[发明专利]大尺寸多孔聚合物光纤预制棒的生产方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种大尺寸多孔聚合物光纤预制棒的制作方法。

背景技术

随着聚合物光纤制造技术的不断发展，低损耗的阶跃(SI)型聚合物光纤(POF)在汽车/飞机内部，低损耗高带宽的梯度折射率(GI)聚合物光纤(POF)在局域网、飞机、军舰内部等的普及应用迅猛膨胀。从上世纪70年代的SIPOF到90年代GIPOF，再到2001年多孔POF的出现，反映了POF发展的趋势和规律。

多孔聚合物光纤(holey-POF)是由澳大利亚的科学家Maryanne Large在2001年，利用商品化聚甲基丙烯酸甲酯棒钻孔-热拉伸法首次成功制备，并命名为微结构聚合物光纤(microstructured polymer optical fibre，MPOF)。MPOF的出现为增强POF功能提供了许多新的机会。如果制造微结构光纤的技术工艺达到批量生产的要求，则在普通聚合物光纤应用中存在的所有问题将迎刃而解。因为对于MPOF，纤芯可以是空气，作为材料属性的吸收、散射、色散和非线性就不存在了。这种变革的实现，将给聚合物光纤技术带来翻天覆地的变化。因为聚合物材料加工温度低，制造设备费用低，而且掺杂或其它功能化更容易实现。

从MPOF问世以来，很多研究小组延续石英多孔光纤制造技术中的毛细管堆积-拉伸法和钻孔法来制造MPOF预制棒。Maryanne Large就是利用计算机控制的精密钻孔机床，把聚合物棒进行钻孔，得到多孔预制棒，再把这种预制棒进行加热拉伸来制造微结构聚合物光纤。这样的预制棒力学结构稳定，热拉伸后所设计的微孔结构能较好保持。但是利用这种方法制作多孔预制棒的加工难度大、所得棒长有限，因此不可能实现规模化制造大尺寸高光学质量的多孔预制棒。

由于MPOF的原材料、光纤制造与加工都很便宜；各种不同性能的MPOF能在同一制备技术框架内制造；如果能实现大尺寸高光学质量的多孔聚合物光纤预制棒的规模化制造，这将从根本上解决MPOF制造技术中的关键技术难题。

发明内容

本发明为解决背景技术中存在的上述技术问题，而提供一种成本低、加工难度小，可实现规模化制造的大尺寸多孔聚合物光纤预制棒的制作方法。

本发明的技术解决方案是：本发明为一种大尺寸多孔聚合物光纤预制棒的生产方法，其特殊之处在于：该方法包括以下步骤：

1)原料的预处理：

净化：把商品化颗粒状热塑性透明聚合物材料用纯净水洗涤，以除去混在其中的灰尘和其它杂质后，用离心机摔干水分；

除湿干燥：用除湿干燥机在80-95℃的温度下除去颗粒料所吸收的水分；

2)加热塑化：将除湿干燥好的原料送入挤出机，在190-220度的温度下加热塑化后，把它挤入与挤出机出料口衔接的预制棒模具中。

3)加热塑化后的高粘流体进入插有金属细棒的预制棒模具，模具温度为80-100℃，充满后自然冷却，金属细棒占据了预制棒中孔的位置，冷却后抽去金属细棒，就形成多孔预制棒。

上述原料为聚甲基丙烯酸甲酯、或聚苯乙烯、聚碳酸酯等热塑性树脂。

上述预制棒模具包括模具筒，上、下基座和金属细棒，上、下基座分别设置在模具筒两端，上、下基座的端面上对称设置有金属细棒插入孔，上基座的端面上还设置有进料口。

上述预制棒模具外设置有保温加热器。

上述预制棒模具外设置有加压装置。

一种实现上述的大尺寸光子晶体聚合物光纤预制棒的生产方法的装置，其特殊之处在于：该装置包括净化装置、除湿干燥装置、加热熔化装置和预制棒模具，净化装置接入除湿干燥装置，除湿干燥装置接入加热熔化装置，所述加热熔化装置接入预制棒模具。

上述净化装置为超纯水喷淋器和离心摔干机组合装置。

上述除湿干燥装置为除湿干燥机。

上述加热熔化装置为单螺杆挤出机。

上述预制棒模具包括模具筒，上、下基座和金属细棒，上、下基座分别设置在模具筒两端，上、下基座的端面上对称设置有金属细棒插入孔，上基座的端面上还设置有进料口。

本发明通过放弃繁琐的毛细管堆积-拉伸预制棒制造技术，使得多孔预制棒在模具中一次成型，不但避免了引入光纤结构缺陷次数，也减少了引入灰尘杂质等污染的次数；同时因为孔洞形状、尺寸和位置可以通过模具设计实现，并且所得多孔预制棒力学结构完整，拉丝时不会在晶格内产生不规则的间隙孔洞，使MPOF的整体结构特征更好，非固有损耗更低。本发明适合于一切热塑性高分子树脂材料，并且利用多套预制棒模具后可实现连续生产。

附图说明

图1为本发明预制棒模具的结构示意图；