[发明专利]一种聚合物光纤的生产工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚合物光纤的生产工艺。

背景技术

聚合物光纤(即塑料光纤)早在二十世纪六十年代就已问世，几乎与石英光纤的问世处于同一时期。然而石英光纤的技术突破进展很快，不到十年就推向了工业化和商业化，而塑料光纤的进展却很缓慢。究其原因，塑料光纤的技术难度主要包括：1、原材料的纯度和洁净度；2、设备控制精度；3、损耗与带宽等。由于三大关键指标久攻不下，更无法适应通讯、信息系统传输数据的要求，所以只能在传感、照明、装饰等方面使用。

直至九十年代，人们看到了塑料光纤在芯径大、柔软、传可见光、接续使用方便、制造成本低等方面明显优于铜缆的优点，凸现出塑料光纤在光纤到户、军事、航天、工业控制中具有很大的诱惑力和前景，将成为军事、汽车、工业控制、消费电子、全光网络等短距离传输应用的最佳最理想的传输介质。与此同时，1997年国际上开始制定相关标准，塑料光纤在通讯、网络领域的应用开始获得准入证。

由此可见，塑料光纤在通信系统中的应用已不容置疑，摆在我们面前的问题是如何在现有研究成果的基础上，尽快找到适应连续化工业生产的工艺方法和设备生产线。通过工业化进一步降低成本，提高质量和生产技术水平，适应和满足市场的紧迫要求，解决国防、军事、军工行业的急需。

早在1968年美国杜邦公司试制出一种阶跃型塑料光纤，进行了深入研究，把阶跃型塑料光纤损耗降到100dB/km，但带宽却只有5MHz/km，相当于数据电缆水平。

为了提高塑料光纤的带宽，日本的相关企业开始着手渐变型塑料光纤的研究，直到90年代成功研制出损耗在130dB/km，带宽可达3GHz/km的新产品。这一产品的成功为塑料光纤进入千家万户，真正实现光纤到桌面奠定了技术基础。然而，现有塑料光纤的制造工艺无法进行连续化、工业化生产。国内外研制方法大多采用间断制棒拉丝法，先做好一根空芯的PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)管子(外径、内径为10/6)，然后将加入混合有引发剂MMA(甲基丙烯酸甲酯)单体注入管内，在一定温度下，管内MMA单体在引发剂和热能的激活下进行聚合反应，即所谓的界面凝胶法，其后，将制好的一根棒放在拉丝塔上加热熔化拉成需要直径的光纤。

上述制造方法与石英光纤的生产方式相似，但由于石英光纤的外径只有0.125mm左右，一根棒可以拉几十到几百公里的光纤，而塑料光纤制棒小而短(无法制粗制长)，塑料光纤的径粗一般直径为1mm左右，目前制一根棒只能拉几十米到百米左右，采用的工艺复杂，产品合格率低。至此，塑料光纤在通信信息传输领域的广泛应用仍然难以实现。

发明内容

本发明的主要目的是针对上述现有技术的不足，即难以实现聚合物光纤的连续化工业生产，且工艺复杂，产品合格率低；提供一种可实现连续化工业生产聚合物光纤的新工艺，且该工艺操作简单、产品合格率高。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种聚合物光纤的生产工艺，包括下述主要步骤：

(1)、制备氘化MMA单体：

采用事先经过氘化处理的、纯度≥99.99％(质量百分比，下同)的高纯氟化氢单体(即氟化氢中的氢，已被氘取代)，与纯度≥99.999％的高纯MMA，二者质量比1∶1，在45Mpa～55Mpa、180℃～210℃的高压高温情况下共沸4～6小时。反应结束后，减压至常压，制得氘化MMA单体；

(2)、制备氘化PMMA-d聚合物：

将上述步骤(1)得到的氘化MMA单体通过微孔直径为70nm～75nm的过滤设备后，在真空度0.3Mpa～0.5Mpa下压入聚合釜，在130℃～135℃下聚合3～4小时，使得单体聚合转变率达到95％左右。之后，将其导入反应式双螺杆挤出机，在反应式双螺杆挤出机中进行六区分段(通过对不同加热带的温度控制，从反应式双螺杆挤出机的机座到机头位置，依次包括六个不同的温度区：1区90℃～95℃、2区110℃～130℃、3区140℃～150℃、4区160℃～170℃、5区190℃～200℃、6区210℃～230℃)温度处理，并在真空度0.15Mpa～0.2Mpa下进行脱气处理，便得到95％以上透光率、高纯氘化PMMA-d聚合物。

(3)、制备氘化聚合物光纤：

将上述步骤(2)得到的氘化PMMA-d聚合物经精确计量熔体泵导入挤出模具，挤制成中心层φ3.0mm、同时涂敷0.2mm厚度的聚四氟皮层的双层圆柱体，再经拉纤至φ0.25mm～φ1.0mm不同规格的光纤，通过冷却、收盘、包装，最终得聚合物光纤产品。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：