段之一。通过塑料光纤，可实现智能家电(家用PC、HDTV、电话、数字成像设备、家庭安全设备、空调、冰箱、音响系统、厨用电器等)的联网，达到家庭自动化和远程控制管理，提高生活质量；通过塑料光纤，可实现办公设备的联网，如计算机联网可以实现计算机并行处理，办公设备间数据的高速传输可大大提高工作效率，实现远程办公等。然而目前在实际应用中塑料光纤耐热性的提高及损耗的降低是其进一步推广应用的最大障碍，也是该领域的研究热点。目前人们通过不断开发探索已经获得了耐温可达120摄氏度的塑料光纤，其耐热性能的进一步提高还需要人们的继续努力。而塑料光纤损耗一方面与其材料结构如碳-氢键特点相关，另外一方面则与其机械损耗相关。人们开发了梯度氟塑料光纤以降低结构相关的损耗，但是对于机械损耗的降低措施目前人们还在研究之中。事实上，人们的研究发现石英光纤表面涂布碳能够利用碳素的致密膜层，使光纤表面与外界隔离，从而改善光纤的机械疲劳损耗和氢分子的损耗。然而碳涂层往往需要高温操作，因此目前仅适用于耐高温的石英光纤，而无法用于损耗更严重也更迫切需要降低的塑料光纤。因此人们还需要开发新的技术以使得塑料光纤在提高耐热性能和降低机械损耗等方面取得进展。为此本申请在国际上首次提出在塑料光纤上涂布石墨烯层从而利用石墨烯高的导热性能以提高塑料光纤的耐热性能，从而促进塑料光纤更好地服务社会。为此本申请还提出了石墨烯层包覆塑料光纤的制备方法即先在塑料光纤上涂布石墨烯衍生物层形成复合塑料光纤，然后在非氧化气氛中复合塑料光纤以设定速度运动通过微波加热区利用石墨烯衍生物的微波吸收能力用微波在限定的短时间内快速加热处理石墨烯衍生物层，然后快速冷却，从而获得石墨烯层包覆的塑料光纤。本申请的应用将有助于塑料光纤在社会上更好地推广应用。
技术实现思路
技术问题：本专利技术的目的是提供一种增强型塑料光纤及其制备方法，通过在塑料光纤上包覆石墨烯层，利用石墨烯的高导热能力及石墨烯层致密的包覆作用而提高塑料光纤的耐热能力及降低机械损耗的能力。同时该申请提出了制备石墨烯层包覆塑料光纤的方法。本专利技术的应用将有助于塑料光纤和石墨烯材料更好地服务社会。技术方案：本专利技术的一种增强型塑料光纤，塑料光纤表面包覆石墨烯层。所述石墨烯层中碳含量大于90％。本专利技术是一种增强型塑料光纤的制备方法，所述塑料光纤表面包覆石墨烯层通过如下方法实现：首先配制石墨烯衍生物溶液，然后将石墨烯衍生物溶液涂布在选定的塑料光纤表面形成复合塑料光纤，随后在设定气氛下使得复合塑料光纤以设定速度运动通过微波加热区并使得其表面石墨烯衍生物被微波加热处理，随后复合塑料光纤离开微波加热区并被冷却,然后进行挤压处理即可获得表面包覆有石墨烯层的复合塑料光纤。所述石墨烯衍生物是指石墨烯的氧化物，包括氧化石墨烯和还原氧化石墨烯及石墨烯边缘衍生物。所述微波加热处理，是指石墨烯衍生物吸收微波而升温并导致氧化的石墨烯被还原，而石墨烯边缘衍生物则发生脱边缘官能团的反应。所述复合塑料光纤以设定速度通过微波加热区根据微波加热区尺寸控制加热时间。所述微波加热处理的时间少于30秒。所述设定气氛是指惰性气氛、还原性气氛或者真空状态；惰性气氛是指气体不与石墨烯衍生物反应的气体，如氮气、氦气、氩气；还原性气氛是指气体中含有还原石墨烯衍生物的气体如氢气、醇类、烷烃类气体；真空状态是指气压小于4KPa。所述塑料光纤离开微波加热区并被冷却是指通过冷的气氛或者额外施加冷的流体而冷却。所述微波加热及随后塑料光纤离开微波加热区并被冷却的过程可以重复以多次。所述石墨烯衍生物溶液涂布在选定的塑料光纤表面形成复合塑料光纤，随后在设定气氛下使得复合塑料光纤以设定速度运动通过微波加热区被微波加热，随后复合塑料光纤离开微波加热区并被迅速冷却，然后进行挤压处理的系列过程可以重复即可以多次涂布石墨烯衍生物以获取增厚的石墨烯层。所述涂布包括浸涂、喷涂、刷涂、泡沫涂布、层层组装涂布、接触涂布。有益效果：本专利技术与现有技术相比，具有以下优点：本申请首次将石墨烯优异的导热能力及二维材料良好的表面包覆性能用于修饰塑料光纤以期改进塑料光纤迫切需要提高的耐热性能，同时结合石墨烯强烈吸收微波的特性及微波即开即快速加热的特点将石墨烯衍生物涂布在塑料光纤表面形成复合塑料光纤并在随后以设定速度运动通过微波加热区短时间利用微波集中加热石墨烯衍生物层并随后快速冷却从而避免常规长时间高温加热对塑料光纤的损伤，最终获得石墨烯层包覆的增强型塑料光纤。本专利技术不仅利用二维石墨烯优异的导热性能及包覆性能，而且结合石墨烯衍生物吸收微波的能力用于选择性高温处理石墨烯衍生物层从而获得石墨烯层包覆的塑料光纤，具有塑料光纤性能提高、制备方法快速环保的特点，因此有助于塑料光纤更好地服务社会。附图说明图1是一种增强塑料光纤制备流程示意图。图2是塑料光纤通过导轮绕过金属挡板示意图。图中有：塑料光纤1、浸液池2、溶液2a、挤液辊3、烘房4、前控温5、控温流体入口5a、控温流体出口5b、金属挡板6、微波加热炉7、微波输入7a、气氛腔8、气体人口8a、气体出口8b、中控温9、控温流体入口9a、控温流体出口9b、后控温10、控温流体入口10a、控温流体出口10b、导轮11、挤压辊12。具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步的说明。首先塑料光纤1籍由导轮11通过浸液池2中溶液2a而涂布石墨烯衍生物溶液，然后涂布了石墨烯衍生物层的复合塑料光纤通过挤液辊3挤去多余溶液，随后复合塑料光纤通过烘房4进行干燥，随即进入前控温区5利用温控流体入口5a(如一定温度的空气、水等)及温控流体出口5b设定温度循环流体而控制进入微波加热前复合塑料光纤的温度，随后复合塑料光纤进入由开有小孔的金属挡板6防护的微波炉7中。在微波炉加热区域设置气氛腔8并利用气体入口8a及气体出口8b而控制在微波加热区域复合纤维周围的气氛环境；同时在微波加热区域还设置中控温9以利用温控流体入口9a及温控流体出口9b设定温度循环流体而控制微波加热时的复合纤维周围的温度环境。然后籍由微波输入7a输入微波在设定气氛本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种增强型塑料光纤，其特征在于在塑料光纤表面包覆有石墨烯层。

【技术特征摘要】
1.一种增强型塑料光纤，其特征在于在塑料光纤表面包覆有石墨烯层。2.根据权利要求1所述的一种增强型塑料光纤，其特征在于所述石墨烯层中碳含量大于90％。3.一种如权利要求1或2所述的一种增强型塑料光纤的制备方法，其特征在于所述塑料光纤表面包覆石墨烯层通过如下方法实现：首先配制石墨烯衍生物溶液，然后将石墨烯衍生物溶液涂布在选定的塑料光纤表面形成复合塑料光纤，随后在设定气氛下使得复合塑料光纤以设定速度运动通过微波加热区并使得其表面石墨烯衍生物被微波加热处理，随后复合塑料光纤离开微波加热区并被冷却,然后进行挤压处理即可获得表面包覆有石墨烯层的复合塑料光纤。4.根据权利要求3所述的一种增强型塑料光纤的制备方法，其特征在于所述石墨烯衍生物是指石墨烯的氧化物，包括氧化石墨烯和还原氧化石墨烯及石墨烯边缘衍生物。5.根据权利要求3所述的一种增强型塑料光纤的制备方法，其特征在于所述微波加热处理，是指石墨烯衍生物吸收微波而升温并导致氧化的石墨烯被还原，而石墨烯边缘衍生物则发生脱边缘官能团的反应。6.根据权利要求5所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张继中，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32