[发明专利]包含环状嵌段共聚物的塑料光学纤维

说明书

技术领域

本发明涉及塑料光学纤维(POF)。在一个方面，本发明涉及由环状嵌段共聚物(CBC)制备的POF，而在另一个方面，本发明涉及用于制备POF的CBC组合物。在仍然另一个方面，本发明涉及这类POF在汽车、工业、医学和消费应用中的用途。

背景技术

塑料光学纤维已经用于传输光学信号，特别是用于短跨度应用(例如100米或更少)。就容易处理、轻质和好的延展性而言，它们优于玻璃纤维。由于它们大的芯直径和高数值的孔，因此POF还更容易彼此接合并且与光源接合。此外，在生产中塑料光学纤维通常比玻璃纤维成本低。

适合用作塑料光学纤维的芯的聚合物材料必须具有一组严格的性能要求，例如优越的透明性和低光学损耗、良好的热稳定性、良好的化学稳定性和弯曲柔性等。另外，聚合物应该可以改善而适用于制备光学纤维的典型纤维纺丝工艺。近年来对于POF所研究的各种聚合物的进展可以在题为“Polymers for Lightwave and Integrated Optics”,Marcel Dekker,Inc(1992),Lawrence A.Hornak的专论中找到。传统上，聚(甲基丙烯酸甲酯)(PMMA)是用于制造塑料光学纤维芯的材料的主要选择。然而，PMMA容易吸收水分，这可能使信号强度退化(或增加衰减)。此外，对于超过85℃的温度PMMA不能提供足够的抵抗性。在高于85℃的温度下，PMMA塑料光学纤维中的光学损耗将增至不希望的水平。

许多应用需要对于超过85℃的温度具有耐热性的塑料光学纤维，并且一些应用例如汽车应用需要高达125℃的耐热性。因此非常希望高热性能POF。已经有显著量的研究致力于开发在超过100℃的温度下适合于塑料光学纤维应用的不同于PMMA的新光学材料。例如，USP 5,599,897教导了使用芳族聚碳酸酯的高温塑料光学纤维组合物。USP 4,798,445教导了使用用熔纺生产工艺制备的聚碳酸酯的高温塑料光学纤维组合物。USP 4,999,141和EP 0,264,818 B1教导了使用硅橡胶和电子束辐射交联工艺的高温塑料光学纤维组合物。EP 0,171,294 B1教导了使用暴露于电子束辐射的PMMA的高温塑料光学纤维组合物。USP 4,810,055教导了由脂族N-取代的马来酰亚胺作为单体单元和甲基丙烯酸甲酯和/或苯乙烯单体制备的高温塑料光学纤维组合物。USP 7,512,309教导了包含5－100质量%内酯化合物的单元(A)和0－95质量%甲基丙烯酸酯单元(B)作为结构单元的用于具有良好耐热性和透明性的塑料光学纤维的聚合物组合物。

特别地，已经建议将聚碳酸酯、无定形环状烯烃聚合物(COP)或环状烯烃共聚物(COC)和脂族N-取代的马来酰亚胺用于POF应用。然而，这些材料没有一种可以完全符合POF的性能要求。如JP 06-200004中教导，由于聚合物中密度不均匀和杂质导致的光散射，因此聚碳酸酯具有大的光学损耗。COP或COC在它们的主链中包含脂环族基团并且表现出高耐热性(JP04-365003)，但它们也遭受一些问题例如难以完全除去杂质。另外，环状烯烃材料往往较脆并且缺少弯曲柔性。关于例如描述于USP 4,810,055中的脂族N-取代的马来酰亚胺，发现材料加工成纤维有挑战性。此外，聚碳酸酯和马来酰亚胺的方法潜在地容易受到水分吸收的影响，这对于信号传输是有害的。

USP 6,815,475教导了包含氢化嵌段共聚物的组合物具有大量应用，包括膜、型材、片材、拉挤成型的制品、纤维、涂覆的制品、注塑制品和吹塑或滚塑的制品。所述组合物包含完全或基本完全氢化的硬嵌段共聚物，所述共聚物具有至少两个氢化的聚合的乙烯基芳族单体的不同嵌段和一个氢化的聚合共轭二烯单体的嵌段。氢化二烯嵌段和氢化乙烯基芳族嵌段以40:60或更少的重量比存在。

发明内容

在一种实施方式中，本发明是一种塑料光学纤维芯，其包含环状嵌段共聚物，优选基本由环状嵌段共聚物组成，所述共聚物特征在于：

A.35:65-10:90、优选为30:70-10:90并且更优选为30:70-15:85的氢化共轭二烯聚合物嵌段与氢化乙烯基芳族聚合物嵌段的重量比；

B.40,000－150,000、优选为50,000－90,000并且更优选为60,000－90,000克/摩尔(g/mol)的数均分子量(Mn)；和

C.使得每一氢化乙烯基芳族聚合物嵌段和每一氢化共轭二烯聚合物嵌段具有至少95%、优选为至少98%并且更优选为至少99%的氢化水平的氢化水平。