[发明专利]一种塑料光纤材料

说明书

技术领域

本发明涉及一种塑料光纤材料，具体地说，涉及一种添加加工助剂 的塑料光纤材料。

背景技术

塑料光纤(Plastic Optical Fiber简称POF)，又称聚合物光纤 (Polymer Optical Fiber，亦简称POF)，是采用聚合物材料制备而成的 新型传光介质。POF的研究始于二十世纪60年代，这是将纤芯和包层 都使用塑料(聚合物)的光纤。早期产品主要用于装饰照明和短距离数 据传输。1968年美国杜邦公司用聚甲基丙烯酸甲酯为芯材制备出塑料光 纤，但光损耗较大。1974年日本三菱人造丝公司以PMMA和聚苯乙烯 为芯材、以低折射率的氟塑料为皮材开发出塑料光纤。

自然光透过率在80％以上的非晶态聚合物通常被称为透明聚合物 材料。而作为POF芯层，必须是高度无定形非结晶材料，其次要求自 然光透过率在90％以上，这是由于POF主要在芯层中传输光或光信号， 光损耗主要是由芯层材料决定的。POF芯层材料主要有聚苯乙烯(PS)、 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、氟化或氘化丙烯酸酯等 聚合物材料。

对于芯层来说，最常用的高性能聚合物光纤芯层为聚不饱和酸酯 类，包括聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)及PMMA共聚物、氘代PMMA、 卤代PMMA、卤氘代PMMA等。PS的折射率较高，因而得到的塑料光 纤往往数值孔径(NA)很大，透光性好，是仅次于PMMA的第二大类 塑料光纤芯材料，包括PS均聚物、PS共聚物、卤代PS及其共聚物、 氘代PS和卤氘代PS等。还有一类应用较多的是聚碳酸酯(PC)，PC 是非晶聚合物，折射率1.59，Tg为130℃左右；PC具有较强的柔韧性， 与其他类型塑料光纤芯层材料相比，PC能耐较高的温度。

还有聚酯、氮杂环聚合物也可用作聚合物光纤芯层，但制造、提纯 方法及工艺都很复杂，综合性能控制很困难。

作为最理想的皮层，对它的要求与芯层相同，但实际上由于条件的 限制，对皮层材料的要求可以适当地降低，但不能太低。这是由于光在 POF传输过程中，每一次光的全反射，光在皮层中也有极短的行程。

同聚合物光纤芯层用料一样，聚合物光纤皮层材料对光纤的性能影 响也很大。一般PMMA及其共聚物的芯层(折射率约为1.5)多选用含 氟聚合物或共聚物为皮层，使用最广泛的是聚甲基丙烯酸氟代烷基酯， 并引入丙烯酸链段以增强对芯层的黏附力。PS作为芯层的POF多选用 PMMA作为皮层，是目前市场上装饰用塑料光纤的主流材料。

常见的POF皮层材料有PMMA、聚-4-甲基-戊烯-1(TPX)、PVDF (聚偏氟乙烯共聚物)、Teflon(无定型聚四氟乙烯)AF1600、全氟环状聚 合物CYTOP以及其它氟化透明树脂等。作为POF芯皮层材料还要求它 们有较好的耐候性能和耐老化性能，典型的芯皮层用料参见表1。

表1典型的芯皮层用料基本参数