專利名稱：氟化梯度型塑料光纖的制造方法
氟化梯度型塑料光纖的制造方法[技術領域]本發(fā)明涉及由可見光固化預成型材料制造具有折射率呈梯度型分 布的塑料光纖，用于光通信、光傳感器件和照明裝飾等領域。 [背景技術]隨著信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，需要傳輸?shù)男畔⒘吭絹碓酱?，在這些信息 中包括語音、圖像等實時性要求很高的信息，這對通信系統(tǒng)的通信容 量提出了很高的要求。石英單模光纖以其優(yōu)良的傳輸特性，在長距離、大容量的通信系統(tǒng)中發(fā)揮了重要的作用。上世紀80年代以來，個 人計算機大量涌入辦公室、實驗室、工廠和家庭，計算機間共享信息 的需求促進了網(wǎng)絡的發(fā)展。用戶對通信帶寬的需求劇增，而且還需要 在短距離內(nèi)連接成密集的網(wǎng)絡。由于石英光纖的芯直徑很細(單模 10pm，多模50 62.5um)，使得石英光纖的耦合和連接困難，耦合 器和連接器的成本很高。因此，在通信系統(tǒng)的末端即用戶端以及局域 網(wǎng)中，若再用石英光纖作傳輸介質(zhì)就有了問題，因為在用戶端和局域 網(wǎng)中，光纖與光纖之間，光纖與收發(fā)器之間需要連接，這會大幅度增 加成本。為了解決光纖通信最后一公里帶寬的瓶頸問題，人們開始研 制梯度型塑料光纖。作為用戶端和局域崗的傳輸介質(zhì)。塑料光纖有很 多獨特的優(yōu)點(1)制造成本低廉；(2)更易端接、耦合，其纖芯 直徑大約為lram。端接成本少，聚合物光纖的連接頭可以使用廉價的注 塑件；(3)具有極好的柔韌性，質(zhì)量輕，且對振動不敏感，在需要光 纖彎曲的場合比石英光纖更適用，易于加工適合各種布線方式。因 此，塑料光纖已成為未來光纖入戶的所選材料之一。4梯度型塑料光纖的制造大多采用熱固化方式，固化時間長，氣泡問題不易解決。我國專利CN1529189A、 CN1415985采用紫外固化涂層 技術，可使固化時間大大縮短，但僅用于薄層。日本旭硝子株式會社 在中國申請的專利CN1219244A公開了折射率分布型塑料光纖的制造方 法，該方法是由較低折射率材料形成的圓筒狀成形體為基礎，在其內(nèi) 側(cè)面通過旋轉(zhuǎn)成形由折射率較高的層形材料形成內(nèi)外至少有兩層的圓 筒狀母材，但該方法是采用熱固化成形，樹脂基料全部為氟化聚合 物，但固化時間長，需10小時，且氣泡不易去除，質(zhì)量較難保證，且成本高昂。[發(fā)明內(nèi)容]本發(fā)明的目的是針對上述技術的不足，提出了一種氟化梯度型塑 料光纖的制造方法，不但使固化時間縮短，且由于是在室溫下進行反 應，消除了預制棒中的氣泡。另外，紫外線波長短，對人體有危害， 且紫外光照射空氣產(chǎn)生較多臭氧，對人體亦有損，而可見光無此缺 陷，且因波長長，穿透力深，可固化厚壁多層結構預制棒。本發(fā)明的技術方案如下 一種氟化梯度型塑料光纖的制造方法， 其特征在于采用試樣旋轉(zhuǎn)成型可見光固化法制造梯度型塑料，豫--制棒，可見光波長為380 600nm，可見光照射照度為5000 10000Lux，光照時間為1 6小時。試樣旋轉(zhuǎn)成型采用臥式旋轉(zhuǎn)成型或立式旋轉(zhuǎn)成型。 梯度型塑料光纖預制棒為多層結構，各層折射率不同，通過光固化過程中各層間擴散以達到較均勻的梯度型折射率分布，各層厚度為1. 0 5. Onm。所述多層結構中基料的配比為
內(nèi)芯層丙烯酸酯摻雜劑=(6 9) : (4 1); 中間層氟代丙烯酸酯丙烯酸酯=(2 6) : (8 4); 外層氟代丙烯酸酯丙烯酸酯=(5 8) : (5 2); 上述丙烯酸酯和氟代丙烯酸酯包括單體和低聚物，單體低聚物
=(2 4) : (8 6)。
所述每層光固化引發(fā)劑的重量含量如下
基料 100%;
光引發(fā)劑 0.01 5.0%。 所述基料為含官能團單體和低聚物，包括甲基丙烯酸甲酯、丙烯 酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸乙基己酯、丙烯酸羥乙酯、丙烯酸羥 丙酯、a-氟代丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙燃酸四氟 丙酯、甲基丙烯酸五氟丙酯、甲基丙燃酸六氟丁酯或上述化合物的混 合物。
所述的光引發(fā)劑包括苯偶姻、苯偶酰、烷氧基苯乙酮、a羥烷基 酮、二甲基苯甲酰三甲基戊基氧化磷、羥基環(huán)已基苯基酮、異丙基硫 雜蒽酮、苯基二苯甲酮或上述化合物的混合物。
所述的可見光固化用燈為鏑燈、無極燈或金屬鹵素燈。 現(xiàn)對預制棒的內(nèi)、中、外三層結構的組分分別加以說明 設具有官能團的丙烯酸酯單體為A，其低聚物為B，摻雜劑為C， 光引發(fā)劑為D，氟代丙烯酸酯為E。
內(nèi)芯層(A+B) :C= (6 9) : (4 1); A : B= (2 4) : (8 6);D為(A+B+D)的O. 3 5.0%; 折射率為1.50 1.53; 中間層E:B= (2 6) : (8 4); D為(E+B)的0.3 5.0%; 折射率為1.45 1.48; 夕卜層E : B= (5 8) : (5 2); D為(E+B)的O. 3 5.0%; 折射率為1.40 1.43。 現(xiàn)以水平旋轉(zhuǎn)成型方式制取預制棒為例加以說明。 在玻璃或透明塑料管中灌入外層組合物，兩端密封，裝在水平旋 轉(zhuǎn)裝置上旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為1000 3000rpm，配料受離心力作用，緊貼管 壁，可見光照射照度為5000 10000Lux，經(jīng)照射一段時間后外層即固 化。而后取下此空心管，灌入中間層配料，用同樣方法使其固化，而 后再灌入內(nèi)芯層配料，再用同樣方法使固化，從而獲得無氣泡的梯度 型預制棒，總的光照時間為1 6小時。
本發(fā)明的有益效果不但使固化時間縮短，且由于是在室溫下進 行反應，消除了預制棒中的氣泡。另外，紫外線波長短，對人體有危 害，且紫外光照射空氣產(chǎn)生較多臭氧，對人體亦有損，而可見光無此 缺陷，且因波長長，穿透力深，可固化厚壁多層結構預制棒。 [具體實施方式
] 實施例l 外層
a氟代丙烯酸甲酯四官能度聚醚丙烯酸酯安息香雙甲醚=3 : 7 : 0. 2，轉(zhuǎn)速3000rpm，光照照度為5000Lux，光照時間為1 小時，壁厚為2隨，折射率為1.41; 中間層
a氟代丙烯酸甲酯四官能度聚醚丙烯酸酯安息香雙甲醚= 1 : 9 : 0. 2，轉(zhuǎn)速3000rpm，照度為5000Lux，光照時間為1小 時，壁厚為2腿，折射率為1.45; 內(nèi)芯
三丙二醇類二丙烯酸酯聚醚丙烯酸酯苯甲酸苯酯安息香
雙甲醚=4 : 3 : 3 : 0. 2，轉(zhuǎn)速3000rpm，照度為5000Lux，時間
為1.5小時，直徑為(i)6mm，折射率為1.52。 此預制棒經(jīng)自制的拉絲機，爐溫為215。C，單絲牽引速度為 5m/min，拉制出0> 1. 0鵬的光纖。 實施例2
外層
甲基丙烯酸三氟乙酯三官能度聚醚丙烯酸酯苯基二苯甲酮
=5. 5 : 4. 5 : 0. 3，轉(zhuǎn)速2500rpm，照度6000Lux，時間0. 25小 時，壁厚2.5mm，折射率1.43; 中間層
甲基丙烯酸三氟乙酯三官能度聚醚丙烯酸酯苯基二苯甲酮
=3. 5 : 6. 5 : 0. 3，轉(zhuǎn)速2500rpm，照度6000Lux，時間0. 5小 時，壁厚2.5mm,折射率1.46; 內(nèi)芯
三乙醇類二丙烯酯胺改性聚醚丙烯酸酯溴苯苯基二苯甲酮=5 : 2 : 3 : 0. 3，轉(zhuǎn)速2500rpm，照度6000Lux，時間1小
時，直徑(t)8mm，折射率1.50。 此預制棒經(jīng)自制的拉絲機，爐溫為21(TC，單絲牽引速度為 7m/min，拉制出d> 1. Omm的光纖。 實施例3
外層
甲基丙烯酸六氟丁酯二官能度聚醚丙烯酯苯偶酰=6.5 :
3.5:0.5，轉(zhuǎn)速2000rpm ， 7000Lux， IO分鐘，壁厚3mm，折射 率1.40;
中間層
甲基丙烯酸六氟丁酯二官能度聚醚丙烯酸酯苯偶酰=4 :
6:0.5，轉(zhuǎn)速2000rpm， 7000Lux， 0.5小時，壁厚3mm，折射率 1.48; 內(nèi)芯
甲氧基丙氧基新戊二醇單丙烯酸酯丙烯酸樹酯(含60%季戊四 醇三丙烯酸酯)聯(lián)苯苯偶酰=2 : 8 : 3 : o. 5，轉(zhuǎn)速
2000rpm， 7000Lux， 1小時，直徑d) 10mm，折射率1.53。 此預制棒經(jīng)自制的拉絲機，爐溫為205°C，單絲牽引速度為 10m/min，拉制出①1. Oram的光纖。
權利要求
1、一種氟化梯度型塑料光纖的制造方法，其特征在于采用試樣旋轉(zhuǎn)成型可見光固化法制造梯度型塑料光纖預制棒，可見光波長為380～600nm，可見光照射照度為5000～10000Lux，光照時間為1～6小時。
2、 根據(jù)權利1的要求所述的氟化梯度型塑料光纖的制造方法，其特征 在于試樣旋轉(zhuǎn)成型采用臥式旋轉(zhuǎn)成型或立式旋轉(zhuǎn)成型。
3、 根據(jù)權利1的要求所述的氟化梯度型塑料光纖的制造方法，其特征在于梯度型塑料光纖預制棒為多層結構，各層折射率不同，通過光固化過程中各層間擴散以達到較均勻的梯度型折射率分布，各層厚度為1.0 5. Oran。
4、 根據(jù)權利3的要求所述的氟化梯度型塑料光纖的制造方法，其特征 在于所述多層結構中基料的配比為:內(nèi)芯層丙烯酸酯摻雜劑=(6 9) :(4 1); 中間層氟代丙烯酸酯丙烯酸酯=(2 6) : (8 4); 外層氟代丙烯酸酯丙烯酸酯=(5 8) : (5 2); 上述丙烯酸酯和氟代丙烯酸酯包括單體和低聚物，單體低聚物=(2 4) : (8 6)。
5、 根據(jù)權利4的要求所述的氟化梯度型塑料光纖的制造方法，其特征 在于所述每層光固化引發(fā)劑的重量含量如下基料 100%;光引發(fā)劑 0.01 5.0%。
6、 根據(jù)權利4的要求所述的氟化梯度型塑料光纖的制造方法，其特征在于所述基料為含官能團單體和低聚物，包括甲基丙烯酸甲酯、2丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、丙烯酸乙基己酯、丙烯酸羥乙酯、丙 烯酸羥丙酯、a-氟代丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、甲基丙 燃酸四氟丙酯、甲基丙烯酸五氟丙酯、甲基丙燃酸六氟丁酯或上述 化合物的混合物。
7、 根據(jù)權利5的要求所述的氟化梯度型塑料光纖的制造方法，其特征 在于所述的光引發(fā)劑包括苯偶姻、苯偶酰、烷氧基苯乙酮、a羥 垸基酮、二甲基苯甲酰三甲基戊基氧化磷、羥基環(huán)己基苯基酮、異 丙基硫雜蒽酮、苯基二苯甲酮或上述化合物的混合物。
8、 根據(jù)權利1的要求所述的氟化梯度型塑料光纖的制造方法，其特征 在于所述的可見光固化用燈為鏑燈、無極燈或金屬鹵素燈。
全文摘要
本發(fā)明涉及由可見光固化預成型材料制造具有折射率呈梯度型分布的塑料光纖，用于光通信、光傳感器件和照明裝飾等領域，具體是一種氟化梯度型塑料光纖的制造方法，采用試樣旋轉(zhuǎn)成型可見光固化法制造梯度型塑料光纖預制棒，可見光波長為380～600nm，可見光照射照度為5000～10000Lux，光照時間為1～6小時；本發(fā)明的有益效果不但使固化時間縮短，且由于是在室溫下進行反應，消除了預制棒中的氣泡。另外，紫外線波長短，對人體有危害，且紫外光照射空氣產(chǎn)生較多臭氧，對人體亦有損，而可見光無此缺陷，且因波長長，穿透力深，可固化厚壁多層結構預制棒。
文檔編號G02B1/04GK101590676SQ20091005343
公開日2009年12月2日 申請日期2009年6月19日 優(yōu)先權日2009年6月19日
發(fā)明者王壽泰, 明 陳 申請人:江西大圣塑料光纖有限公司