一种光纤探头制备工艺及其应用的湿度感应膜制造技术

本发明专利技术属于光纤传感领域，具体涉及一种光纤探头制备工艺及其应用的湿度感应膜

【技术实现步骤摘要】
一种光纤探头制备工艺及其应用的湿度感应膜


[0001]本专利技术属于光纤传感领域，具体涉及一种光纤探头制备工艺及其应用的湿度感应膜
。

技术介绍

[0002]现有的湿敏元件主要有电阻和电容两大类，其中湿敏电阻的特点是在基片上覆盖一层用感湿材料制成的膜，当空气中的水蒸气吸附在感湿膜上时，元件的电阻率和电阻值都发生变化，利用这一特性即可测量湿度；其中湿敏电容一般是用高分子薄膜电容制成的，常用的高分子材料有聚苯乙烯
、
聚酰亚胺
、
酪酸醋酸纤维等，当环境湿度发生改变时，湿敏电容的介电常数发生变化，使其电容量也发生变化，其电容变化量与相对湿度成正比
。
[0003]现有的湿敏元件，不管是电阻还是电容类，普遍存在的问题是不耐腐蚀，且容易受电磁干扰，成本也较高
。
尤其是在某些对精度要求高的领域，例如说飞机管道系统领域，应用环境较为恶劣和复杂，且要求管道全覆盖监测，监测精度和灵敏度都要求极高，传统的湿敏元件很难满足要求
。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供的一种光纤探头制备工艺及其应用的湿度感应膜，能有效解决现有技术存在的问题，成本低
、
耐腐蚀，还不受电磁干扰
。
[0005]本专利技术提供的一种光纤探头制备工艺，包括光纤头，光纤头包括芯层和包层，包层包覆在芯层外，光纤头的包层外还设有镀膜层，镀膜层的制备包括以下步骤：
[0006]A1
：将
0.3
‑/>0.6g
聚乙烯醇加入到
10ml
氧化石墨烯分散液并混合搅拌形成成膜涂料；
[0007]A2
：将光纤头浸没在成膜涂料中，成膜涂料温度保持在
70
‑
90℃
；
[0008]A3
：向光纤头注入
20mW
‑
40mW
的激光并持续
30
‑
45
分钟，将成膜涂料镀覆在光纤头表面形成镀膜层；
[0009]A4
：将光纤头上镀膜层烘干
。
[0010]作为本分明的进一步优化，步骤
A4
采用室温下自然干燥
。
[0011]作为本分明的进一步优化，步骤
A4
的干燥时间为
48
‑
72
小时
。
[0012]本专利技术还提供一种湿度感应膜，包括环氧树脂膜和光纤；光纤设于环氧树脂膜上，光纤上设有若干光感湿度传感器，光感湿度传感器采用所述的光纤探头制备工艺制备
。
[0013]作为本专利技术的进一步优化，光纤上还设有电容式湿度传感器，电容式湿度传感器和光感湿度传感器交替分布在光纤上
。
[0014]作为本专利技术的进一步优化，环氧树脂膜的制备包括以下步骤：
[0015]B1
：将
100g
环氧树脂以及
25
‑
60g
氧化铝粉加入到5‑
10g
活性稀释剂中并搅拌均匀；
[0016]B2
：向
B1
的混合体中加入
25
‑
40g
环氧树脂固化剂并混合均匀；
[0017]B3
：将
B2
的混合体导入模具静置成环氧树脂膜
。
[0018]作为本专利技术的进一步优化，环氧树脂选用
E51、E44、E42
类型中的任意一种
。
[0019]作为本专利技术的进一步优化，活性稀释剂选用正丁基缩水甘油醚
、
甲酚缩水甘油醚
、
丁二醇二缩水甘油醚中的一种或者两种混合
。
[0020]作为本专利技术的进一步优化，环氧树脂固化剂选用
593
固化剂
、T31
固化剂
、
聚醚胺固化剂中的一种或者两种混合
。
[0021]作为本专利技术的进一步优化，步骤
B3
的静置环境为
40℃
，静置时长为8小时
。
[0022]作为本专利技术的进一步优化，步骤
B3
还包括将光纤预埋在模具中的步骤
。
[0023]本专利技术至少具备以下有益效果：
[0024]1、
利用激光的光热和光压效应，可以使圆柱型光纤头受热均匀，从而在光纤传感结构的侧表面获得均匀的镀膜效果
。
均匀的镀膜效果能有效保障光纤探头的灵敏度
。
[0025]2、
本工艺均匀的镀膜效果，可重复性操作度极高，为工业量产以及量产后降低次品率打下了很好的基础
。
[0026]3、
该镀膜工艺所用的镀膜装置简便，原材料价格低廉，工艺过程简单，能大幅度降低工业量产的生产成本
。
[0027]4、
该湿度传感器湿度响应时间短，反应灵敏，能够快速实现液体渗漏预警，且具备耐腐蚀，无电磁干扰等优点
。
[0028]5、
该镀膜工艺采用聚合物掺杂，能提高传感器柔性，满足复杂工况使用需求，可以实现带伤服役
。
附图说明
[0029]图1是实施例1流程图
。
具体实施方式
[0030]实施例1[0031]原始石墨是疏水的，经过氧化以后石墨表面会形成大量的含氧基团如羧基
、
羟基
、
环氧基等，从而使氧化石墨具有很好的亲水性，再经过超声振荡处理后就可以分散成氧化石墨烯
。
极性基团同样使氧化石墨烯与某些极性聚合物的相容性增加，稳定分散的氧化石墨烯通过溶液法与聚合物材料混合可以制备出具备优良电学性能和力学性能的纳米复合材料，使氧化石墨烯成为优良的纳米复合材料补强填充料
。
由于氧化石墨烯的良好性能，其对聚合物材料的力学性能
、
热性能等的补强效果相对于其它无机补强填料更优异，同时在聚合物基体中的添加量也比传统的补强填料要少
。
除此之外，氧化石墨烯还具有优异的光响应性，具有灵敏度高
、
响应速度快和可重复性好的特点
。
[0032]聚乙烯醇是一种亲水生物可降解聚合物，是一种良好的膜材料
。
聚乙烯醇中含有大量亲水性基团，具有很好的亲水性和成膜特性，是一种具备线性结构的聚合物分子，通过交联可以形成大分子的网络结构，分子间氢键等相互作用力可以提高聚乙烯醇的热稳定性
。
[0033]本实施例提供的一种光纤探头制备工艺，充分利用氧化石墨烯和聚乙烯醇的特性，将其制成成膜涂料，并采用光压法镀在光纤头表面，当镀膜层受到周围湿度影响时，光纤内的光路折射率也会有所变化，以达到湿度检测的作用
。
光纤头是指小段光纤，光纤头本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种光纤探头制备工艺，包括光纤头，光纤头包括芯层和包层，包层包覆在芯层外，其特征在于，光纤头的包层外还设有镀膜层，镀膜层的制备包括以下步骤：
A1
：将
0.3
‑
0.6g
聚乙烯醇加入到
10ml
氧化石墨烯分散液并混合搅拌形成成膜涂料；
A2
：将光纤头浸没在成膜涂料中，成膜涂料温度保持在
70
‑
90℃
；
A3
：向光纤头注入
20mW
‑
40mW
的激光并持续
30
‑
45
分钟，将成膜涂料镀覆在光纤头表面形成镀膜层；
A4
：将光纤头上镀膜层烘干
。2.
根据权利要求1所述的一种光纤探头制备工艺，其特征在于，步骤
A4
采用室温下自然干燥
48
‑
72
小时
。3.
一种湿度感应膜，其特征在于，包括环氧树脂膜和光纤；光纤设于环氧树脂膜上，光纤上设有若干光感湿度传感器，光感湿度传感器采用权利要求1所述的光纤探头制备工艺制备
。4.
根据权利要求3所述的一种湿度感应膜，其特征在于，光纤上还设有电容式湿度传感器，电容式湿度传感器和光感湿度传感器交替分布在光纤上
。5.
根据权利要求3所述的一种湿度感应膜，其特征在于，环氧树脂膜的制备包括以下步骤：
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李刚，陈虹，谢冬，夏業涵，
申请(专利权)人：武汉楚辰新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：