[發明專利]連續反應共擠熱擴散法制備梯度型塑料光纖的方法

有效

• 申請號: 200910059259.2
• 申請日: 2009-05-12
• 公開（公告）號: CN101544045A
• 公開（公告）日: 2009-09-30
• 發明（設計）人: 儲九榮;李凱;吳祥君;張海龍;劉中一
• 申請（專利權）人: 四川匯源塑料光纖有限公司
• 主分類號: B29C47/06
• 分類號: B29C47/06;B29C47/08;B29C47/92;G02B1/04
• 代理公司: 成都立信專利事務所有限公司
• 代理人: 江曉萍

技術領域：

本發明屬于光信息傳輸與新材料領域，與通過連續本體聚合共擠擴散法制備梯 度型折射率分布的塑料光纖的方法有關。

背景技術：

塑料光纖按照折射率分布形式可分為階躍型(SI型)、多階型(MI型)和梯度 型(GI型、漸變型)三種，如圖1所示。

階躍型塑料光纖帶寬通常在10～100MHz·100m，用于帶寬要求不高的傳感器跳 線及裝飾照明領域。梯度型塑料光纖帶寬通常≥1GHz·100m，用于帶寬要求較高的 光纖到戶局域網，數據傳輸量較大的工控局域網等信息領域。多階型塑料光纖帶寬 為≥200MHz·100m，介于二者之間。

梯度型塑料光纖與超五類銅線纜相比，具有節省銅資源，高帶寬的優勢；與多 模石英光纖相比，具有連接器件成本低、柔韌性高、抗震動等優勢。

目前國內外生產梯度型塑料光纖的方法有如下幾種：

1、界面凝膠預制棒拉絲法：

這種方法先用界面凝膠法制造梯度型預制棒，再采用棒拉絲工藝制備梯度型塑 料光纖。通常這種梯度型預制棒是采用高折射率的惰性或共聚摻雜劑來實施的，并 根據凝膠聚合反應是從外表凝膠層到中心的方向進行聚合，使高折射率摻雜劑逐漸 滲透到中心，從而得到中心折射率最高，折射率沿徑向逐漸遞減分布的梯度型預制 棒。這種方法的缺點是：1)難以從根本上消除氣泡；2)難以制備大直徑、較長的 合格梯度型聚合物光纖棒；3)聚合反應時間長、生產效率低，沒有實際的工業應 用價值。

2、表面氟化法

這種方法是采用XeF₂分離出F₂氟氣對PMMA塑料光纖進行表面氟化，使聚合物 表面的C-H鍵變為C-F鍵，從而降低了光纖外層聚合物的折射率。由于氟化的過程 是光纖外表面接觸氟氣的時間最長，因此有最多的C-H鍵變為C-F鍵，得到的折射 率最低，而沿光纖徑向越到中心，轉化為C-F鍵的越少，得到折射率就最高，因此 也可以得到中心折射率高，折射率沿徑向逐漸遞減分布的梯度型塑料光纖。這種方 法的缺點是1)采用氟化工藝的工業化生產成本較高；2)氟化時間長、生產效率較 低。

3、多層共擠法

這種方法是先制得不同折射率的光纖用高透明聚合物材料，通過多臺擠出機按 照在中心處折射率最高、沿徑向遞減的分布原則，分別熔融擠出不同折射率的聚合 物材料，通過多層共擠模具熔融擠出，牽引拉伸成型。這種方法的缺點是：1)屬 于多階型塑料光纖，折射率分布呈階梯型，帶寬不如梯度型塑料光纖高；2)層數 越少，帶寬越低；3)由于每一層厚度通常只有5～30μm，因此層數越多，控制難 度越大，成品率就越低，難以穩定生產出批量合格的高帶寬塑料光纖。

發明內容：

本發明的目的是為了提供了一種可連續大批量穩定生產、生產效率高、生產簡 便、生產成本低、產品性能優。特別是可大規模生產損耗低于0.2dB/m、帶寬高于 1GHz·100m的梯度型塑料光纖的方法。

本發明的目的是這樣來實現的：

本發明連續反應共擠熱擴散法制備梯度型塑料光纖的方法，該方法是在主單體 中加入折射率高于主單體折射率的惰性摻雜劑作為芯層材料，在預聚反應裝置中聚 合出透光率大于93％的光纖芯層熔體送入雙層共擠模具的芯層區，同時將與主單體 成分相同的材料經過聚合而成的聚合物作為包層材料熔融擠出到雙層共擠模具的 包層區，二者在雙層共擠模具中熔融復合為雙層圓截面的光纖，光纖從雙層共擠模 具中擠出后再經過聚合物溫度為100～240℃的溫度控制擴散成形區，停留10～ 20min，惰性摻雜劑由中心高濃度、高折射率沿光纖徑向向包層聚合物逐漸擴散， 形成中心折射率高、周圍折射率逐漸低的折射率梯度分布的梯度型塑料光纖。