本发明属于塑料光纤技术领域，具体地，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（Plastic Optical Fiber，POF）是用高透明的非结晶型各向同性聚合物 如聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯作为芯层材料，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，但是它也存有耐热性差的缺点，一般只能在-40℃-80℃温度范围内使用。
为了解决上述问题，本发明的目的是研发一种纳米材料改性的塑料光纤及其制备方法。
技术实现要素：
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种纳米材料改性的塑料光纤及制备方法。
根据本发明提供的一种纳米材料改性的塑料光纤，所述的纳米材料改性的塑料光纤包括如下重量份数的原料：苯乙烯丁二烯共聚物弹性33-44份、纳米促进剂13-24份、耐热填充组合物3-11份、有机耐高温纤维6-14份、抗滴落剂1.7-3.7份、耐高温胶黏剂3.3-4.6份。
优选地，所述的纳米材料改性的塑料光纤包括如下重量份数的原料：苯乙烯丁二烯共聚物弹性33-40份、纳米促进剂15-24份、耐热填充组合物7-11份、有机耐高温纤维11-14份、抗滴落剂1.9-3.7份、耐高温胶黏剂3.5-4.6份。
优选地，所述的纳米材料改性的塑料光纤包括如下重量份数的原料：苯乙烯丁二烯共聚物弹性37份、纳米促进剂18份、耐热填充组合物9份、有机耐高温纤维13份、抗滴落剂2.7份、耐高温胶黏剂3.9份。
优选地，所述纳米促进剂由5-13重量份三氟乙酸钇与60-85重量份正硅酸四乙酯的混合液在65-75℃的高压釜中反应2-4小时制成。
优选地，所述耐高温胶黏剂包括如下重量份数的原料：二甲基丙烯酸乙二醇酯35-64份、苯基三甲氧基硅烷11-28份、乙烯基三异丙烯氧基硅烷7-15份、纳米二氧化硅4-19份、六氟-2,4-戊二酮铝9-13份、引发剂1.4-2.3份、去离子水11-27份。
优选地，所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
一种纳米材料改性的塑料光纤的制备方法，所述方法包括如下具体步骤：
步骤一、按重量配比称取三氟乙酸钇溶解于乙醇和水的混合溶液中，加入正硅酸四乙酯，用硝酸调节PH为1.6-2.9，形成混合液；
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65-70℃的条件下反应2-7小时；
步骤三、将高压釜中的得到的产品烘干，用乙醇清洗，干燥，粉碎，得到所述纳米促进剂；
步骤四、按照重量配比称取苯乙烯丁二烯共聚物弹性、纳米促进剂、耐热填充组合物、有机耐高温纤维、抗滴落剂、耐高温胶黏剂，混合搅拌后加热成塑料光纤预聚棒；
步骤五、将塑料光纤预聚棒拉制成不同直径的塑料光纤，即可。
优选地，所述步骤一硝酸的浓度为2-6mol/L；所述步骤三烘干温度为60-90℃；所述步骤四的温度为80-90℃，加热时间为36-45小时。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1、本发明提供的一种纳米材料改性的塑料光纤，本发明的塑料光纤配方经过严格的调整和改进，具体包括苯乙烯丁二烯共聚物弹性、纳米促进剂、耐热填充组合物、有机耐高温纤维、抗滴落剂、耐高温胶黏剂，特别是加入了耐高温胶黏剂， 经过改进后的塑料光纤，Tg温度达到140-170℃，耐热性好、吸水率低，品质得到提升。
2、本发明提供的一种纳米材料改性的塑料光纤，办发明的配方加入耐高温胶黏剂，耐高温胶黏剂成分包括：二甲基丙烯酸乙二醇酯、苯基三甲氧基硅烷、乙烯基三异丙烯氧基硅烷、纳米二氧化硅、六氟-2,4-戊二酮铝、引发剂、去离子水。其中，苯基三甲氧基硅烷、乙烯基三异丙烯氧基硅烷将作为二甲基丙烯酸乙二醇酯的改性剂，经改性后的二甲基丙烯酸乙二醇酯具有优良的耐水性、耐候性、粘接性、和耐热性等优点；纳米二氧硅引入到耐高温胶黏剂中可以提高耐高温胶黏剂本身的增韧作用，提高内聚力，这是因为纳米粒子具有较小的尺寸效应、表面界面效应，将其用于塑料光纤的制备可以提高光纤的韧度。
3、本发明提供的一种纳米材料改性的塑料光纤，配方中的纳米促进剂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Tg 温度和提高阻燃性。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
实施例1
本实施例提供的一种纳米材料改性的塑料光纤，所述的纳米材料改性的塑料光纤包括如下重量份数的原料：苯乙烯丁二烯共聚物弹性44份、纳米促进剂13份、耐热填充组合物11份、有机耐高温纤维6份、抗滴落剂3.7份、耐高温胶黏剂3.3份。
作为优选方案，所述纳米促进剂由13重量份三氟乙酸钇与60重量份正硅酸四乙酯的混合液在75℃的高压釜中反应2小时制成。
作为优选方案，所述耐高温胶黏剂包括如下重量份数的原料：二甲基丙烯酸乙二醇酯64份、苯基三甲氧基硅烷11份、乙烯基三异丙烯氧基硅烷15份、纳米二氧化硅4份、六氟-2,4-戊二酮铝13份、引发剂1.4份、去离子水27份。
作为优选方案，所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
一种纳米材料改性的塑料光纤的制备方法，所述方法包括如下具体步骤：
步骤一、按重量配比称取三氟乙酸钇溶解于乙醇和水的混合溶液中，加入正硅酸四乙酯，用硝酸调节PH为2.9，形成混合液；
步骤二、将混合液加入高压釜中直至填充高压釜体积的2/3，密封，在65℃的条件下反应7小时；
步骤三、将高压釜中的得到的产品烘干，用乙醇清洗，干燥，粉碎，得到所述纳米促进剂；
步骤四、按照重量配比称取苯乙烯丁二烯共聚物弹性、纳米促进剂、耐热填充组合物、有机耐高温纤维、抗滴落剂、耐高温胶黏剂，混合搅拌后加热成塑料光纤预聚棒；
步骤五、将塑料光纤预聚棒拉制成不同直径的塑料光纤，即可。
作为优选方案，所述步骤一硝酸的浓度为6mol/L；所述步骤三烘干温度为60℃；所述步骤四的温度为90℃，加热时间为36小时。
实施例2
本实施例提供的一种纳米材料改性的塑料光纤，所述的纳米材料改性的塑料光纤包括如下重量份数的原料：苯乙烯丁二烯共聚物弹性40份、纳米促进剂15份、耐热填充组合物11份、有机耐高温纤维11份、抗滴落剂3.7份、耐高温胶黏剂3.5份。
作为优选方案，所述纳米促进剂由13重量份三氟乙酸钇与85重量份正硅酸四乙酯的混合液在75℃的高压釜中反应4小时制成。
作为优选方案，所述耐高温胶黏剂包括如下重量份数的原料：二甲基丙烯酸乙二醇酯35份、苯基三甲氧基硅烷28份、乙烯基三异丙烯氧基硅烷7份、纳米二氧化硅19份、六氟-2,4-戊二酮铝9份、引发剂2.3份、去离子水11份。
作为优选方案，所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
一种纳米材料改性的塑料光纤的制备方法，所述方法包括如下具体步骤：
步骤一、按重量配比称取三氟乙酸钇溶解于乙醇和水的混合溶液中，加入正硅酸四乙酯，用硝酸调节PH为1.6-2.9，形成混合液；
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，密封，在70℃的条件下反应2小时；
步骤三、将高压釜中的得到的产品烘干，用乙醇清洗，干燥，粉碎，得到所述纳米促进剂；
步骤四、按照重量配比称取苯乙烯丁二烯共聚物弹性、纳米促进剂、耐热填充组合物、有机耐高温纤维、抗滴落剂、耐高温胶黏剂，混合搅拌后加热成塑料光纤预聚棒；
步骤五、将塑料光纤预聚棒拉制成不同直径的塑料光纤，即可。
作为优选方案，所述步骤一硝酸的浓度为2mol/L；所述步骤三烘干温度为90℃；所述步骤四的温度为80℃，加热时间为45小时。
实施例3
本实施例提供的一种纳米材料改性的塑料光纤，所述的纳米材料改性的塑料光纤包括如下重量份数的原料：苯乙烯丁二烯共聚物弹性37份、纳米促进剂18份、耐热填充组合物9份、有机耐高温纤维13份、抗滴落剂2.7份、耐高温胶黏剂3.9份。
作为优选方案，所述纳米促进剂由7重量份三氟乙酸钇与75重量份正硅酸四乙酯的混合液在69℃的高压釜中反应3小时制成。
作为优选方案，所述耐高温胶黏剂包括如下重量份数的原料：二甲基丙烯酸乙二醇酯54份、苯基三甲氧基硅烷17份、乙烯基三异丙烯氧基硅烷9份、纳米二氧化硅11份、六氟-2,4-戊二酮铝12份、引发剂1.7份、去离子水18份。
作为优选方案，所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
一种纳米材料改性的塑料光纤的制备方法，所述方法包括如下具体步骤：
步骤一、按重量配比称取三氟乙酸钇溶解于乙醇和水的混合溶液中，加入正硅酸四乙酯，用硝酸调节PH为1.8，形成混合液；
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，密封，在67℃的条件下反应5小时；
步骤三、将高压釜中的得到的产品烘干，用乙醇清洗，干燥，粉碎，得到所述纳米促进剂；
步骤四、按照重量配比称取苯乙烯丁二烯共聚物弹性、纳米促进剂、耐热填充组合物、有机耐高温纤维、抗滴落剂、耐高温胶黏剂，混合搅拌后加热成塑料光纤预聚棒；
步骤五、将塑料光纤预聚棒拉制成不同直径的塑料光纤，即可。
作为优选方案，所述步骤一硝酸的浓度为3mol/L；所述步骤三烘干温度为80℃；所述步骤四的温度为85℃，加热时间为39小时。
实施例4
本实施例提供的一种纳米材料改性的塑料光纤，所述的纳米材料改性的塑料光纤包括如下重量份数的原料：苯乙烯丁二烯共聚物弹性37份、纳米促进剂17份、耐热填充组合物5份、有机耐高温纤维13份、抗滴落剂1.7份、耐高温胶黏剂4.6份。
作为优选方案，所述纳米促进剂由6重量份三氟乙酸钇与66重量份正硅酸四乙酯的混合液在67℃的高压釜中反应3小时制成。
作为优选方案，所述耐高温胶黏剂包括如下重量份数的原料：二甲基丙烯酸乙二醇酯44份、苯基三甲氧基硅烷14份、乙烯基三异丙烯氧基硅烷8份、纳米二氧化硅11份、六氟-2,4-戊二酮铝12份、引发剂1.8份、去离子水16份。
作为优选方案，所述引发剂为过硫酸钾或过硫酸铵。
一种纳米材料改性的塑料光纤的制备方法，所述方法包括如下具体步骤：
步骤一、按重量配比称取三氟乙酸钇溶解于乙醇和水的混合溶液中，加入正硅酸四乙酯，用硝酸调节PH为1.6-2.9，形成混合液；
步骤二、将混合液加入高压釜中直至填充高压釜体积的2/3，密封，在70℃的条件下反应7小时；
步骤三、将高压釜中的得到的产品烘干，用乙醇清洗，干燥，粉碎，得到所述纳米促进剂；
步骤四、按照重量配比称取苯乙烯丁二烯共聚物弹性、纳米促进剂、耐热填充组合物、有机耐高温纤维、抗滴落剂、耐高温胶黏剂，混合搅拌后加热成塑料光纤预聚棒；
步骤五、将塑料光纤预聚棒拉制成不同直径的塑料光纤，即可。
作为优选方案，所述步骤一硝酸的浓度为3mol/L；所述步骤三烘干温度为70℃；所述步骤四的温度为85℃，加热时间为37小时。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。