[發明專利]用于制備光纖的方法

有效

• 申請號: 202011022741.1
• 申請日: 2020-09-25
• 公開（公告）號: CN112592508B
• 公開（公告）日: 2022-09-20
• 發明（設計）人: 凌力;程梓航;商啟
• 申請（專利權）人: 香港科技大學
• 主分類號: C08J7/06
• 分類號: C08J7/06;C09D1/00;C09D7/61;C03C25/54
• 代理公司: 北京英賽嘉華知識產權代理有限責任公司 11204
• 代理人: 王達佐;洪欣

本申請提供了用于制備光纖的方法，所述方法包括：通過將一種或多種顆粒分散到有機溶劑體系中來制備涂料懸浮液；將一種或多種光纖浸入所述涂料懸浮液中，使得所述聚合物外涂層被所述有機溶劑溶解并且所述顆粒擴散進入所述聚合物外涂層；從所述涂料懸浮液中移出所述一種或多種光纖；以及干燥所述一種或多種光纖以形成具有多孔結構且涂覆顆粒的多孔聚合物外涂層的光纖，其中所述顆粒的負載量為0.01mg/cm至1.23mg/cm。

技術領域

本公開內容一般涉及用于制備光纖的方法，并且具體地涉及用于制備具有涂覆顆粒的多孔聚合物外涂層的光纖的方法。

背景技術

光敏顆粒是在光照射下表現出活性行為的顆粒。光催化劑是一種可用于許多不同領域的光敏顆粒，包括但不限于產生氫氣、降解水或空氣中的污染物以及對微生物進行消毒。

光催化劑顆粒需要固定在支撐材料上，以擴展其在不同領域中的應用。Lin等人(2015)報道了一種聚合物輔助水熱沉積法(PAHD)，其中通過控制用于多相材料的前體溶液、聚合物和摻雜劑的化學計量比，在纖維表面形成了TiO₂涂層或Fe/TiO₂涂層。然而，PAHD需要添加高濃度的易燃物H₂O₂、聚合物和其它化學物質，而且該工藝的實施需要在高溫(例如，180℃至200℃)和高壓下使用水熱法進行。另外，該工藝屬于續批工藝，難以轉變為連續模式，因此難以大規模生產。

Baba等人(2017)提出了一種常壓等離子體工藝，用于在低溫下在聚合物光纖(POF)上沉積TiO₂薄膜。POF上的光催化銳鈦礦型TiO₂涂層的常壓低溫沉積依靠使用裝有氬氣的微波(MW)放電等離子體，并且通過超音速裝置在石英管中產生。選擇的常壓MW放電等離子提供了表面放電，該表面放電在石英管的內表面上引起了高度的電離和高電子密度。相反，管的中心部分反應性低得多，其溫度與使用聚合物基底相容。因此，POF在通過石英管的中心區域不會發生改變。隨后，通過注入TiO₂前體(即，TEOT)并使用純氬氣流將其運送到后放電區，從而在POF上涂上白色涂層。但這樣的過程難以控制，需要高的能源和化學費用。所形成的TiO₂也局限于某些形態且不容易控制。更重要的是，在纖維表面上形成光催化劑需要大量時間，這不利于進行大規模生產。

顆粒涂覆光纖的另一種常用的制備方法包括以下步驟：首先剝離光纖的聚合物外涂層，然后將光纖芯浸入顆粒懸浮液中，最后在烘箱中干燥浸漬的光纖。在Yu等人(2007)提交的“光纖光催化反應器和使用所述反應器分解氮氧化物的方法”的專利申請中，描述了一種浸涂方法。在涂覆之前，需要通過預處理把光纖表面原始聚合物保護膜去除。然后，通過浸漬，風干和熱處理的三個步驟將光催化劑涂覆在石英光纖上。由于石英光纖上的TiO₂顆粒涂層主要依靠TiO₂和石英之間的靜電相互作用形成。因此，該方法受到待涂覆材料的電荷的限制，并且涂層可能不穩定。該工藝不僅產生廢棄物，而且需要多個步驟，復雜且耗時。涂覆在光纖上的顆粒形成致密且無孔的涂層，既降低了傳質速率又減少了反應位點的數量。

在本領域中，存在對于用于制造顆粒涂覆光纖的設計和技術進行改善的需求。對此，本發明提供了用于制備具有涂覆顆粒的多孔聚合物外涂層的光纖的方法以解決以上描述的一個或多個技術問題。

發明內容

根據本發明的一個方面，提供了用于制備光纖的方法，所述方法包括：

通過將顆粒分散到有機溶劑體系中來制備涂料懸浮液；

將包覆聚合物外涂層的光纖浸入所述涂料懸浮液中，使得所述聚合物外涂層被所述有機溶劑溶解并且所述顆粒擴散進入所述聚合物外涂層；

從所述涂料懸浮液中取出所述光纖；以及