塑料光纤预制品的制备方法技术

一种制备塑料光纤预制品的方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：将含有一种热聚合引发剂和一种光聚合引发剂的反应物加入到反应器中，然后使用旋转的反应器同时或交替进行热聚合和光聚合反应。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，特别是涉及一种使用热聚合引发剂与光聚合引发剂结合，同时或交替进行热聚合和光聚合反应而制成塑料光纤预制品的方法。因此，本专利技术所制得的预制品具有极好加工性能和物理性能。
技术介绍
通常，在通讯领域中用的光纤按照光信号的传输模式被分为单模光纤和多模光纤。目前，用于远程高速通信中的光纤大部分都是由石英玻璃制成的阶跃折射率(step-index)单模光纤。这些光纤的直径很小，为5-10微米，这就决定了在实现精确的对准和连接方面面临严峻的挑战。因此，要达到精确对准和连接将要付出昂贵的成本。另外，多模玻璃光纤的直径要比单模玻璃光纤的直径大，它可以用于短距离通讯中，比如局域网(LANs)。然而，这些多模玻璃光纤除了易碎以外，要实现精确的对准和连接所需成本也比较高，所以没有得到广泛的应用。因此，多模玻璃光纤主要被用作诸如局域网中的金属电缆等200米以内的短距离通讯中，比如双绞线或者同轴电缆。然而，由于这种金属电缆的数据传输能力或带宽很低，大约为150Mbps，而达不到2000年异步传输方式(ATM)中625Mbps传输速率的标准，因此，它不能满足未来传输能力的标准。为了解决这些问题，人们在过去的十年中为开发可以用于诸如局域网等短距离通讯(例如LANs)的塑料光纤，做了大量的努力并投入了大量的资金。由于塑料光纤的直径能够达到0.5-1.0mm，也就是玻璃光纤的100或者更多倍，再加上其柔软性的原因，塑料光纤的对准和连接要比玻璃光纤容易得多。此外，由于聚合物制成的接头能够通过压制成型生产，均可用于对准和连接，因此，也降低了成本。另一方面，塑料光纤可以具有阶跃折射率(SI)结构，其中折射率径向以阶跃方式进行变化，或可以具有渐变折射率(GI)结构，其中折射率沿径向逐渐变化。但由于SI结构塑料光纤具有高的模式色散，因此信号的传输能力(或者带宽)不会高于电缆。相反，由于GI结构塑料光纤具有低的模式色散，因此它可以具有高的传输能力。所以，已知GI塑料光纤直径大导致的低的制造成本和由于其低模色散所决定信息传输能力大，因而，适合用作短距离、高速度通讯的传输媒介。现有的GI塑料光纤的制造方法最早是由庆英(Keio)大学的日本教授Koike Y.等在1988年提出的(参见“Koike Y.等，《(应用光学》第27卷1988年第486期”)。后来，其它相关技术在美国专利US5,253,323(日本石油株式会社)、美国专利US5,382,448(日本石油株式会社)、美国专利US5,593,621(Yasuhiro Koike和Ryo Nihei)、WO92/03750(日本石油株式会社)、WO92/03751(日本石油株式会社)、日本专利公开3-78706(三菱雷昂(Mitsubishi Rayon)有限公司)和日本专利公开4-86603(东莱(Toray)工业公司)中都已公开。这些在先专利中公开的方法主要被分为以下两种第一种方法是一种间歇过程，在这个过程里首先生产出最初的圆筒形模制产品，即折射率沿径向改变的预制品，然后将该预制品加热拉伸，制成GI塑料光纤。第二种方法是一种连续过程，在这个过程里通过挤出生产塑料纤维，然后从纤维中提取低分子材料或者相反地向纤维中加入低分子材料，从而制得GI塑料光纤。Koike教授应用第一种方法成功地制造出了数据传输能力达到2.5Gbps的GI塑料光纤，并且应用第二种方法也成功地制造出了数据传输能力相对较大的塑料光纤，这是现有技术中所已知的。Van Duijinhoven和Bastiaansen在WO97/29903(US6,166,107)中提出了另外一种通过以大约20,000转/分的高速旋转制备GI预制品的方法。这种方法与上述现有技术有所不同，它依据的是离心分离的原理。当一种具有不同的密度和折射率的单体混合物，或是一种溶解聚合物的单体在很强的离心作用下聚合时，由于密度梯度而造成了浓度梯度，进而形成了折射率梯度。然而，上述方法在选择单体方面有一定局限，因为高密度的单体应该比低密度的单体折射率高。此外，在GI预制品的制备过程中进行(自由基)链聚合时，由于体积收缩必然会导致一些问题，然而上述方法均没有提到。在单体的聚合过程中，当体积收缩时，由反应器高速旋转制得的塑料光纤预制品会在其中心部位产生一个管形的腔。因此，为制得无空腔预制品，需要用另外的单体、预聚物、或是溶解聚合物的单体填补空腔。因此，很难改进生产效率。此外，在空腔被填充过的预制品里，折射率有可能不再成连续分布。这将导致在界面处产生一个显著或影响很大的散射，因此数据传输能力将会降低。所以，这种光纤的商品化受到了限制。为了解决上面提到的体积收缩的问题，本专利技术人专利技术了一种利用抑制空腔的反应器制备塑料光纤预制品的方法，其已在韩国专利申请KR2001-78965和美国系列申请US10/197215中揭示。这种方法是通过将具有不同折射率的单体混合物加入到抑制空腔的反应器中，然后用旋转的反应器进行聚合制得塑料光纤预制品。具体地说，该抑制空腔的反应器包括一个加料部分，该加料部分有一个进料口，通过这个进料口，反应物可以进入整个反应器；一个反应部分，该反应部分通过阻挡壁和加料部分相邻，并且该反应部分还包括在阻挡壁中间的一条流通道，反应部分通过该流通道和加料部分相连；一个或多个抑制空腔结构，该结构存在于反应部分的流通道与加料部分的进料口之间，它包括一条或多条流通道，通过这些流通道，反应物可以从加料部分流入反应部分，其目的是在反应器旋转的时候，防止反应物在加料部分的入口处生成的空腔延伸到反应部分。在上述方法中，反应物进行的是热聚合或者是光聚合反应。热聚合反应被广泛应用于光导聚合物的生产中。然而，在热聚合过程中，由于反应部分的热传递，抑制空腔的反应器的加料部分可能发生聚合反应，所以反应物的流动可能会受到妨碍。另外，当仅仅进行热聚合时，反应所需时间较长，导致生产效率下降。另一方面，在抑制空腔的反应器中进行光聚合时，聚合时间短，并且从加料部分到反应部分的流体通道不会堵塞。通过这种方法，可以制得如附图说明图1所示的沿径向具有单一折射率的预制品。然而光聚合反应也导致了一个问题，那就是与热聚合反应相比光损失率很大。另外，光聚合引发剂用量越大，造成的光损失率越高(参见图2)。而且，由于光聚合反应主要发生在靠近紫外光光源的外部界面处，所以有可能出现裂缝，特别是在大直径的预制品中，最终的光纤产品的机械性能会受到影响。因此，光聚合反应在生产塑料光纤中的应用也受到了限制。专利技术概要本专利技术人已发现通过将热聚合引发剂和光聚合引发剂结合，同时或交替进行热聚合和光聚合反应时，热聚合反应和光聚合反应中所产生的问题互相抵消，因而能提高光纤的物理性能。在此基础之上完成了本专利技术。本专利技术提供了一种制备塑料光纤预制品的方法，这种方法的步骤包括向反应器中加入含有一种热聚合反应引发剂和一种光聚合反应引发剂在内的反应物，使用旋转的反应器，同时或交替进行热聚合和光聚合反应。附图的简要描述下面将通过联系附图对本专利技术的上述目的和其它目的、特性和优点进行更为详细的描述，使其更加清楚易懂，附图中附图1为一个曲线图，它显示了当采用光聚合反应引发剂时，沿着预制品的纵向，折射率呈均匀分布。附图2为一个曲线图，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄镇泽，赵韩率，崔震成，朴用永，李丞熙，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：