专利名称：氟化梯度型塑料光纤的制造方法
氟化梯度型塑料光纤的制造方法[技术领域]本发明涉及由可见光固化预成型材料制造具有折射率呈梯度型分 布的塑料光纤，用于光通信、光传感器件和照明装饰等领域。 [背景技术]随着信息产业的发展，需要传输的信息量越来越大，在这些信息 中包括语音、图像等实时性要求很高的信息，这对通信系统的通信容 量提出了很高的要求。石英单模光纤以其优良的传输特性，在长距离、大容量的通信系统中发挥了重要的作用。上世纪80年代以来，个 人计算机大量涌入办公室、实验室、工厂和家庭，计算机间共享信息 的需求促进了网络的发展。用户对通信带宽的需求剧增，而且还需要 在短距离内连接成密集的网络。由于石英光纤的芯直径很细(单模 10pm，多模50 62.5um)，使得石英光纤的耦合和连接困难，耦合 器和连接器的成本很高。因此，在通信系统的末端即用户端以及局域 网中，若再用石英光纤作传输介质就有了问题，因为在用户端和局域 网中，光纤与光纤之间，光纤与收发器之间需要连接，这会大幅度增 加成本。为了解决光纤通信最后一公里带宽的瓶颈问题，人们开始研 制梯度型塑料光纤。作为用户端和局域岗的传输介质。塑料光纤有很 多独特的优点(1)制造成本低廉；(2)更易端接、耦合，其纤芯 直径大约为lram。端接成本少，聚合物光纤的连接头可以使用廉价的注 塑件；(3)具有极好的柔韧性，质量轻，且对振动不敏感，在需要光 纤弯曲的场合比石英光纤更适用，易于加工适合各种布线方式。因 此，塑料光纤已成为未来光纤入户的所选材料之一。4梯度型塑料光纤的制造大多采用热固化方式，固化时间长，气泡问题不易解决。我国专利CN1529189A、 CN1415985采用紫外固化涂层 技术，可使固化时间大大縮短，但仅用于薄层。日本旭硝子株式会社 在中国申请的专利CN1219244A公开了折射率分布型塑料光纤的制造方 法，该方法是由较低折射率材料形成的圆筒状成形体为基础，在其内 侧面通过旋转成形由折射率较高的层形材料形成内外至少有两层的圆 筒状母材，但该方法是采用热固化成形，树脂基料全部为氟化聚合 物，但固化时间长，需10小时，且气泡不易去除，质量较难保证，且成本高昂。[发明内容]本发明的目的是针对上述技术的不足，提出了一种氟化梯度型塑 料光纤的制造方法，不但使固化时间縮短，且由于是在室温下进行反 应，消除了预制棒中的气泡。另外，紫外线波长短，对人体有危害， 且紫外光照射空气产生较多臭氧，对人体亦有损，而可见光无此缺 陷，且因波长长，穿透力深，可固化厚壁多层结构预制棒。本发明的技术方案如下 一种氟化梯度型塑料光纤的制造方法， 其特征在于采用试样旋转成型可见光固化法制造梯度型塑料，豫--制棒，可见光波长为380 600nm，可见光照射照度为5000 10000Lux，光照时间为1 6小时。试样旋转成型采用卧式旋转成型或立式旋转成型。 梯度型塑料光纤预制棒为多层结构，各层折射率不同，通过光固化过程中各层间扩散以达到较均匀的梯度型折射率分布，各层厚度为1. 0 5. Onm。所述多层结构中基料的配比为
内芯层丙烯酸酯掺杂剂=(6 9) : (4 1); 中间层氟代丙烯酸酯丙烯酸酯=(2 6) : (8 4); 外层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单体和低聚物，单体低聚物
=(2 4) : (8 6)。
所述每层光固化引发剂的重量含量如下
基料 100%;
光引发剂 0.01 5.0%。 所述基料为含官能团单体和低聚物，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、丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟 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。
所述的光引发剂包括苯偶姻、苯偶酰、烷氧基苯乙酮、a羟烷基 酮、二甲基苯甲酰三甲基戊基氧化磷、羟基环已基苯基酮、异丙基硫 杂蒽酮、苯基二苯甲酮或上述化合物的混合物。
所述的可见光固化用灯为镝灯、无极灯或金属卤素灯。 现对预制棒的内、中、外三层结构的组分分别加以说明 设具有官能团的丙烯酸酯单体为A，其低聚物为B，掺杂剂为C， 光引发剂为D，氟代丙烯酸酯为E。
内芯层(A+B) :C= (6 9) : (4 1); A : B= (2 4) : (8 6);D为(A+B+D)的O. 3 5.0%; 折射率为1.50 1.53; 中间层E:B= (2 6) : (8 4); D为(E+B)的0.3 5.0%; 折射率为1.45 1.48; 夕卜层E : B= (5 8) : (5 2); D为(E+B)的O. 3 5.0%; 折射率为1.40 1.43。 现以水平旋转成型方式制取预制棒为例加以说明。 在玻璃或透明塑料管中灌入外层组合物，两端密封，装在水平旋 转装置上旋转，转速为1000 3000rpm，配料受离心力作用，紧贴管 壁，可见光照射照度为5000 10000Lux，经照射一段时间后外层即固 化。而后取下此空心管，灌入中间层配料，用同样方法使其固化，而 后再灌入内芯层配料，再用同样方法使固化，从而获得无气泡的梯度 型预制棒，总的光照时间为1 6小时。
本发明的有益效果不但使固化时间縮短，且由于是在室温下进 行反应，消除了预制棒中的气泡。另外，紫外线波长短，对人体有危 害，且紫外光照射空气产生较多臭氧，对人体亦有损，而可见光无此 缺陷，且因波长长，穿透力深，可固化厚壁多层结构预制棒。 [具体实施方式
] 实施例l 外层
a氟代丙烯酸甲酯四官能度聚醚丙烯酸酯安息香双甲醚=3 : 7 : 0. 2，转速3000rpm，光照照度为5000Lux，光照时间为1 小时，壁厚为2隨，折射率为1.41; 中间层
a氟代丙烯酸甲酯四官能度聚醚丙烯酸酯安息香双甲醚= 1 : 9 : 0. 2，转速3000rpm，照度为5000Lux，光照时间为1小 时，壁厚为2腿，折射率为1.45; 内芯
三丙二醇类二丙烯酸酯聚醚丙烯酸酯苯甲酸苯酯安息香
双甲醚=4 : 3 : 3 : 0. 2，转速3000rpm，照度为5000Lux，时间
为1.5小时，直径为(i)6mm，折射率为1.52。 此预制棒经自制的拉丝机，炉温为215。C，单丝牵引速度为 5m/min，拉制出0> 1. 0鹏的光纤。 实施例2
外层
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，转速2500rpm，照度6000Lux，时间0. 25小 时，壁厚2.5mm，折射率1.43; 中间层
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，转速2500rpm，照度6000Lux，时间0. 5小 时，壁厚2.5mm,折射率1.46; 内芯
三乙醇类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，转速2500rpm，照度6000Lux，时间1小
时，直径(t)8mm，折射率1.50。 此预制棒经自制的拉丝机，炉温为21(TC，单丝牵引速度为 7m/min，拉制出d> 1. Omm的光纤。 实施例3
外层
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，转速2000rpm ， 7000Lux， IO分钟，壁厚3mm，折射 率1.40;
中间层
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，转速2000rpm， 7000Lux， 0.5小时，壁厚3mm，折射率 1.48; 内芯
甲氧基丙氧基新戊二醇单丙烯酸酯丙烯酸树酯(含60%季戊四 醇三丙烯酸酯)联苯苯偶酰=2 : 8 : 3 : o. 5，转速
2000rpm， 7000Lux， 1小时，直径d) 10mm，折射率1.53。 此预制棒经自制的拉丝机，炉温为205°C，单丝牵引速度为 10m/min，拉制出①1. Oram的光纤。
权利要求
1、一种氟化梯度型塑料光纤的制造方法，其特征在于采用试样旋转成型可见光固化法制造梯度型塑料光纤预制棒，可见光波长为380～600nm，可见光照射照度为5000～10000Lux，光照时间为1～6小时。
2、 根据权利1的要求所述的氟化梯度型塑料光纤的制造方法，其特征 在于试样旋转成型采用卧式旋转成型或立式旋转成型。
3、 根据权利1的要求所述的氟化梯度型塑料光纤的制造方法，其特征在于梯度型塑料光纤预制棒为多层结构，各层折射率不同，通过光固化过程中各层间扩散以达到较均匀的梯度型折射率分布，各层厚度为1.0 5. Oran。
4、 根据权利3的要求所述的氟化梯度型塑料光纤的制造方法，其特征 在于所述多层结构中基料的配比为:内芯层丙烯酸酯掺杂剂=(6 9) :(4 1); 中间层氟代丙烯酸酯丙烯酸酯=(2 6) : (8 4); 外层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单体和低聚物，单体低聚物=(2 4) : (8 6)。
5、 根据权利4的要求所述的氟化梯度型塑料光纤的制造方法，其特征 在于所述每层光固化引发剂的重量含量如下基料 100%;光引发剂 0.01 5.0%。
6、 根据权利4的要求所述的氟化梯度型塑料光纤的制造方法，其特征在于所述基料为含官能团单体和低聚物，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、丙烯酸羟乙酯、丙 烯酸羟丙酯、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、 根据权利5的要求所述的氟化梯度型塑料光纤的制造方法，其特征 在于所述的光引发剂包括苯偶姻、苯偶酰、烷氧基苯乙酮、a羟 垸基酮、二甲基苯甲酰三甲基戊基氧化磷、羟基环己基苯基酮、异 丙基硫杂蒽酮、苯基二苯甲酮或上述化合物的混合物。
8、 根据权利1的要求所述的氟化梯度型塑料光纤的制造方法，其特征 在于所述的可见光固化用灯为镝灯、无极灯或金属卤素灯。
全文摘要
本发明涉及由可见光固化预成型材料制造具有折射率呈梯度型分布的塑料光纤，用于光通信、光传感器件和照明装饰等领域，具体是一种氟化梯度型塑料光纤的制造方法，采用试样旋转成型可见光固化法制造梯度型塑料光纤预制棒，可见光波长为380～600nm，可见光照射照度为5000～10000Lux，光照时间为1～6小时；本发明的有益效果不但使固化时间缩短，且由于是在室温下进行反应，消除了预制棒中的气泡。另外，紫外线波长短，对人体有危害，且紫外光照射空气产生较多臭氧，对人体亦有损，而可见光无此缺陷，且因波长长，穿透力深，可固化厚壁多层结构预制棒。
文档编号G02B1/04GK101590676SQ20091005343
公开日2009年12月2日 申请日期2009年6月19日 优先权日2009年6月19日
发明者王寿泰, 明 陈 申请人:江西大圣塑料光纤有限公司