[发明专利]一种纳米材料改性的塑料光纤及其制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米材料改性的塑料光纤及其制备方法，该制备方法中首先通过使用粉末成型装置制备一种纳米材料，然后将这种纳米材料加入至甲基丙烯酸酯类单体中与其反应，使其改性，加入的纳米材料能够在聚合物分子链上均匀引入稀土离子和氟例子，使分子链间形成二维甚至三维交联，减小材料的氢键化程度，可以提高聚合物材料的玻璃化转变温度，并降低吸水率、提高阻燃性，提高了该纳米材料改性的塑料光纤的适用范围，而且该纳米材料对聚合反应有催化作用，可以在一定程度加快聚合反应速度；该粉末成型装置的自动化程度高，且制得的纳米材料粒径小且均匀度高，使得纳米材料在甲基丙烯酸酯类单体中分散的均匀，且反应的充分。

技术领域

本发明涉及光纤领域，具体涉及一种纳米材料改性的塑料光纤及其制备方法。

背景技术

塑料光纤是用高透明的非结晶型各向同性聚合物，如聚苯乙烯(PS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)作为芯层材料，氟树脂等作为包层材料的一类光纤。塑料光纤与石英光纤一样，在光电领域有相同的优势，比如重量轻、抗电磁干扰、可多路复用等，并且熔点较低，柔韧性好，不易断裂，热熔拉伸容易，制备成本低，操作简单，对应力很敏感，在可见光波段有低损耗窗口。但是，塑料光纤虽然比石英光纤便宜很多，但是它也存有一些缺点：玻璃化温度低，耐热性能较差，吸水率高，在环境温度较高或湿度较大的场合使用时，存在信号衰减大、易老化的严重问题，限制了其适用范围。

因此，如何改善现有的塑料光纤玻璃化温度低，耐热性能较差，吸水率高、存在信号衰减大、易老化是本发明需要解决的问题。

发明内容

为了克服上述的技术问题，本发明的目的在于提供了一种纳米材料改性的塑料光纤及其制备方法：通过使用粉末成型装置进行制备该纳米材料，通过将块状原料放置于输送机的一端上，向蓄液箱中注入乙醇，启动输送液泵，输送液泵运转将乙醇从蓄液箱中抽出并输送至输送总管中，经过分流分别输送至若干个输送支管中，从喷头喷淋出，启动加热管，加热管释放热量，启动输送机，输送机运转带动块状原料向前移动，待输送机输送至输送支管的下方，块状原料通过喷淋的乙醇进行洗涤，然后继续向前移动，待块状原料移动至加热管下方，块状原料得以烘干，干燥的块状原料经过输送机的另一端落至收集斗中，然后进入粉碎仓的内腔中，启动驱动电机，驱动电机运转带动粉碎组件转动，块状原料在若干个转动的粉碎刃的作用下粉碎成粉末原料，粉末原料穿过弧形筛板，从接料管进入进料管中，启动鼓风机，鼓风机运转将部分粉末原料吸入至分离筒中，粉末原料以切线方向进入分离筒，形成外旋流后从分离筒的底部排出，得到纳米材料，然后将这种纳米材料加入至甲基丙烯酸酯类单体中与其反应，使其改性，然后制得一种纳米材料改性的塑料光纤，解决了现有的塑料光纤玻璃化温度低，耐热性能较差，吸水率高、存在信号衰减大、易老化的问题。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种纳米材料改性的塑料光纤，包括以下重量份组分：

甲基丙烯酸酯类单体90-110份、纳米材料1-10份；

其中，所述甲基丙烯酸酯类单体为甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸苯酯中的一种；

该纳米材料改性的塑料光纤由以下步骤制备得到：

步骤一：称取10-20重量份的三氟乙酸钇溶解于体积分数为50-75％的乙醇溶液中，然后加入120-150重量份的正硅酸四乙酯，用浓度为1-6mol/L的硝酸调节pH至1.5-2.0，得到混合液；

步骤二：将混合液加入高压釜中直至填充高压釜体积的1/2-2/3，密封，在60-80℃的条件下反应5-7小时后，将经过反应得到的产品烘干，得到块状原料；

步骤三：将块状原料放置于粉末成型装置的输送机的一端上，向蓄液箱中注入乙醇，启动输送液泵，输送液泵运转将乙醇从蓄液箱中抽出并输送至输送总管中，经过分流分别输送至若干个输送支管中，从喷头喷淋出，启动加热管，加热管释放热量；