一种塑料光纤芯层材料及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于聚合物材料领域，具体涉及一种塑料光纤芯层材料及其制备方法和应用。用于制备塑料光纤芯层材料的组合物按质量份计由以下组分组成：甲基丙烯酸甲酯80‑90份、丙烯酸甲酯3‑10份、甲基丙烯酸三氟乙酯5‑15份。本发明专利技术制备的塑料光纤芯层材料与均聚的聚甲基丙烯酸甲酯材料相比较，在光学性能、力学性能、热学性能等多方面有较大改善，本发明专利技术发现塑料光纤芯层材料塑料光纤的衰减有所降低、带宽明显增加、韧性提高、脆性降低、抗老化性有所提升，应用在通信领域传输材料中具有重要的意义。

【技术实现步骤摘要】
一种塑料光纤芯层材料及其制备方法和应用
本专利技术属于聚合物材料领域，具体涉及一种塑料光纤芯层材料及其制备方法和应用。
技术介绍
塑料光纤是光纤领域中非常重要的一类，其研究和开发历程已达30多年。塑料光纤之所以得到世界许多国家和组织的积极开发，就在于塑料光纤与石英光纤相比具有直径大、密度小、柔软性好、易加工、耦合效率高、耐辐射等优势，可被广泛用于通信网络的连接。未来，塑料光纤将被用作短距离高速通信网络主要的传输媒质。塑料光纤由芯材和皮材两种材料组成，利用光的全反射原理进行光的传输。因此用作塑料光纤的芯皮材料需要满足如下要求：是透明的无定型聚合物，具有耐高温性和强韧性；两者具有良好的匹配性，界面粘结性良好；同时两者的折射率之差应满足n芯-n皮≥0.05。聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是最早用于制备塑料光纤芯材的材料之一，它具有优异的光透过率(光透过率可达92％)，允许小于2800nm波长的红外线通过；有良好的机械强度、较轻的比重、优良的耐腐蚀性，是迄今为止合成透明材料中质地最优异，价格又比较适宜的品种。但是聚甲基丙烯酸甲酯本身也存在一些不足之处，比如使用的温度范围较窄；耐热性能、耐化学腐蚀性、抗老化能力相对较差；同时，聚甲基丙烯酸甲酯具有一定脆性，限制了其在某些领域的应用。采用甲基丙烯酸甲酯均聚的聚合物作为塑料光纤的芯层材料，塑料光纤存在衰减大、带宽小、耐老化性差等问题，一定程度上制约了塑料光纤在通信领域的大规模应用。因此，需要开发一种在光学性能、力学性能、热学性能等多方面有较大改善的塑料光纤芯层材料。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种塑料光纤芯层材料及其制备方法。本专利技术制备的塑料光纤芯层材料与均聚的聚甲基丙烯酸甲酯材料相比较，在光学性能、力学性能、热学性能等多方面有较大改善，应用在通信领域传输材料中具有重要的意义。为实现上述目的，本专利技术的技术方案为：用于制备塑料光纤芯层材料的组合物，按质量份计由以下组分组成：甲基丙烯酸甲酯80-90份、丙烯酸甲酯3-10份、甲基丙烯酸三氟乙酯5-15份。本专利技术的目的之一是用于制备塑料光纤芯层材料的组合物采用的是多种单体共聚，与聚甲基丙烯酸甲酯均聚物分子链相比，共聚物分子链上增加了C-F键、并在一定程度上减少了侧基-CH3数量，在分子链结构上对材料性能进行了改善。进一步，所述组合物按质量份计还包括引发剂0.01-2份和助剂0.01-3份。作为一种优选，所述组合物按质量份计还包括引发剂0.018份和助剂0.02份。进一步，所述组合物按质量份计由以下组分组成：甲基丙烯酸甲酯83-90份、丙烯酸甲酯4-8份、甲基丙烯酸三氟乙酯5-12份、引发剂0.01-2份和助剂0.01-3份。作为一种优选，所述的组合物按质量份计由以下组分组成：甲基丙烯酸甲酯85份、丙烯酸甲酯5份、甲基丙烯酸三氟乙酯10份、引发剂0.01-2份和助剂0.01-3份。作为一种优选，所述的组合物按质量份计由以下组分组成：甲基丙烯酸甲酯83份、丙烯酸甲酯6份、甲基丙烯酸三氟乙酯11份、引发剂0.01-2份和助剂0.01-3份。相比甲基丙烯酸甲酯共聚物，丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸三氟乙酯与甲基丙烯酸甲脂共聚后，制备的塑料光纤衰减显著降低，随着丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸三氟乙酯用量的增加，塑料光纤衰减减小。但丙烯酸甲酯和甲基丙烯酸三氟乙酯用量超过权利要求保护的范围时，共聚物折射率会明显降低，不能满足塑料光纤结构中关于折射率的要求，最终使其通信应用受到影响。进一步，所述引发剂为有机过氧类化合物；所述助剂为硫醇类化合物。进一步，所述引发剂包括过氧化二叔丁基、过氧化氢异丙苯的一种或两种；所述助剂包括正辛硫醇、正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇的一种。作为一种优选，所述引发剂为过氧化二叔丁基和过氧化氢异丙苯；所述助剂为正十二烷基硫醇。选择过氧化二叔丁基和过氧化氢异丙苯作为复合引发剂一方面可缩短聚合诱导期，另一方面可使反应在较均匀的速率下进行；选择正十二烷基硫醇是因为其适用于油溶性体系，更适合用于本体聚合体系，另外其为自由基聚合最常用的链转移剂，物化性质研究成熟、购买方便。复合引发剂和正十二烷基硫醇配合使用加入到上述单体时，制得的共聚物应用于塑料光纤纤芯材料时，塑料光纤的衰减最低，性能最好。本专利技术的目的之二在与提供一种利用上述的组合物制备得到的塑料光纤芯层材料。本专利技术的目的之三在于提供一种利用上述的组合物制备塑料光纤芯层材料的方法，包括以下步骤：1)将甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、引发剂和助剂提纯，按上述质量份混合发生本体聚合反应，得聚合物；2)将步骤1)得到的聚合物经脱挥和造粒后得到塑料光纤芯层材料颗粒料。作为一种优选，步骤1)中对甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸三氟乙酯、引发剂和助剂提纯处理，纯度达到99.999％以上。进一步，步骤1)中反应的条件为：温度80-200℃、压力1-5MPa、反应时间为30-120min。所述反应在氮气或氩气的环境下发生反应。作为一种优选，步骤1)中反应的条件为：温度100-200℃、压力2-5MPa、反应时间为50-120min。作为一种优选，步骤1)中反应的条件为：温度160-185℃、压力3-5MPa、反应时间为70-90min。进一步，步骤2)中脱挥的温度为200～215℃。作为一种优选，步骤2)中脱挥的温度为210℃。本专利技术的目的还在于提供一种所述的塑料光纤芯层材料在通信领域传输材料中的应用。本专利技术提供的塑料光纤芯层材料相比现有均聚的聚甲基丙烯酸甲酯材料在光学性能、力学性能、热学性能等多方面有较大改善，为通信级的塑料光纤芯层材料，能广泛应用于通讯领域传输材料中。本专利技术的有益效果在于：1)本专利技术合成的塑料光纤芯层材料与均聚的聚甲基丙烯酸甲酯材料相比较，在光学性能、力学性能、热学性能等多方面有较大改善。2)本专利技术制备方法与制备甲基丙烯酸甲酯均聚物相比没有任何工艺增加，反而从分子结构上对塑料光纤芯层材料进行了改性，即有效改善了聚甲基丙烯酸甲酯本身存在的硬而脆的特性，又保留了其高通光性能。3)本专利技术合成的塑料光纤芯层材料，应用于塑料光纤行业后，塑料光纤的衰减有所降低、带宽明显增加、韧性提高、脆性降低、抗老化性有所提升。具体实施方式优选实施例中未注明具体条件的实验方法，通常按照常规条件，所举实施例是为了更好地对本专利技术的内容进行说明，但并不是本专利技术的内容仅限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述
技术实现思路
对实施方案进行非本质的改进和调整，仍属于本专利技术的保护范围。实施例1用于制备塑料光纤芯层材料的组合物，按质量份计由以下组分组成：甲基丙烯酸甲酯88份、丙烯酸甲酯4份、甲基丙烯酸三氟乙酯8份，过氧化二叔丁基0.018份，正辛硫醇0.02份。利用上述的组合物制备塑料光纤芯层材料的方法，包括以下步骤：将上述各物质进行提纯，纯度达到99.999％以上后，按上述质量份混合成混合溶液，混合后保持混合液一直处于搅拌状态，将混合溶液注入到已经氮气置换合格的聚合反应器中进行聚合反应。反应过程中，反应器温度控制在160℃-185℃，反应压力控制在4.0MPa，反应时间为70min。反应结束后将聚合物泵入脱挥器，脱挥器温度控制在210℃，脱挥后得到粘稠的聚合物物料，再通过造粒工序得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于制备塑料光纤芯层材料的组合物，其特征在于，按质量份计由以下组分组成：甲基丙烯酸甲酯80‑90份、丙烯酸甲酯3‑10份、甲基丙烯酸三氟乙酯5‑15份。

【技术特征摘要】
1.用于制备塑料光纤芯层材料的组合物，其特征在于，按质量份计由以下组分组成：甲基丙烯酸甲酯80-90份、丙烯酸甲酯3-10份、甲基丙烯酸三氟乙酯5-15份。2.根据权利要求1所述的组合物，其特征在于，所述组合物按质量份计还包括引发剂0.01-2份和助剂0.01-3份。3.根据权利要求2所述的组合物，其特征在于，所述组合物按质量份计由以下组分组成：甲基丙烯酸甲酯83-90份、丙烯酸甲酯4-8份、甲基丙烯酸三氟乙酯5-12份、引发剂0.01-2份和助剂0.01-3份。4.根据权利要求2所述的组合物，其特征在于，所述引发剂为有机过氧类化合物；所述助剂为硫醇类化合物。5.根据权利要求4所述的组合物，其特征在于，所述引发剂包括过氧化二叔丁基、过氧化氢异丙苯的一种或两种；所述助剂包...

【专利技术属性】
技术研发人员：王敏敏，庞方亮，方胜，
申请(专利权)人：重庆世纪之光科技实业有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆,50