一种高柔软性的聚合物光纤及其制备方法与流程

[0001]
本发明属于光纤技术领域，涉及一种聚合物光纤及其制备方法，具体为一种高柔软性的聚合物光纤及其制备方法。


背景技术：

[0002]
光纤则是光纤通信实现光信号传输的媒质，是光通信系统的材料基础，更是各种光纤器件如光纤放大器、光纤激光器等的核心组件。
[0003]
对比文件cn104692650b公开了光纤制备设备，包括电炉及光纤制备容器；所述光纤制备容器包括内容器和外容器，内容器和外容器均为中通的管状结构；内容器位于外容器的内部，内容器底部与外容器底部接触时，内容器底部将外容器底部的开口堵住；内容器的上部通过夹持装置安装在电炉的上部，外容器由位于电炉底部的炉底砖支撑，炉底砖设有中通孔，外容器的底部穿过炉底砖；炉底砖下方设有活动砖；内容器、外容器的上部的开口通过三通开关分别与真空泵、反应气氛源通过管道连接。本发明还公开了基于上述设备的制备方法。本发明由液相直接到固相的制备光纤，适用于易变价掺杂离子，可有效控制活性基团如量子点等生长。
[0004]
现有技术中，聚合物光纤制备主要采用预制件-拉伸法，即先将材料通过一定方法制成具有一定外观结，然后将预制件置于拉伸装置中加热并拉伸成上千米的光导纤维；而这种聚合物光纤存在着性脆、弹性和柔软性等性能较差的问题。


技术实现要素：

[0005]
本发明的目的就在于为了解决现有技术中，聚合物光纤制备主要采用预制件-拉伸法，即先将材料通过一定方法制成具有一定外观结，然后将预制件置于拉伸装置中加热并拉伸成上千米的光导纤维；而这种聚合物光纤存在着性脆、弹性和柔软性等性能较差的问题，而提出一种高柔软性的聚合物光纤及其制备方法。
[0006]
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
[0007]
一种高柔软性的聚合物光纤，包括芯层、皮层和涂覆层；皮层套设在芯层的外圈上，涂覆层套设在皮层的外圈上，芯层的材料为聚碳酸酯，皮层的材料为聚对苯二甲酸乙二酯，涂覆层的材料为石墨烯：
[0008]
该高柔软性的聚合物光纤的制备方法包括以下步骤：
[0009]
第一步：将所芯层材料与皮层材料分别进行干燥处理；将处理后的芯层材料与皮层材料分别加入双螺杆熔融纺丝机的两个螺杆中经喷丝板在真空条件下挤出，制成粗品；再将所得的粗品经水冷，再经牵伸辊牵伸，制成聚合物光纤；
[0010]
第二步：将所得的聚合物光纤沿着传送架上的线轮穿入，再依次经过顶箱内的浸泡机构上的滚轮，并从固化箱上的成型管穿出；通过控制液压缸伸长，带动顶板向下移动，由于顶板的正下方设置有底板，顶板与底板之间通过限位杆连接，限位杆贯穿限位滑套，并与限位滑套滑动连接，限位滑套安装在顶箱的内壁上，使得底板上的聚合物光纤向下移动
至底箱内的浸泡腔中，并浸泡在石墨烯溶液中，根据制备工艺需要，通过控制液压缸的工作，使得盖板聚合物光纤浸泡的深度，从而改变聚合物光纤浸泡的时间，制备出符合工艺参数的聚合物光纤；
[0011]
第三步：浸泡后的聚合物光纤，首先进入到固化箱内的加热区，通过向热源进管内通入热源，对加热区内的成型管进行加热，从而对经过加热区的聚合物光纤进行烘干处理，使得石墨烯溶液的溶剂从排气管排出；烘干后的聚合物光纤继续沿着成型管移动，并经过缓冲区，再从缓冲区进入到冷凝区内，冷源通过冷源进管进入到固化箱内的冷凝区，对冷凝区的成型管进行降温，从而对冷凝区内的聚合物光纤进行冷却成型，使得在聚合物光纤的表面上附着一层防护膜。
[0012]
优选的，底箱的顶面中部设置有顶箱，且底箱与顶箱相互连通，底箱的顶面两侧分别设置有传送架和固化箱。
[0013]
优选的，传送架与顶箱连通，且传送架包括连接轴、线轮、安装座，安装座安装在底箱顶面的一侧上，安装座并排设置有多组的连接轴，每组的连接轴上均匀套设有多组的线轮。
[0014]
优选的，固化箱与顶箱连通，固化箱包括壳体、成型管、加热区、缓冲区、冷凝区、贯穿孔、排气管、隔板、冷源出管、冷源进管、连通管、热源进管、热源出管，壳体的内腔平行设置有两组隔板，两组隔板之间形成缓冲区，一组隔板与壳体之间形成加热区，另一组隔板与壳体之间形成冷凝区，加热区和冷凝区分别位于缓冲区的两侧，加热区位于壳体靠近顶箱的一侧，冷凝区位于壳体远离顶箱的一侧。
[0015]
优选的，壳体内并排设置有多组成型管，成型管内设置有用于聚合物光纤穿行的贯穿孔，成型管处于加热区、缓冲区、冷凝区内，位于加热区的成型管上设置有连通管，并与连通管连通，连通管的顶面设置有排气管，排气管延伸出壳体；
[0016]
壳体靠近顶箱的一侧上设置有热源进管和热源出管，热源进管和热源出管分别与加热区连通，壳体远离顶箱的一侧上设置有冷源出管和冷源进管，冷源出管和冷源进管份与冷凝区连通。
[0017]
优选的，顶箱内设置有浸泡机构，浸泡机构包括液压缸、液压轴、顶板、限位滑套、限位杆、底板、滚轮座、滚轮、浸泡腔；顶箱的顶面上设置有液压缸，液压缸输出端与液压轴连接，液压缸延伸至顶箱的内腔中，并与顶板连接，顶板的正下方设置有底板，顶板与底板之间通过限位杆连接，限位杆贯穿限位滑套，并与限位滑套滑动连接，限位滑套安装在顶箱的内壁上，底箱内设置有用于盛装石墨烯溶液的浸泡腔。
[0018]
优选的，底板的底面两侧上设置有两排滚轮座，每排滚轮座等间距设置有多组，滚轮座上安装有滚轮。
[0019]
优选的，线轮、滚轮和成型管之间设置的数量相等。
[0020]
一种高柔软性的聚合物光纤的制备方法，该高柔软性的聚合物光纤的制备方法包括以下步骤：
[0021]
第一步：将所芯层材料与皮层材料分别进行干燥处理；将处理后的芯层材料与皮层材料分别加入双螺杆熔融纺丝机的两个螺杆中经喷丝板在真空条件下挤出，制成粗品；再将所得的粗品经水冷，再经牵伸辊牵伸，制成聚合物光纤；
[0022]
第二步：将所得的聚合物光纤沿着传送架上的线轮穿入，再依次经过顶箱内的浸
泡机构上的滚轮，并从固化箱上的成型管穿出；通过控制液压缸伸长，带动顶板向下移动，由于顶板的正下方设置有底板，顶板与底板之间通过限位杆连接，限位杆贯穿限位滑套，并与限位滑套滑动连接，限位滑套安装在顶箱的内壁上，使得底板上的聚合物光纤向下移动至底箱内的浸泡腔中，并浸泡在石墨烯溶液中，根据制备工艺需要，通过控制液压缸的工作，使得盖板聚合物光纤浸泡的深度，从而改变聚合物光纤浸泡的时间，制备出符合工艺参数的聚合物光纤；
[0023]
第三步：浸泡后的聚合物光纤，首先进入到固化箱内的加热区，通过向热源进管内通入热源，对加热区内的成型管进行加热，从而对经过加热区的聚合物光纤进行烘干处理，使得石墨烯溶液的溶剂从排气管排出；烘干后的聚合物光纤继续沿着成型管移动，并经过缓冲区，再从缓冲区进入到冷凝区内，冷源通过冷源进管进入到固化箱内的冷凝区，对冷凝区的成型管进行降温，从而对冷凝区内的聚合物光纤进行冷却成型，使得在聚合物光纤的表面上附着一层防护膜。
[0024]
与现有技术相比，本发明的有益效果是：将所芯层材料与皮层材料分别进行干燥处理；将处理后的芯层材料与皮层材料分别加入双螺杆熔融纺丝机的两个螺杆中经喷丝板在真空条件下挤出，制成粗品；再将所得的粗品经水冷，再经牵伸辊牵伸，制成聚合物光纤；本发明聚合物光纤，不仅能够兼具极佳的韧性，同时采用熔融纺丝法进行制备，克服了现有技术中采用预制件-拉伸法制备存在效率较低的缺陷；
[0025]
将所得的聚合物光纤沿着传送架上的线轮穿入，再依次经过顶箱内的浸泡机构上的滚轮，并从固化箱上的成型管穿出；通过控制液压缸伸长，带动顶板向下移动，由于顶板的正下方设置有底板，顶板与底板之间通过限位杆连接，限位杆贯穿限位滑套，并与限位滑套滑动连接，限位滑套安装在顶箱的内壁上，使得底板上的聚合物光纤向下移动至底箱内的浸泡腔中，并浸泡在石墨烯溶液中，根据制备工艺需要，通过控制液压缸的工作，使得盖板聚合物光纤浸泡的深度，从而改变聚合物光纤浸泡的时间，制备出符合工艺参数的聚合物光纤；其中，安装座并排设置有多组的连接轴，每组的连接轴上均匀套设有多组的线轮，线轮、滚轮和成型管之间相适配，使得可以同时对多组聚合物光纤的表面进行涂覆处理，从而提高了聚合物光纤的防护能力，大大提高了使用寿命，并且也将提高了聚合物光纤生产制备的效率；
[0026]
浸泡后的聚合物光纤，首先进入到固化箱内的加热区，通过向热源进管内通入热源，对加热区内的成型管进行加热，从而对经过加热区的聚合物光纤进行烘干处理，使得石墨烯溶液的溶剂从排气管排出；烘干后的聚合物光纤继续沿着成型管移动，并经过缓冲区，再从缓冲区进入到冷凝区内，冷源通过冷源进管进入到固化箱内的冷凝区，对冷凝区的成型管进行降温，从而对冷凝区内的聚合物光纤进行冷却成型，使得在聚合物光纤的表面上附着一层防护膜，本发明固化箱内的加热区和冷凝区，实现了对聚合物光纤覆膜一体化操作，且壳体内并排设置有多组成型管，使得与传送架和顶箱内的浸泡机构相适配，可以对多组的聚合物光纤表面的石墨烯进行固化成型。
附图说明
[0027]
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0028]
图1为本发明中传送架、顶箱、底箱和固化箱之间连接关系的结构示意图。
[0029]
图2为本发明中传送架、顶箱、底箱和固化箱之间连接关系的正视图。
[0030]
图3为本发明中浸泡机构的结构示意图。
[0031]
图4为本发明中固化箱的结构示意图。
[0032]
图5为本发明中固化箱内部结构的俯视图。
[0033]
图6为本发明图1中a区域细节放大示意图。
[0034]
图中：1、传送架；2、顶箱；3、底箱；4、固化箱；5、连接轴；6、线轮；7、安装座；8、液压缸；9、液压轴；10、顶板；11、限位滑套；12、限位杆；13、底板；14、滚轮座；15、滚轮；16、浸泡腔；17、壳体；18、成型管；19、加热区；20、缓冲区；21、冷凝区；22、贯穿孔；23、排气管；24、隔板；25、冷源出管；26、冷源进管；27、连通管；28、热源进管；29、热源出管。
具体实施方式
[0035]
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0036]
请参阅图1-6所示，一种高柔软性的聚合物光纤，包括芯层、皮层和涂覆层；皮层套设在芯层的外圈上，涂覆层套设在皮层的外圈上，芯层的材料为聚碳酸酯，皮层的材料为聚对苯二甲酸乙二酯，涂覆层的材料为石墨烯：
[0037]
该高柔软性的聚合物光纤的制备方法包括以下步骤：
[0038]
第一步：将所芯层材料与皮层材料分别进行干燥处理；将处理后的芯层材料与皮层材料分别加入双螺杆熔融纺丝机的两个螺杆中经喷丝板在真空条件下挤出，制成粗品；再将所得的粗品经水冷，再经牵伸辊牵伸，制成聚合物光纤；
[0039]
第二步：将所得的聚合物光纤沿着传送架1上的线轮6穿入，再依次经过顶箱2内的浸泡机构上的滚轮15，并从固化箱4上的成型管18穿出；通过控制液压缸8伸长，带动顶板10向下移动，由于顶板10的正下方设置有底板13，顶板10与底板13之间通过限位杆12连接，限位杆12贯穿限位滑套11，并与限位滑套11滑动连接，限位滑套11安装在顶箱2的内壁上，使得底板13上的聚合物光纤向下移动至底箱3内的浸泡腔16中，并浸泡在石墨烯溶液中；
[0040]
第三步：浸泡后的聚合物光纤，首先进入到固化箱4内的加热区19，通过向热源进管28内通入热源，对加热区19内的成型管18进行加热，从而对经过加热区19的聚合物光纤进行烘干处理，使得石墨烯溶液的溶剂从排气管23排出；烘干后的聚合物光纤继续沿着成型管18移动，并经过缓冲区20，再从缓冲区20进入到冷凝区21内，冷源通过冷源进管26进入到固化箱4内的冷凝区21，对冷凝区21的成型管18进行降温，从而对冷凝区21内的聚合物光纤进行冷却成型，使得在聚合物光纤的表面上附着一层防护膜。
[0041]
底箱3的顶面中部设置有顶箱2，且底箱3与顶箱2相互连通，底箱3的顶面两侧分别设置有传送架1和固化箱4。
[0042]
传送架1与顶箱2连通，且传送架1包括连接轴5、线轮6、安装座7，安装座7安装在底箱3顶面的一侧上，安装座7并排设置有多组的连接轴5，每组的连接轴5上均匀套设有多组的线轮6。
[0043]
固化箱4与顶箱2连通，固化箱4包括壳体17、成型管18、加热区19、缓冲区20、冷凝
区21、贯穿孔22、排气管23、隔板24、冷源出管25、冷源进管26、连通管27、热源进管28、热源出管29，壳体17的内腔平行设置有两组隔板24，两组隔板24之间形成缓冲区20，一组隔板24与壳体17之间形成加热区19，另一组隔板24与壳体17之间形成冷凝区21，加热区19和冷凝区21分别位于缓冲区20的两侧，加热区19位于壳体17靠近顶箱2的一侧，冷凝区21位于壳体17远离顶箱2的一侧。
[0044]
壳体17内并排设置有多组成型管18，成型管18内设置有用于聚合物光纤穿行的贯穿孔22，成型管18处于加热区19、缓冲区20、冷凝区21内，位于加热区19的成型管18上设置有连通管27，并与连通管27连通，连通管27的顶面设置有排气管23，排气管23延伸出壳体17；
[0045]
壳体17靠近顶箱2的一侧上设置有热源进管28和热源出管29，热源进管28和热源出管29分别与加热区19连通，壳体17远离顶箱2的一侧上设置有冷源出管25和冷源进管26，冷源出管25和冷源进管26份与冷凝区21连通。
[0046]
顶箱2内设置有浸泡机构，浸泡机构包括液压缸8、液压轴9、顶板10、限位滑套11、限位杆12、底板13、滚轮座14、滚轮15、浸泡腔16；顶箱2的顶面上设置有液压缸8，液压缸8输出端与液压轴9连接，液压缸8延伸至顶箱2的内腔中，并与顶板10连接，顶板10的正下方设置有底板13，顶板10与底板13之间通过限位杆12连接，限位杆12贯穿限位滑套11，并与限位滑套11滑动连接，限位滑套11安装在顶箱2的内壁上，底箱3内设置有用于盛装石墨烯溶液的浸泡腔16。
[0047]
底板13的底面两侧上设置有两排滚轮座14，每排滚轮座14等间距设置有多组，滚轮座14上安装有滚轮15。
[0048]
优选的线轮6、滚轮15和成型管18之间设置的数量相等。
[0049]
一种高柔软性的聚合物光纤的制备方法，该高柔软性的聚合物光纤的制备方法包括以下步骤：
[0050]
第一步：将所芯层材料与皮层材料分别进行干燥处理；将处理后的芯层材料与皮层材料分别加入双螺杆熔融纺丝机的两个螺杆中经喷丝板在真空条件下挤出，制成粗品；再将所得的粗品经水冷，再经牵伸辊牵伸，制成聚合物光纤；
[0051]
第二步：将所得的聚合物光纤沿着传送架1上的线轮6穿入，再依次经过顶箱2内的浸泡机构上的滚轮15，并从固化箱4上的成型管18穿出；通过控制液压缸8伸长，带动顶板10向下移动，由于顶板10的正下方设置有底板13，顶板10与底板13之间通过限位杆12连接，限位杆12贯穿限位滑套11，并与限位滑套11滑动连接，限位滑套11安装在顶箱2的内壁上，使得底板13上的聚合物光纤向下移动至底箱3内的浸泡腔16中，并浸泡在石墨烯溶液中；
[0052]
第三步：浸泡后的聚合物光纤，首先进入到固化箱4内的加热区19，通过向热源进管28内通入热源，对加热区19内的成型管18进行加热，从而对经过加热区19的聚合物光纤进行烘干处理，使得石墨烯溶液的溶剂从排气管23排出；烘干后的聚合物光纤继续沿着成型管18移动，并经过缓冲区20，再从缓冲区20进入到冷凝区21内，冷源通过冷源进管26进入到固化箱4内的冷凝区21，对冷凝区21的成型管18进行降温，从而对冷凝区21内的聚合物光纤进行冷却成型，使得在聚合物光纤的表面上附着一层防护膜。
[0053]
本发明的工作原理：将所芯层材料与皮层材料分别进行干燥处理；将处理后的芯层材料与皮层材料分别加入双螺杆熔融纺丝机的两个螺杆中经喷丝板在真空条件下挤出，
制成粗品；再将所得的粗品经水冷，再经牵伸辊牵伸，制成聚合物光纤；本发明聚合物光纤，不仅能够兼具极佳的韧性，同时采用熔融纺丝法进行制备，克服了现有技术中采用预制件-拉伸法制备存在效率较低的缺陷；
[0054]
将所得的聚合物光纤沿着传送架1上的线轮6穿入，再依次经过顶箱2内的浸泡机构上的滚轮15，并从固化箱4上的成型管18穿出；通过控制液压缸8伸长，带动顶板10向下移动，由于顶板10的正下方设置有底板13，顶板10与底板13之间通过限位杆12连接，限位杆12贯穿限位滑套11，并与限位滑套11滑动连接，限位滑套11安装在顶箱2的内壁上，使得底板13上的聚合物光纤向下移动至底箱3内的浸泡腔16中，并浸泡在石墨烯溶液中；其中，安装座7并排设置有多组的连接轴5，每组的连接轴5上均匀套设有多组的线轮6，线轮6、滚轮15和成型管18之间相适配，使得可以同时对多组聚合物光纤的表面进行涂覆处理，从而提高了聚合物光纤的防护能力，大大提高了使用寿命，并且也将提高了聚合物光纤生产制备的效率；
[0055]
浸泡后的聚合物光纤，首先进入到固化箱4内的加热区19，通过向热源进管28内通入热源，对加热区19内的成型管18进行加热，从而对经过加热区19的聚合物光纤进行烘干处理，使得石墨烯溶液的溶剂从排气管23排出；烘干后的聚合物光纤继续沿着成型管18移动，并经过缓冲区20，再从缓冲区20进入到冷凝区21内，冷源通过冷源进管26进入到固化箱4内的冷凝区21，对冷凝区21的成型管18进行降温，从而对冷凝区21内的聚合物光纤进行冷却成型，使得在聚合物光纤的表面上附着一层防护膜，本发明固化箱4内的加热区19和冷凝区21，实现了对聚合物光纤覆膜一体化操作，且壳体17内并排设置有多组成型管18，使得与传送架1和顶箱2内的浸泡机构相适配，可以对多组的聚合物光纤表面的石墨烯进行固化成型。
[0056]
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。