[發(fā)明專利]大尺寸多孔聚合物光纖預(yù)制棒的生產(chǎn)方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200610105205.1
• 申請日: 2006-12-18
• 公開（公告）號: CN101204846A
• 公開（公告）日: 2008-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王麗莉;陳興華
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院西安光學(xué)精密機(jī)械研究所
• 主分類號: B29C47/12
• 分類號: B29C47/12;B29C47/92;B29C47/86;B29C47/08;B29C47/38;B29B13/00;B29B13/06;B29K33/04;B29K25/00;B29K69/00;B29L11/00
• 代理公司: 西安智邦專利商標(biāo)代理有限公司
• 代理人: 商宇科

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種大尺寸多孔聚合物光纖預(yù)制棒的制作方法。

背景技術(shù)

隨著聚合物光纖制造技術(shù)的不斷發(fā)展，低損耗的階躍(SI)型聚合物光纖(POF)在汽車/飛機(jī)內(nèi)部，低損耗高帶寬的梯度折射率(GI)聚合物光纖(POF)在局域網(wǎng)、飛機(jī)、軍艦內(nèi)部等的普及應(yīng)用迅猛膨脹。從上世紀(jì)70年代的SIPOF到90年代GIPOF，再到2001年多孔POF的出現(xiàn)，反映了POF發(fā)展的趨勢和規(guī)律。

多孔聚合物光纖(holey-POF)是由澳大利亞的科學(xué)家Maryanne?Large在2001年，利用商品化聚甲基丙烯酸甲酯棒鉆孔-熱拉伸法首次成功制備，并命名為微結(jié)構(gòu)聚合物光纖(microstructured?polymer?optical?fibre，MPOF)。MPOF的出現(xiàn)為增強(qiáng)POF功能提供了許多新的機(jī)會。如果制造微結(jié)構(gòu)光纖的技術(shù)工藝達(dá)到批量生產(chǎn)的要求，則在普通聚合物光纖應(yīng)用中存在的所有問題將迎刃而解。因為對于MPOF，纖芯可以是空氣，作為材料屬性的吸收、散射、色散和非線性就不存在了。這種變革的實(shí)現(xiàn)，將給聚合物光纖技術(shù)帶來翻天覆地的變化。因為聚合物材料加工溫度低，制造設(shè)備費(fèi)用低，而且摻雜或其它功能化更容易實(shí)現(xiàn)。

從MPOF問世以來，很多研究小組延續(xù)石英多孔光纖制造技術(shù)中的毛細(xì)管堆積-拉伸法和鉆孔法來制造MPOF預(yù)制棒。Maryanne?Large就是利用計算機(jī)控制的精密鉆孔機(jī)床，把聚合物棒進(jìn)行鉆孔，得到多孔預(yù)制棒，再把這種預(yù)制棒進(jìn)行加熱拉伸來制造微結(jié)構(gòu)聚合物光纖。這樣的預(yù)制棒力學(xué)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，熱拉伸后所設(shè)計的微孔結(jié)構(gòu)能較好保持。但是利用這種方法制作多孔預(yù)制棒的加工難度大、所得棒長有限，因此不可能實(shí)現(xiàn)規(guī)模化制造大尺寸高光學(xué)質(zhì)量的多孔預(yù)制棒。

由于MPOF的原材料、光纖制造與加工都很便宜；各種不同性能的MPOF能在同一制備技術(shù)框架內(nèi)制造；如果能實(shí)現(xiàn)大尺寸高光學(xué)質(zhì)量的多孔聚合物光纖預(yù)制棒的規(guī)模化制造，這將從根本上解決MPOF制造技術(shù)中的關(guān)鍵技術(shù)難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決背景技術(shù)中存在的上述技術(shù)問題，而提供一種成本低、加工難度小，可實(shí)現(xiàn)規(guī)模化制造的大尺寸多孔聚合物光纖預(yù)制棒的制作方法。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：本發(fā)明為一種大尺寸多孔聚合物光纖預(yù)制棒的生產(chǎn)方法，其特殊之處在于：該方法包括以下步驟：

1)原料的預(yù)處理：

凈化：把商品化顆粒狀熱塑性透明聚合物材料用純凈水洗滌，以除去混在其中的灰塵和其它雜質(zhì)后，用離心機(jī)摔干水分；

除濕干燥：用除濕干燥機(jī)在80-95℃的溫度下除去顆粒料所吸收的水分；

2)加熱塑化：將除濕干燥好的原料送入擠出機(jī)，在190-220度的溫度下加熱塑化后，把它擠入與擠出機(jī)出料口銜接的預(yù)制棒模具中。

3)加熱塑化后的高粘流體進(jìn)入插有金屬細(xì)棒的預(yù)制棒模具，模具溫度為80-100℃，充滿后自然冷卻，金屬細(xì)棒占據(jù)了預(yù)制棒中孔的位置，冷卻后抽去金屬細(xì)棒，就形成多孔預(yù)制棒。

上述原料為聚甲基丙烯酸甲酯、或聚苯乙烯、聚碳酸酯等熱塑性樹脂。

上述預(yù)制棒模具包括模具筒，上、下基座和金屬細(xì)棒，上、下基座分別設(shè)置在模具筒兩端，上、下基座的端面上對稱設(shè)置有金屬細(xì)棒插入孔，上基座的端面上還設(shè)置有進(jìn)料口。

上述預(yù)制棒模具外設(shè)置有保溫加熱器。

上述預(yù)制棒模具外設(shè)置有加壓裝置。

一種實(shí)現(xiàn)上述的大尺寸光子晶體聚合物光纖預(yù)制棒的生產(chǎn)方法的裝置，其特殊之處在于：該裝置包括凈化裝置、除濕干燥裝置、加熱熔化裝置和預(yù)制棒模具，凈化裝置接入除濕干燥裝置，除濕干燥裝置接入加熱熔化裝置，所述加熱熔化裝置接入預(yù)制棒模具。

上述凈化裝置為超純水噴淋器和離心摔干機(jī)組合裝置。

上述除濕干燥裝置為除濕干燥機(jī)。

上述加熱熔化裝置為單螺桿擠出機(jī)。

上述預(yù)制棒模具包括模具筒，上、下基座和金屬細(xì)棒，上、下基座分別設(shè)置在模具筒兩端，上、下基座的端面上對稱設(shè)置有金屬細(xì)棒插入孔，上基座的端面上還設(shè)置有進(jìn)料口。

本發(fā)明通過放棄繁瑣的毛細(xì)管堆積-拉伸預(yù)制棒制造技術(shù)，使得多孔預(yù)制棒在模具中一次成型，不但避免了引入光纖結(jié)構(gòu)缺陷次數(shù)，也減少了引入灰塵雜質(zhì)等污染的次數(shù)；同時因為孔洞形狀、尺寸和位置可以通過模具設(shè)計實(shí)現(xiàn)，并且所得多孔預(yù)制棒力學(xué)結(jié)構(gòu)完整，拉絲時不會在晶格內(nèi)產(chǎn)生不規(guī)則的間隙孔洞，使MPOF的整體結(jié)構(gòu)特征更好，非固有損耗更低。本發(fā)明適合于一切熱塑性高分子樹脂材料，并且利用多套預(yù)制棒模具后可實(shí)現(xiàn)連續(xù)生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明預(yù)制棒模具的結(jié)構(gòu)示意圖；