本發(fā)明涉及耐高溫光纖表面涂覆層去除方法,屬于高分子材料表面處理
技術(shù)領(lǐng)域:
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背景技術(shù):
:聚酰亞胺涂覆光纖具有優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度、較好柔韌性,較強(qiáng)的耐酸堿腐蝕性能,優(yōu)異的耐高、低溫性能,在光纖傳感、光纖照明、光纖陀螺、光纖醫(yī)療等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。然而在光纖的實(shí)際使用過程中,經(jīng)常需要除去部分聚酰亞胺涂覆層,便于實(shí)現(xiàn)光纖元件的焊接和傳感器的封裝。因此,快速、便捷、低損傷去除聚酰亞胺涂覆層在實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)和智能制造方面具有重要意義。目前,聚酰亞胺涂覆層的去除方法主要有機(jī)械剝除、化學(xué)腐蝕、高溫?zé)g以及高能燒蝕等。其中,機(jī)械剝除會對光纖芯層造成機(jī)械損傷;高溫?zé)g法需要將光纖加熱到500℃以上才能使聚酰亞胺涂層碳化分解實(shí)現(xiàn)去除,但光纖芯層的抗拉強(qiáng)度會受到影響;化學(xué)腐蝕法是將溶劑(強(qiáng)極性有機(jī)溶劑、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等)加熱到一定溫度,使涂層發(fā)生溶脹或氧化分解,最終得以去除。這種方法需要消耗較長時(shí)間來加熱較多的溶劑,效率較低;高能燒蝕是利用瞬間高能(可高達(dá)500℃以上)將涂層碳化分解實(shí)現(xiàn)去除。瞬間的高能量也會使光纖芯層的強(qiáng)度受到影響。因此,如何快速、低損傷去除聚酰亞胺涂覆層是目前亟需解決的關(guān)鍵問題。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:本發(fā)明的目的在于,針對現(xiàn)有的去除方法對光纖芯層極易造成損傷和影響光纖芯層的力學(xué)強(qiáng)度的問題,提供一種快速、低損傷去除耐高溫光纖聚酰亞胺涂覆層的方法。為實(shí)現(xiàn)上述目的,本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:一種快速、低損傷去除耐高溫光纖聚酰亞胺涂覆層的方法,包括:將激光器的光斑打在浸漬有酸液的光纖的一側(cè),所述光斑與所述光纖之間的距離為1~3mm;以5×10-4~1×10-3m/s的速率移動(dòng)所述光纖,直至去除所述光纖表面待去除的聚酰亞胺涂覆層。在一可選實(shí)施例中,所述將激光器的光斑打在浸漬有酸液的光纖的一側(cè),包括:將浸漬有酸液的光纖置于靶材上,將激光器的光斑打在所述靶材上,所述靶材為耐高溫、耐酸腐蝕的導(dǎo)熱材料。在一可選實(shí)施例中,給所述光纖浸漬所述酸液的方法,包括:將光纖放在靶材上,在所述光纖的需要去除涂覆層的部位滴至少一滴酸液。在一可選實(shí)施例中,所述將所述浸漬有酸液的光纖置于靶材上,包括:將兩根所述浸漬有酸液的光纖置于靶材上,所述兩根浸漬有酸液的光纖平行,且間距為2~6mm。在一可選實(shí)施例中,所述的激光器的功率為1~10w。在一可選實(shí)施例中,所述的激光器與所述光纖表面涂覆層之間的垂直距離為所用功率下的激光的焦距。在一可選實(shí)施例中,所述的酸液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30~98%的硫酸。在一可選實(shí)施例中,所述靶材為氮化硼或石墨填充的深色環(huán)氧樹脂膠板。在一可選實(shí)施例中,所述光纖的芯徑為125μm,外徑為155~165μm。本發(fā)明提供的快速、低損傷去除耐高溫光纖聚酰亞胺涂覆層的方法,通過將利用激光的輻射使涂覆層表面的酸液快速升溫沸騰,沸騰的酸液將聚酰亞胺涂覆層快速氧化分解,最終達(dá)到快速、徹底去除涂覆層的目的。與激光直接照射光纖涂覆層相比,本發(fā)明提供的方法可以避免在涂覆層表面瞬間產(chǎn)生500℃以上高溫(酸液沸騰溫度在340℃以下),大大減小了瞬間高溫對光纖芯層的表面損傷。與酸液溶解去除方法相比,本發(fā)明提供的方法可使酸液瞬間沸騰,去除涂覆層更快速,使用的酸液量更少,操作更安全。本方法不僅可以快速去除光纖的端頭部位的涂覆層,還可以快速去除光纖中間任意部位、任意長度的涂覆層。在光纖光柵傳感器封裝、光纖光柵的刻寫等相關(guān)領(lǐng)域,該方法具有比其它同類技術(shù)更廣泛的應(yīng)用潛力,特別適合于耐高溫光纖的聚酰亞胺涂覆層精確去除。附圖說明圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種快速、低損傷去除耐高溫光纖聚酰亞胺涂覆層的方法的操作示意圖;圖2為去除聚酰亞胺涂覆層后光纖芯層的光學(xué)顯微照片(放大80倍)。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下具體實(shí)施例皆在進(jìn)一步說明本
發(fā)明內(nèi)容,而非限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。本發(fā)明實(shí)施例提供了一種快速、低損傷去除耐高溫光纖聚酰亞胺涂覆層的方法,包括:步驟1:將激光器的光斑打在浸漬有酸液的光纖的一側(cè),所述光斑與所述光纖之間的距離為1~3mm;具體地,參見圖1,本發(fā)明實(shí)施例中,光纖1的保護(hù)層為聚酰亞胺涂覆層,酸液a浸漬在所述聚酰亞胺涂覆層上,酸液l為30~98%之間質(zhì)量分?jǐn)?shù)的硫酸酸液;所述光斑為激光器2的激光束α在承接光纖1的底板上形成光點(diǎn),肉眼所見為一點(diǎn),該點(diǎn)到光纖1的距離為1~3mm;步驟2:以5×10-4~1×10-3m/s的速率移動(dòng)所述光纖,直至去除所述光纖表面待去除的聚酰亞胺涂覆層。具體地,本發(fā)明實(shí)施例中,保持光斑與光纖1的距離基本不變,平行移動(dòng)光纖,逐步去除光纖上待去除的聚酰亞胺涂覆層??梢酝ㄟ^電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)或手動(dòng)移動(dòng)方式,移動(dòng)光纖。本發(fā)明提供的快速、低損傷去除耐高溫光纖聚酰亞胺涂覆層的方法,通過將利用激光的輻射使涂覆層表面的酸液快速升溫沸騰,沸騰的酸液將聚酰亞胺涂覆層快速氧化分解,最終達(dá)到快速、徹底去除涂覆層的目的。與激光直接照射光纖涂覆層相比,本發(fā)明提供的方法可以避免在涂覆層表面瞬間產(chǎn)生500℃以上高溫(酸液沸騰溫度在340℃以下),大大減小了瞬間高溫對光纖芯層的表面損傷。與酸液直接溶解去除方法相比,本發(fā)明提供的方法可使酸液瞬間沸騰,去除涂覆層更快速,使用的酸液量更少,操作更安全。本方法不僅可以快速去除光纖的端頭部位的涂覆層,還可以快速去除光纖中間任意部位、任意長度的涂覆層。在光纖光柵傳感器封裝、光纖光柵的刻寫等相關(guān)領(lǐng)域,該方法具有比其它同類技術(shù)更廣泛的應(yīng)用潛力,特別適合于耐高溫光纖的聚酰亞胺涂覆層精確去除。在本發(fā)明的一可選實(shí)施例中,步驟1中,將激光器2的光斑打在浸漬有酸液l的光纖2的一側(cè),包括:將浸漬有酸液a的光纖1置于靶材3上,將激光器2的光斑打在靶材3上,靶材3為顏色較深、耐高溫、耐酸腐蝕的導(dǎo)熱材料。本發(fā)明實(shí)施例中,靶材3優(yōu)選為石墨或氮化硼填充的、表面光滑的顏色較深的導(dǎo)熱環(huán)氧樹脂膠板。通過將浸漬有酸液的光纖和激光光斑均設(shè)置靶材上,可在靶材表面上實(shí)現(xiàn)更好的熱傳導(dǎo),使酸液快速沸騰。參見圖1,在本發(fā)明的一可選實(shí)施例中,將兩根浸漬有酸液a的光纖1置于靶材3上,所述兩根浸漬有酸液a的光纖1平行,且間距為2~6mm。通過將兩根甚至多根光纖一同置于靶材上,通過調(diào)整光纖間的距離,實(shí)現(xiàn)利用同一激光光斑同時(shí)去除多根光纖上的涂覆層的目的,提高了去除效率。本發(fā)明實(shí)施例中,給所述光纖浸漬所述酸液的方法,包括:將光纖1放在靶材3上,在所述光纖的需要去除涂覆層的部位滴至少一滴酸液a。當(dāng)酸液過多時(shí),操作安全性降低;酸液過少時(shí),酸液不能充分浸潤光纖涂覆層,去除后光纖表面會殘留部分聚酰亞胺涂覆層,本發(fā)明實(shí)施例中,優(yōu)選用滴管在所述光纖的需要去除涂覆層的部位滴2~3滴酸液。本發(fā)明實(shí)施例中,所述的酸液為質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30~98%的硫酸。該范圍內(nèi)酸液的沸點(diǎn)在107~338℃之間,能保證快速、全面的去除涂覆層。具體地,本發(fā)明實(shí)施例中,激光器2的功率為1~10w。該范圍內(nèi)激光的既能保證與酸液配合有效去除涂覆層,又可以可避免大功率激光對人體的損傷。具體地,本發(fā)明實(shí)施例中,激光器2與光纖1表面涂覆層之間的垂直距離為所用功率下的激光的焦距。在焦距下,光斑面積最小,能量最大,加熱酸液沸騰時(shí)間最短。具體地,本發(fā)明實(shí)施例中,光纖1的芯徑為125μm,外徑為155~165μm。該類型的光纖不適合使用普通機(jī)械剝除方法去除涂覆層。以下為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例:實(shí)施例1將激光器的功率調(diào)至2w,激光器與光纖表面涂覆層之間的距離調(diào)整為該功率下的激光的焦距。在激光光斑的一側(cè)放置外徑為155~165μm,芯徑為125μm的光纖,光斑與聚酰亞胺涂覆層的間距調(diào)整為1.5mm,并在待去除部位的表面滴2~3滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸。打開激光器,調(diào)整光纖的運(yùn)動(dòng)速率為5×10-4m/s,使光纖待去除涂覆層的部位依次經(jīng)過光斑附近,去除涂覆層,得到單根去除涂覆層后的光纖。本發(fā)明實(shí)施例去除涂覆層后的光纖芯層表面光滑(如圖2a所示),抗拉強(qiáng)度為30n。實(shí)施例2將激光器的功率調(diào)至2w,激光器與光纖表面涂覆層之間的垂直距離調(diào)整為該功率下的激光的焦距。在激光光斑的兩側(cè)分別放置外徑為155~165μm的光纖,芯徑為125μm光斑與聚酰亞胺涂覆層的間距調(diào)整為1.5mm,并在要去除部位的表面滴2~3滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸。打開激光器,調(diào)整光纖的運(yùn)動(dòng)速率為5×10-4m/s,使光纖待去除涂覆層的部位依次經(jīng)過光斑附近,得到兩根同時(shí)去除涂覆層后的光纖。本發(fā)明實(shí)施例去除涂覆層后的光纖芯層表面光滑(如圖2b所示),抗拉強(qiáng)度為24n。實(shí)施例3將激光器的功率調(diào)至1w,激光器與光纖表面涂覆層之間的距離調(diào)整為該功率下的激光的焦距。在激光光斑的一側(cè)放置外徑為155~165μm,芯徑為125μm的光纖,光斑與聚酰亞胺涂覆層的間距調(diào)整為1mm,并在待去除部位的表面滴2~3滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30%的硫酸。打開激光器,調(diào)整光纖的運(yùn)動(dòng)速率為8×10-4m/s,使光纖待去除涂覆層的部位依次經(jīng)過光斑附近,去除涂覆層,得到單根去除涂覆層后的光纖。本發(fā)明實(shí)施例去除涂覆層后的光纖芯層表面光滑,抗拉強(qiáng)度為19n。實(shí)施例4將激光器的功率調(diào)至10w,激光器與光纖表面涂覆層之間的距離調(diào)整為該功率下的激光的焦距。在激光光斑的一側(cè)放置外徑為155~165μm,芯徑為125μm的光纖,光斑與聚酰亞胺涂覆層的間距調(diào)整為3mm,并在待去除部位的表面滴2~3滴質(zhì)量分?jǐn)?shù)為60%的硫酸。打開激光器,調(diào)整光纖的運(yùn)動(dòng)速率為1×10-3m/s,使光纖待去除涂覆層的部位依次經(jīng)過光斑附近,去除涂覆層,得到單根去除涂覆層后的光纖。本發(fā)明實(shí)施例去除涂覆層后的光纖芯層表面光滑,抗拉強(qiáng)度為12n。對比例1將激光器的功率調(diào)至2w,激光器與光纖表面涂覆層之間的垂直距離調(diào)整為該功率下的激光的焦距。在激光光斑下直接放置外徑為155~165μm的光纖。打開激光器,調(diào)整光纖的運(yùn)動(dòng)速率為5×10-4m/s,光纖最后熔斷。對比例2使用3ae公司提供的三電極電弧燒蝕儀去除外徑為155~165μm光纖的聚酰亞胺涂覆層,得到的光纖芯層表面如圖2c所示,去除后的芯層表面存在瑕疵(如圖2c虛線圈注位置所示),拉伸強(qiáng)度為13n。對比例3濃硫酸直接去除耐高溫光纖聚酰亞胺涂覆層將少量質(zhì)量分?jǐn)?shù)為98%的濃硫酸預(yù)先加熱至120℃,將直徑為125μm的光纖浸入到上述熱的濃硫酸中,10min后取出,得到去除聚酰亞胺涂覆層的光纖。光纖芯層表面如圖2d所示,光纖芯層存在大量瑕疵(如圖2d虛線圈注位置所示),拉伸強(qiáng)度為4n。表1去除聚酰亞胺涂覆層的光纖的性能參數(shù)對比表序號實(shí)施例斷裂時(shí)的拉力值n表面完整程度1本發(fā)明實(shí)施例12~30完好2電弧燒蝕法3~13偶有瑕疵3強(qiáng)酸腐蝕法3.5~4有瑕疵本發(fā)明未詳細(xì)說明部分屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識。所述的具體實(shí)施例僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬
技術(shù)領(lǐng)域:
的人員可以對所述的具體實(shí)施例做不同的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式代替,但不偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。本發(fā)明未詳細(xì)說明部分屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識。當(dāng)前第1頁12