一步完成突變型有機聚合物光導纖維的製備方法及裝置的製作方法

2023-05-08 23:27:01

專利名稱：一步完成突變型有機聚合物光導纖維的製備方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於高速光通訊網絡中的寬帶接入網領域與信息通訊的多媒體材料技術 領域，涉及有機聚合物光導纖維的製備，特別涉及利用多層精密共擠出法，連續多層共擠出 一步完成突變(Si)型有機聚合物光導纖維的製備方法及適用於該方法的裝置。
背景技術：
現代通訊正以突飛猛進的速度向高速、大容量方向發展。多媒體通訊的興起要求 其傳輸的信息量大。為此對接入網的帶寬的要求與日俱增。故需把通訊網絡，特別是家庭 接入網拓寬，使之適合於通訊高速公路的需要。目前，光纖通訊發展極為迅速，其觸角已經 遍及郵電通訊主幹線、鐵路、電力系統、廣播電訊、交通系統、計算機網絡、軍事、工業企業內 部通訊等領域。但利用無機光導材料為光信息的傳輸介質在家庭接入網中，卻遇到了綜合 價格高、維護和安裝費用昂貴等難題。所以目前世界各國均採用光纖到路邊的方式(FTTC)。 即採用玻璃光纖與電纜混合接入網。由於受到電纜的低速限制，致使整個網絡系統出現瓶 頸效應，所以無法實現高速運行。這便是人們所熟知的「最後一英裡問題」。已成為阻礙信 息高速公路直達千家萬戶最大的難題之一。可提供寬帶接入業務的傳輸媒質包括雙絞線、同軸電纜、石英光纖和有機聚合物 光導纖維。石英光纖能完全滿足帶寬和電磁兼容性的要求，但其芯徑很小(8 65μπι)，連 接中要求較高的對準精度，從而給連接帶來諸多不便，成本高是阻礙其在短距離通信網絡 中應用的主要因素。因此，在短距離的通信網絡中通常使用雙絞線。雙絞線的成本較低，但 帶寬小、損耗大、電磁兼容性差。有機聚合物光導纖維在高速短距離通信網絡中具有顯著競 爭力，它在IOOm範圍內帶寬可達近百MHz，而成本與雙絞線相當。有機聚合物光導纖維的 芯徑大(0. 5 Imm)，連接時易於對準，可以使用廉價的注塑連接器，因而有機聚合物光導 纖維的連接簡便且成本低。另外，有機聚合物光導纖維的重量輕，可撓性好，易於在狹窄的 空間內鋪設。因此，有機聚合物光導纖維將成為實現光纖到家(FTTH)的理想的終端傳輸媒 質，並可直接用於工業控制，成為工控網絡的傳輸媒質。近年來，有機聚合物光導纖維在照明、燈飾、太陽能的利用等領域又有了新的應 用。從而使有機聚合物光導纖維的需求量大幅度增長。在這些領域中，有機聚合物光導纖 維不但需要有較好的傳光性能，同時要求有機聚合物光導纖維有更好的柔韌性，以便滿足 在上述領域的使用過程中的需要。另外，聚合物光導纖維應用在工業控制和通訊領域時，必 需將聚合物光導纖維進行外包覆保護才能正常使用。因此還需在柔韌層之外增加一層包覆 層，該包覆層可以是不透明的有機聚合物，選擇包覆材料可根據光導纖維的使用環境來確 定。目前，通行的辦法是分兩步工藝完成聚合物光導纖維的製備和包覆。第一步是通過螺 杆機共擠的方法製備聚合物光導纖維，聚合物光導纖維的包覆層的包覆是採用另外的包覆 機組完成的。因此，製備完整的有機聚合物光纜(含包覆層的光纖)需要兩步才能完成。 本發明提出連續多層共擠出一步完成突變型聚合物光導纖維的製備和包覆。該突變型聚合 物光導纖維是由η層有機聚合物以同心圓的結構組成，芯層採用傳光性能優良的聚合物材料，皮層(緊挨著芯層的)由折射率低於芯層材料的透明材料製備，且與芯層材料有較好的 相容性，這樣會避免芯層和皮層形成明顯的界面。皮層外增加一層柔韌層，以滿足韌性的需 要。最後增加一層外保護層(包覆層)包覆材料僅取決於使用環境對聚合物光導纖維的要 求(沒有透明度的要求)，如在汽車中使用光導纖維，則需要耐熱的包覆材料。由於每一層 使用材料的目的不同，所以材料的物性也大不相同。因此在共擠出時，不同種類材料的黏 度、流變性能、乃至材料的相容性均有所差異，所以勢必影響有機聚合物光導纖維的光學性 質，而且由於機械的波動、進料量的不穩定等因素的影響，導致通常製備的有機聚合物光導 纖維的纖芯波動較大(大於2%)，光損耗也大(彡400dB/km)，為克服上述已存在缺點，本 發明提出的連續多層共擠的技術，是在每臺螺杆擠出機中添加定量控制裝備來達到對每層 物料的定量控制，一步完成突變型(Si)聚合物光導纖維的製備和包覆的生產。

發明內容
本發明的目的在於利用多層精密共擠出法，提供一種連續多層共擠出一步完成突 變(Si)型有機聚合物光導纖維的製備和包覆的方法。本發明的再一目的在於提供一種可實現上述目的的精密控制製備多層有機聚合 物光導纖維的組合裝置。本發明的連續多層共擠出一步完成突變(Si)型有機聚合物光導纖維的製備和 包覆的方法，是在精密控制製備多層有機聚合物光導纖維的組合裝置上實現的，所述的精 密控制製備多層有機聚合物光導纖維的組合裝置是在單螺杆擠出機或雙螺杆擠出機的物 料出口與共擠模頭的入口之間安裝有有機聚合物熔體齒輪泵。精確控制物料流出量的裝 置-有機聚合物熔體齒輪泵起到了穩定纖芯波動的重要作用。有機聚合物熔體齒輪泵主要 是由兩個相同的相互嚙合的設計精密的齒輪組成，具有單獨的驅動電機，理想情況下是一 種容積式輸送設備。有機聚合物熔體齒輪泵顯著的穩壓效果為實現精密擠出有機聚合物成 型過程提供了有力的技術保障。常規的單螺杆擠出機主要完成物料的熔融、建壓和擠出，但 由於在擠出工藝過程中，有機聚合物物料加料量的不均勻、機筒和機頭溫度的波動、螺杆轉 速的脈動等現象的發生是很難避免的，這些都會造成擠出的有機聚合物物料量的不均勻， 導致牽引拉制的光導纖維的纖徑波動嚴重，影響了纖維的質量。本發明的精密控制製備多層有機聚合物光導纖維的組合裝置包括螺杆擠出機、有 機聚合物熔體齒輪泵、共擠模頭、牽引設備和收絲設備，如圖3所示；在螺杆擠出機的物料出口與一具有η層同芯環形的共擠模頭的入口之間安裝有 有機聚合物熔體齒輪泵，在共擠模頭的出口前方安裝有纖維牽引設備和收絲設備；所述的螺杆擠出機是η臺，且每臺螺杆擠出機的物料出口與所述的具有η層同芯 環形的共擠模頭的入口之間都安裝有有機聚合物熔體齒輪泵；上述的η為彡2，優選2彡η彡4。所述的螺杆擠出機11為> 2臺時，所對應的具有η層同芯環形的共擠模頭具有相 同的η層，且每一臺螺杆擠出機的有機聚合物熔體齒輪泵的出口端各自對應於具有η層同 芯環形的共擠模頭的各層入口。所述的有機聚合物熔體齒輪泵是由兩個相同的相互嚙合的齒輪組成，且該相互齧 合的齒輪與驅動電機相連接。
所述的螺杆擠出機是單螺杆擠出機或雙螺杆擠出機。本發明的精密控制製備多層有機聚合物光導纖維的組合裝置通過有機聚合物物 料在各自的螺杆擠出機中加熱熔融後，通過各自的螺杆擠出機分別經同芯環形的共擠模頭 的各層的各自出口同步擠出，經共擠模頭的機頭出口後，並經牽引設備(如牽引機)拉伸， 得到同心圓柱體結構的多層有機聚合物光導纖維。如需製備η層有機聚合物光導纖維。首先則需準備η臺螺杆擠出機，每臺螺杆擠 出機的物料出口端連接一臺有機聚合物熔體齒輪泵。η臺有機聚合物熔體齒輪泵的出口端 連接到同一個同芯環形的共擠模頭上。從同芯環形的共擠模頭出來的圓柱型有機聚合物圓 棒經牽引機拉伸、再經收絲機收絲，得到η層有機聚合物光導纖維。本發明的連續多層共擠出一步完成突變(Si)型有機聚合物光導纖維的製備和包 覆的方法為將具有不同物性的芯層聚合物材料、反光層聚合物材料分別置於各自的螺杆擠出 機中加熱熔融後；或將具有不同物性的芯層聚合物材料、反光層聚合物材料、柔韌層聚合物材料分別 置於各自的螺杆擠出機中加熱熔融後；或將具有不同物性的芯層聚合物材料、反光層聚合物材料、柔韌層聚合物材料以及 包覆層聚合物材料分別置於各自的螺杆擠出機中加熱熔融後；分別通過各自的螺杆擠出機和在螺杆擠出機出口處安裝的有機聚合物熔體齒輪 泵，由各自的有機聚合物熔體齒輪泵的出口分別進入一具有η層同芯環形的共擠模頭的各 層的進口，並分別由具有η層同芯環形的共擠模頭的各自出口同步擠出，經共擠模頭的機 頭出口後，形成多層同心的圓棒，並經牽引設備(如牽引機)拉伸，得到同心圓柱體結構的 多層有機聚合物光導纖維。所述的芯層聚合物材料進入具有η層同芯環形的共擠模頭的中心圓孔入口，反光 層聚合物材料進入具有η層同芯環形的共擠模頭的第二層入口(靠近中心圓孔的第一層)， 柔韌層聚合物材料進入具有η層同芯環形的共擠模頭的第三層入口(靠近中心圓孔的第二 層)，包覆層聚合物材料進入具有η層同芯環形的共擠圓管模頭的第四層入口(靠近中心圓 孔的第三層)。所述的芯層聚合物材料的折射率( )大於反光層聚合物材料的折射率(Ii1)，反光 層聚合物材料的折射率(Il1)大於柔韌層聚合物材料的折射率(Il2)，包覆層僅起保護作用和 耐熱作用，其折射率不作要求，可任選。即，僅要求折射率變化為no > H1 > n2。上述的η為彡2，優選2彡η彡4。如需製備η層有機聚合物光導纖維。首先則需準備η臺螺杆擠出機，每臺螺杆擠 出機的物料出口端連接一臺有機聚合物熔體齒輪泵。η臺有機聚合物熔體齒輪泵的出口端 連接到同一個同芯環形的共擠模頭上。從同芯環形的共擠模頭出來的圓柱型有機聚合物圓 棒經牽引機拉伸、再經收絲機收絲，得到η層有機聚合物光導纖維。所述的有機聚合物光導纖維的直徑為0. 2mm 3mm。所述的有機聚合物熔體齒輪泵是由兩個相同的相互嚙合的齒輪組成，且該相互齧 合的齒輪與驅動電機相連接。所述的螺杆擠出機是單螺杆擠出機或雙螺杆擠出機。
所述的芯層聚合物材料選自透明的聚合物材料，例如選自聚甲基丙烯酸甲酯、聚 甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸乙丙酯、聚甲基丙烯酸乙丁酯、聚甲基丙烯酸苯酯、聚苯乙 烯、聚碳酸酯以及上述聚合物的二元或多元共聚物等中的一種。所述的反光層聚合物材料選自折射率低於芯層材料的透明聚合物或共聚物，例如 選自聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸三氟乙酯的共聚物、聚甲基丙烯酸五氟乙酯、聚甲 基丙烯酸三氟丙酯、聚甲基丙烯酸五氟丙酯、聚甲基丙烯酸七氟丙酯、聚偏氟乙烯、聚四氟 乙烯、聚六氟丙烯、聚2-氟丙烯酸六氟異丙酯、聚五氟苯乙烯、聚全氟二乙烯氧基甲烷以及 上述聚合物的二元或多元共聚物等中的一種。所述的柔韌層聚合物材料選自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚2-氟丙 烯酸六氟異丙酯、聚五氟苯乙烯、聚全氟二乙烯氧基甲烷以及上述聚合物的二元或多元共 聚物等中的一種。所述的包覆層聚合物材料採用的有機聚合物可以是透明的也可以是不透明的，可 根據使用的環境要求選擇，例如選自聚氯乙烯、聚丙烯、聚醯亞胺、聚氨酯以及上述聚合物 的二元或多元共聚物等中的一種。通常聚合物SI光導纖維是由兩臺螺杆擠出機經共擠工藝製備，然後再由另一套 螺杆擠出機機組完成光導纖維的包覆過程。本發明提出的多層共擠的工藝，在兩層的基礎 上，增加一層柔韌層，提高了聚合物光導纖維的柔韌性。此層包裹在光導纖維的外層，從而 不影響產品的通光性能，再增加外保護層(包覆層)，形成多層結構，從而使聚合物光導纖 維的製備和包覆過程在同一機組上同時完成。由於不同物種的流變性能不同，導致聚合物 光導纖維的生產難於精密控制，為克服這個問題，本發明通過在所用的每臺螺杆擠出機上 添加定量控制裝備，完成了對生產聚合物光導纖維的精密控制。本發明的優勢在於在螺杆擠出機的出口與同芯環形的共擠模頭的入口之間安裝 了有機聚合物熔體齒輪泵，物料通過有機聚合物熔體齒輪泵後，可大幅度減弱上遊的波動， 起到穩壓和定量的作用。各層的物料被定量和穩定的送入同芯環形的共擠圓管模頭，後經 牽引得到所需尺寸的多層光導纖維。本發明的方法能一步完成有機聚合物光導纖維的製備，能精密控制有機聚合物光 導纖維的生產，能實現批量生產有機聚合物光導纖維。本發明的精密控制製備多層有機聚 合物光導纖維的組合裝置通過在傳統的螺杆擠出機上添加定量控制裝備，能完成對生產有 機聚合物光導纖維的精密控制，達到了提高有機聚合物光導纖維的品質，如傳輸特性的提 高，纖芯直徑的波動減低。滿足通訊級有機聚合物光導纖維的要求。利用本發明的方法及裝置，對不同有機聚合物物料的擠出生產過程能夠進行定量 控制，從而保證了有機聚合物光導纖維的波導完美性，即有效降低有機聚合物光導纖維的 幾何尺寸的波動(纖芯波動小於2%)，提高了有機聚合物光導纖維的光學性能(光損耗 彡 200dB/km)。


圖1.本發明實施例1製備得到的三層有機聚合物光導纖維的截面示意圖。圖2.本發明實施例2製備得到的四層有機聚合物光導纖維的截面示意圖。圖3.本發明的精密控制製備多層有機聚合物光導纖維的組合裝置示意圖。
附圖標記A.單螺杆擠出機 B.有機聚合物熔體齒輪泵 C.共擠模頭D.牽引機E.收絲設備
具體實施例方式實施例1選用三層有機聚合物光導纖維的生產對本發明進行描述，精密控制製備三層有機 聚合物光導纖維的組合裝置如圖3所示，包括單螺杆擠出機A、有機聚合物熔體齒輪泵B、共 擠模頭C、牽引機D和收絲設備E。在3臺單螺杆擠出機A的物料出口與一具有3層同芯環形的共擠模頭C的入口之 間分別各自安裝有由兩個相同的相互嚙合的齒輪組成的有機聚合物熔體齒輪泵B，且所述 的相互嚙合的齒輪與驅動電機相連接；三臺有機聚合物熔體齒輪泵的出口端各自對應於具 有3層同芯環形的共擠模頭C的各層入口，在共擠模頭C的出口前方安裝有纖維牽引機D 和收絲設備E。首先將3種高聚物母粒分別置於三臺單螺杆擠出機中。其中聚甲基丙烯酸甲酯 為芯層材料，聚甲基丙烯酸五氟丙酯為反光層材料，聚偏氟乙烯為柔韌層材料。裝有芯層 材料的單螺杆擠出機裝有反光層材料的單螺杆擠出機裝有柔韌層材料的單螺杆擠出機 的物料擠出比(重量比)為8 0.5 0.5。上述物料在各自的單螺杆擠出機中被加熱
230°C )熔融，上述熔融的物料分別在各自的螺杆機的工作下被分別送入到與各 自單螺杆擠出機出口處相連的聚合物熔體齒輪泵，各自的熔體齒輪泵分別將熔融的物料定 量輸送到一個同芯環形的三層共擠模頭的各層的進口，通過同芯環形的三層共擠模頭的各 自的出口，物料被同步擠出，經共擠模頭的機頭出口後，形成三層同心的圓棒，同心的圓棒 再經牽引機的牽引得到直徑為Imm纖維狀的纖維。在整個生產製備過程中，還可以通過在 牽引機和具有三層同芯環形的共擠模頭C之間安裝一臺實時測徑裝置，可隨時觀察到纖徑 的變化，最後利用收絲設備收絲得到同心圓柱體結構的三層有機聚合物光導纖維。光導纖 維的形態見圖1。經測試所得的光導纖維光衰減為180dB/km，纖芯波動為1%，柔韌性指標 為20次折返。實施例2選用四層有機聚合物光導纖維的生產對本發明進行描述，精密控制製備四層有機 聚合物光導纖維的組合裝置如圖3所示，包括單螺杆擠出機A、有機聚合物熔體齒輪泵B、共 擠模頭C、牽引機D和收絲設備E。在4臺單螺杆擠出機A的物料出口與一具有四層同芯環形的共擠模頭C的入口之 間分別各自安裝有由兩個相同的相互嚙合的齒輪組成的有機聚合物熔體齒輪泵B，且所述 的相互嚙合的齒輪與驅動電機相連接；四臺有機聚合物熔體齒輪泵的出口端各自對應於具 有4層同芯環形的共擠模頭C的各層入口，在共擠模頭C的出口前方安裝有纖維牽引機D 和收絲設備E。首先將4種高聚物母粒分別置於四臺單螺杆擠出機中。其中聚甲基丙烯酸甲酯為 芯層材料，甲基丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸三氟乙酯的共聚物為反光層材料，聚偏氟乙烯為 柔韌層材料，聚氯乙烯為外保護層(包覆層)材料。裝有芯層材料的單螺杆擠出機裝有反光層材料的單螺杆擠出機裝有柔韌層材料的單螺杆擠出機裝有外保護層材料的單螺杆 擠出機的物料擠出比(重量比)為8 0.5 0.5 20。上述物料在各自的單螺杆擠出機 中被加熱 230°C )熔融，上述熔融的物料分別在各自的螺杆機的工作下被分別送 入到與各自單螺杆擠出機出口處相連的聚合物熔體齒輪泵，各自的熔體齒輪泵分別將熔融 的物料定量輸送到一個同芯環形的四層共擠模頭的各層的進口，通過同芯環形的四層共擠 模頭的各自的出口，物料被同步擠出，經共擠模頭的機頭出口後，形成四層同心的圓棒，同 心的圓棒再經牽引機的牽引得到直徑為2. 5mm纖維狀的具有包覆層的纖維。在整個生產制 備過程中，還可以通過在牽引機和具有四層同芯環形的共擠模頭C之間安裝一臺實時測徑 裝置，可隨時觀察到纖徑的變化，最後利用收絲設備收絲得到同心圓柱體結構的四層有機 聚合物光導纖維。光導纖維的形態見圖2。經測試所得的光導纖維光衰減為175dB/km，纖 芯波動為2%，柔韌性指標為30次折返。實施例3所用精密控制製備多層有機聚合物光導纖維的組合裝置同實施例2。首先將4種高聚物母粒分別置於四臺單螺杆擠出機中。其中聚苯乙烯為芯層材 料，聚甲基丙烯酸甲酯為反光層材料，聚偏氟乙烯為柔韌層材料，聚氯乙烯為外保護層(包 覆層)材料。裝有芯層材料的單螺杆擠出機裝有反光層材料的單螺杆擠出機裝有柔韌 層材料的單螺杆擠出機裝有外保護層材料的單螺杆擠出機的物料擠出比(重量比)為 8 0.5 0.5 20。上述物料在各自的單螺杆擠出機中被加熱 230°C)熔融，上 述熔融的物料分別在各自的螺杆機的工作下被分別送入到與各自單螺杆擠出機出口處相 連的聚合物熔體齒輪泵，各自的熔體齒輪泵分別將熔融的物料定量輸送到一個同芯環形的 四層共擠模頭的各層的進口，通過同芯環形的四層共擠模頭的各自的出口，物料被同步擠 出，經共擠模頭的機頭出口後，形成四層同心的圓棒，同心的圓棒再經牽引機的牽引得到直 徑為2. 5mm纖維狀的具有包覆層的纖維。在整個生產製備過程中，還可以通過在牽引機和 具有四層同芯環形的共擠模頭C之間安裝一臺實時測徑裝置，可隨時觀察到纖徑的變化， 最後利用收絲設備收絲得到同心圓柱體結構的四層有機聚合物光導纖維。光導纖維的形態 見圖2。經測試所得的光導纖維光衰減為850dB/km，纖芯波動為2%,柔韌性指標為30次折 返。實施例4選用二層有機聚合物光導纖維的生產對本發明進行描述，精密控制製備二層有機 聚合物光導纖維的組合裝置如圖3所示，包括單螺杆擠出機A、有機聚合物熔體齒輪泵B、共 擠模頭C、牽引機D和收絲設備E。在2臺單螺杆擠出機A的物料出口與一具有2層同芯環形的共擠模頭C的入口之 間分別各自安裝有由兩個相同的相互嚙合的齒輪組成的有機聚合物熔體齒輪泵B，且所述 的相互嚙合的齒輪與驅動電機相連接；兩臺有機聚合物熔體齒輪泵的出口端各自對應於具 有2層同芯環形的共擠模頭C的各層入口，在共擠模頭C的出口前方安裝有纖維牽引機D 和收絲設備E。首先將2種高聚物母粒分別置於兩臺單螺杆擠出機中。其中聚甲基丙烯酸甲酯 為芯層材料，聚偏氟乙烯即作為反光層材料又作為柔韌層材料。裝有聚甲基丙烯酸甲酯 材料的單螺杆擠出機裝有聚偏氟乙烯材料的單螺杆擠出機的物料擠出比(重量比)為9 0.5。上述物料在各自的單螺杆擠出機中被加熱 230°C)熔融，上述熔融的物 料分別在各自的螺杆機的工作下被分別送入到與各自單螺杆擠出機出口處相連的聚合物 熔體齒輪泵，各自的熔體齒輪泵分別將熔融的物料定量輸送到一個同芯環形的兩層共擠模 頭的各層的進口，通過同芯環形的兩層共擠模頭的各自的出口，物料被同步擠出，經共擠模 頭的機頭出口後，形成兩層同心的圓棒，同心的圓棒再經牽引機的牽引得到直徑為Imm纖 維狀的纖維。在整個生產製備過程中，還可以通過在牽引機和具有兩層同芯環形的共擠模 頭C之間安裝一臺實時測徑裝置，可隨時觀察到纖徑的變化，最後利用收絲設備收絲得到 同心圓柱體結構的兩層有機聚合物光導纖維。經測試所得的光導纖維光衰減為190dB/km， 纖芯波動為2%，柔韌性指標為20次折返。
權利要求
1.一種連續多層共擠出一步完成突變型有機聚合物光導纖維的製備方法，其特徵是將具有不同物性的芯層聚合物材料、反光層聚合物材料分別置於各自的螺杆擠出機中加熱熔融後；或將具有不同物性的芯層聚合物材料、反光層聚合物材料、柔韌層聚合物材料分別置於 各自的螺杆擠出機中加熱熔融後；或將具有不同物性的芯層聚合物材料、反光層聚合物材料、柔韌層聚合物材料以及包覆 層聚合物材料分別置於各自的螺杆擠出機中加熱熔融後；分別通過各自的螺杆擠出機和在螺杆擠出機出口處安裝的有機聚合物熔體齒輪泵，由 各自的有機聚合物熔體齒輪泵的出口分別進入一具有η層同芯環形的共擠模頭的各層的 進口，並分別由該具有η層同芯環形的共擠模頭的各自出口同步擠出，經共擠模頭的機頭 出口後，形成多層同心的圓棒，並經牽引設備拉伸，得到同心圓柱體結構的多層有機聚合物 光導纖維；所述的η為彡2。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵是所述的有機聚合物光導纖維的直徑為 0. 2mm 3mmο
3.根據權利要求1所述的方法，其特徵是所述的芯層聚合物材料進入具有η層同芯 環形的共擠模頭的中心圓孔入口，反光層聚合物材料進入具有η層同芯環形的共擠模頭的 第二層入口，柔韌層聚合物材料進入具有η層同芯環形的共擠模頭的第三層入口，包覆層 聚合物材料進入具有η層同芯環形的共擠圓管模頭的第四層入口；所述的芯層聚合物材料的折射率( )大於反光層聚合物材料的折射率00，反光層聚 合物材料的折射率(Ii1)大於柔韌層聚合物材料的折射率( )，即折射率變化為Iitl > H1 > n2。
4.根據權利要求1所述的方法，其特徵是所述的有機聚合物熔體齒輪泵是由兩個相 同的相互嚙合的齒輪組成，且該相互嚙合的齒輪與驅動電機相連接。
5.根據權利要求1或3所述的方法，其特徵是所述的2< η < 4。
6.根據權利要求1或3所述的方法，其特徵是所述的芯層聚合物材料選自聚甲基丙 烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸乙丙酯、聚甲基丙烯酸乙丁酯、聚甲基丙烯酸 苯酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯以及上述聚合物的二元或多元共聚物中的一種；所述的反光層聚合物材料選自聚甲基丙烯酸甲酯和聚甲基丙烯酸三氟乙酯的共聚物、 聚甲基丙烯酸五氟乙酯、聚甲基丙烯酸三氟丙酯、聚甲基丙烯酸五氟丙酯、聚甲基丙烯酸七 氟丙酯、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚2-氟丙烯酸六氟異丙酯、聚五氟苯乙烯、 聚全氟二乙烯氧基甲烷以及上述聚合物的二元或多元共聚物中的一種；所述的柔韌層聚合物材料選自聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚六氟丙烯、聚2-氟丙烯酸 六氟異丙酯、聚五氟苯乙烯、聚全氟二乙烯氧基甲烷以及上述聚合物的二元或多元共聚物 中的一種；所述的包覆層聚合物材料選自聚氯乙烯、聚丙烯、聚醯亞胺、聚氨酯以及上述聚合物的 二元或多元共聚物中的一種。
7.一種精密控制製備多層有機聚合物光導纖維的組合裝置，其包括螺杆擠出機、有機 聚合物熔體齒輪泵、共擠模頭、牽引設備和收絲設備；其特徵是在螺杆擠出機的物料出口與一具有η層同芯環形的共擠模頭的入口之間安裝有有機 聚合物熔體齒輪泵，在共擠模頭的出口前方安裝有纖維牽引設備和收絲設備；所述的螺杆擠出機是η臺，且每臺螺杆擠出機的物料出口與所述的具有η層同芯環形 的共擠模頭的入口之間都安裝有有機聚合物熔體齒輪泵；上述的η為彡2。
8.根據權利要求7所述的精密控制製備多層有機聚合物光導纖維的組合裝置，其特徵 是所述的螺杆擠出機η為> 2臺時，所對應的具有η層同芯環形的共擠模頭具有相同的η 層，且每一臺螺杆擠出機的有機聚合物熔體齒輪泵的出口端各自對應於具有η層同芯環形 的共擠模頭的各層入口。
9.根據權利要求7或8所述的精密控制製備多層有機聚合物光導纖維的組合裝置，其 特徵是所述的螺杆擠出機是單螺杆擠出機或雙螺杆擠出機。
10.根據權利要求7或8所述的精密控制製備多層有機聚合物光導纖維的組合裝置，其 特徵是所述的有機聚合物熔體齒輪泵是由兩個相同的相互嚙合的齒輪組成，且該相互齧 合的齒輪與驅動電機相連接。
全文摘要
本發明涉及連續多層共擠出一步完成突變型有機聚合物光導纖維的製備方法及適用於該方法的裝置。將具有不同物性的芯層聚合物材料、反光層聚合物材料、柔韌層聚合物材料以及包覆層聚合物材料分別置於各自的螺杆擠出機中加熱熔融後，分別通過各自的螺杆擠出機和在螺杆擠出機出口處安裝的有機聚合物熔體齒輪泵，由各自的有機聚合物熔體齒輪泵的出口分別進入一具有n層同芯環形的共擠模頭的各層的進口，並分別由具有n層同芯環形的共擠模頭的各自出口同步擠出，經共擠模頭的機頭出口後，形成多層同心的圓棒，經拉伸，得到同心圓柱體結構的多層有機聚合物光導纖維。本發明還同時提供了實現上述方法的精密控制製備多層有機聚合物光導纖維的組合裝置。
文檔編號G02B1/04GK102116895SQ200910222998
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月31日 優先權日2009年12月31日
發明者劉新厚, 甄珍, 陳卓 申請人:中國科學院理化技術研究所