一种有机硅树脂塑料光纤包覆层材料及使用该包覆材料的塑料光纤的制法制造技术

本发明专利技术的一种有机硅树脂塑料光纤包覆层材料及使用该包覆材料的塑料光纤的制法。光纤包覆材料的原料价格低廉；与纤芯结合性好，对塑料光纤纤芯包覆完整；折光指数可调；耐候性好：在‑30℃条件下依然具有较好的柔韧性，在高温108‑205℃条件下具有较好的电绝缘性，击穿电压可达60‑80kV/mm，耐化学腐蚀性较强；包覆过程简单且易于操作。使用该包覆材料的塑料光纤的制法仅使用单螺杆挤出机将塑料光纤的纤芯挤出后再通过拉伸机将其拉伸，通过包覆层涂覆装置将涂覆材料均匀涂覆到纤芯表面，在50‑70℃下包覆材料在纤芯表面形成交联的塑料光纤包覆层；加工温度低，节省能源；卷绕塑料光纤速度快，纤芯和包覆层结合性好；塑料光纤的光损耗低，最低可达165dB/km；的塑料光纤折光指数可调。

A kind of silicone resin plastic optical fiber coating material and the manufacturing method of plastic optical fiber using the coating material

【技术实现步骤摘要】
一种有机硅树脂塑料光纤包覆层材料及使用该包覆材料的塑料光纤的制法
本专利技术是一种塑料光纤材料
，涉及一种有机硅树脂塑料光纤包覆层材料及使用该包覆材料的塑料光纤的制法。
技术介绍
塑料光纤（POF）又称聚合物光纤，是采用聚合物材料为介质制备而成的传光介质。与石英光纤相比，塑料光纤具有弯曲半径大、导光能力强、通信容量大、抗干扰的能力强、成本低、易于加工、易于安装和维护等优点，广泛应用于网络传输，工业控制系统、汽车多媒体、电子产品，照明以及太阳能等领域。塑料光纤由纤芯和包覆层两部分构成。通常，以高折光率透明的聚合物，如PS（PS）或聚PMMA（PMMA）作为纤芯材料，以低折射率氟树脂作为包覆层材料。以低折射率氟树脂作为包覆层材料时过程较为复杂：当完成聚合反应后，聚合釜减压除去PMMA中残留的未反应单体和其他挥发组分，控制合适的纺丝温度，将PMMA和低折射率氟树脂皮材同时加压送入共挤出喷丝组件，绕卷得到皮芯结构的塑料光纤；低折射率氟树脂材料本身价格较高，约为200~300元/千克；包覆层与纤芯PMMA结合性一般：两者玻璃化温度相差略大，在某一加工温度下没有近似的熔融温度，低折射率的氟树脂玻璃化温度为140℃，而纤芯PMMA玻璃化温度仅为105℃；折光指数不可根据需求调节，确定改性单体种类和含量后，包覆材料和纤芯两者折射率相差值固定，光线在塑料光纤纤芯和包覆层相连界面发生的全发射一定，不可改变；以低折射率的氟树脂作为包覆层的塑料光纤光传导损失较大，最佳情况下为192dB/km；氟树脂耐候耐高温性一般，不能满足塑料光纤在各种特殊环境下的使用：氟树脂的最高使用温度不可超过150℃，最低使用温度仅为-50℃，可通过50000h的中性盐雾实验，仅能适应海洋、工业区、酸雨的普通环境；【1】塑料光纤主要采用预制棒和共挤两种工艺制备。预制棒工艺开发的较早，工艺过程简单，易于操作，但产品单位长度光损耗大，更重要的是这种工艺产能低、不适用于大规模工业化生产，主要用于实验室研究。共挤工艺是在预制棒工艺的基础上开发而成的，弥补了预制棒工艺的不足，其优点是过程连续、产能大、适合规模化连续生成，缺点是：（1）挤出温度高容易导致包覆层和纤芯聚合物在加工过程中发生降解，包覆层和纤芯材料结合性差、因为夹杂杂质和气泡容易脱皮导致性能下降。例如利用柱塞挤出机对以PMMA为纤芯材料进行聚合~纺丝连续操作生产塑料光纤【2】，其工艺过程较为复杂：为防止喷丝板上同时挤出皮芯材料时，包覆层破坏芯纤的圆整度和表面光洁度等工艺问题，其工艺涉及到共挤出喷丝组件等多台设备；（2）加工温度较高，最低可纺温度也需达到190℃；将PMMA和氟树脂包覆材料同时加压送入共挤出喷丝组件后，经卷绕得到塑料光纤。卷绕速度与卷绕电压呈正比。若卷绕塑料光纤速度较快，卷绕电压较大，纤维的拉伸比增加，此时拉伸点不固定，上下起伏不利于塑料光纤的挤出，当卷绳电压仅达到30V时，得到的纤维直径波动即达到5.6％，直径起伏明显；（3）低折射率氟树脂包覆层和PMMA纤芯的结合性一般，两者玻璃化温度相差偏大，低折射率氟树脂玻璃化温度为140℃，而纤芯PMMA玻璃化温度仅为105℃；光损耗高，最佳情况下也会达到192dB/km；不可用于生产不同型号的光纤，确定纤芯和包覆层后，两者折射率相差值固定，光线在纤维的芯皮界面发生的全发射一定，不可改变。上述因素导致通过共挤法制备的塑料光纤难以满足日益增加的市场需求。产品种类较为单一、应用范围有限、严重限制塑料光纤的应用领域，限制了塑料光纤行业及相关行业的发展。参考文献：（1）氟树脂涂料.中国新型涂料网。（2）于建明贾景农.PMMA芯／氟树脂包层塑料光纤的研制。塑料工业。
技术实现思路
为了解决已有技术存在的问题，本专利技术提供一种有机硅树脂塑料光纤包覆层材料及使用该包覆材料的塑料光纤的制法。（一）本专利技术提供的一种有机硅树脂塑料光纤包覆层材料，其原料及重量份配比如下：乙烯基硅油20-60重量份，改性含氢硅油80-40重量份；（二）本专利技术提供一种有机硅树脂塑料光纤包覆层材料制备方法的步骤和条件如下：（a）改性含氢硅油的制备改性含氢硅油的原料及重量份配比如下：改性单体为5-20重量份、含氢硅油为95-80重量份，铂金催化剂（OK-PT-10）为0.001-0.1重量份；所述的改性单体为PMMA或PS；制备的步骤和条件如下：改性单体、含氢硅油以及铂金催化剂（OK-PT-10）加入反应釜中混合均匀，排除空气后，在120-160℃，反应时间20-60min，通过硅氢加成反应后脱除未反应单体，冷却至室温，得到改性含氢硅油。（b）所述的有机硅树脂塑料光纤包覆层材料的制备所述的有机硅树脂塑料光纤包覆层材料的原料及重量份配比如下：乙烯基硅油20-60重量份，改性含氢硅油80-40重量份，催化剂为0.001-0.1重量份；所述的催化剂为铂金催化剂（OK-PT-10）；制备步骤和条件如下：按配比将乙烯基硅油、改性含氢硅油及铂金催化剂（OK-PT-10，在20-30℃下混合均匀，得到塑料光纤包覆层的涂覆液材料。（三）使用本专利技术提供的有机硅树脂塑料包覆层材料的塑料光纤的制备方法，步骤和条件如下：使用单螺杆挤出机，将PMMA或PS在温度为170-220℃挤出，再通过拉伸机将其拉伸为直径为980mm纤芯，通过包覆层涂覆装置将涂覆材料均匀涂覆到纤芯表面，在纤芯余热为50-70℃下，涂覆的包覆材料在纤芯表面形成交联的塑料光纤包覆层，得到使用本专利技术提供的有机硅树脂包覆层材料的塑料光纤，用卷绕筒卷绕待用。有益效果：本专利技术提供的塑料光纤包覆材料与现有氟树脂包覆层材料具有以下优点：（1）原料价格低廉，本专利技术提供的塑料光纤包覆材料的乙烯基硅油和含氢硅油价格均约为50元/千克。而氟树脂包覆层材料约为245元/千克。前者价格约为后者价格的20%。（2）本专利技术提供的塑料光纤包覆材料与纤芯结合性好，包覆材料在涂覆时呈液态，粘度为200±30mPa·s，流动性好，对塑料光纤纤芯包覆完整。（3）本专利技术提供的塑料光纤包覆材料的折光指数可调，折光指数可以通过加入不同种类，不同含量的改性单体进行调节。当纤芯材料为PMMA时，加入5-20重量份的PMMA作为改性单体，其折光指数可调的范围为1.4125-1.4312；当纤芯材料为PS时，加入5-20重量份的PS作为改性单体，其折光指数可调的范围为1.5401-1.5636。（4）本专利技术提供的塑料光纤包覆材料的耐候性好：在-30℃条件下依然具有较好的柔韧性，在高温108-205℃条件下具有较好的电绝缘性，击穿电压可达60-80kV/mm，耐化学腐蚀性较强，在100℃，质量浓度3％碱液浸泡100h或者质量浓度5％盐水浸泡70h条件下涂覆材料无变化；耐高温性好，有机硅树脂塑料光纤涂覆材料可耐108-205℃高温。其耐最高温度要比氟树脂包覆层材料提高37%。（5）光传导损失范围在165-170dB/km，光传导损失比氟树脂包覆层材料制备的塑料光纤的最佳光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种有机硅树脂塑料光纤包覆层材料，其特征在于，原料及重量份配比如下：乙烯基硅油20-60重量份，改性含氢硅油80-40重量份。/n

【技术特征摘要】
1.一种有机硅树脂塑料光纤包覆层材料，其特征在于，原料及重量份配比如下：乙烯基硅油20-60重量份，改性含氢硅油80-40重量份。


2.一种有机硅树脂塑料光纤包覆层材料，其特征在于，原料及重量份配比如下：乙烯基硅油20重量份，改性含氢硅油80重量份。


3.一种有机硅树脂塑料光纤包覆层材料，其特征在于，原料及重量份配比如下：乙烯基硅油45重量份、改性含氢硅油40重量份。


4.一种有机硅树脂塑料光纤包覆层材料，其特征在于，原料及重量份配比如下：乙烯基硅油60重量份、改性含氢硅油45重量份。


5.一种有机硅树脂塑料光纤包覆层材料，其特征在于，原料及重量份配比如下：乙烯基硅油30重量份、改性含氢硅油80重量份。


6.一种有机硅树脂塑料光纤包覆层材料，其特征在于，原料及重量份配比如下：乙烯基硅油30重量份、改性含氢硅油80重量份。


7.一种有机硅树脂塑料光纤包覆层材料，其特征在于，原料及重量份配比如下：乙烯基硅油60重量份、改性含氢硅油50重量份。


8.一种有机硅树脂塑料光纤包覆层材料制备方法，其特征在于，步骤和条件如下：
（a）改性含氢硅油的制备
改性含氢硅油的原料及重量份配比如下：改性单体为5-20重量份、含氢硅油为95-80重量份，铂金催化剂（OK-PT-10）为0.001-0.1重量份；所述的改性单体为PMMA或PS；
制备的步骤和条件如下：改性单体、含氢硅油以及铂金催化剂（OK-PT-10）加入反应釜中混合均匀，排除空气后，在120-160℃，反应时间20-60min，通过硅氢加成反应后脱除未反应单体，冷却至室温，得到改性含氢硅油；
（b）所述的有机硅树脂塑料光纤包覆层材料的制备：
所述的有机硅树脂塑料光纤包覆层材料的原料及重量份配比如下：乙烯基硅油20-60重量份，改性含氢硅油80-40重量份，催化剂为0.001-0.1重量份；所述的催化剂为铂金催化剂（OK-PT-10）；
制备步骤和条件如下：按配比将乙烯基硅油、改性含氢硅油及铂金催化剂（OK-PT-10）在20-30℃下混合均匀，得到塑料光纤包覆层的涂覆液材料。


9.如权利要求8所述的一种有机硅树脂塑料光纤包覆层材料制备方法，其特征在于，步骤和条件如下：
（a）改性含氢硅油的制备
将改性单体为20重量份的PMMA、85重量份的含氢硅油，和0.001重量份的铂金催化剂（OK-PT-10）加入反应釜中混合均匀，排除空气后，进行硅氢加成反应，在130℃条件下反应60min后脱除未反应改性单体，冷却至室温，得到改性含氢硅油；
（b）所述的有机硅树脂塑料光纤包覆层材料的制备
所述的有机硅树脂塑料光纤包覆层材料的原料及重量份配比如下：乙烯基硅油20重量份，改性含氢硅油80重量份，铂金催化剂（OK-PT-10）为0.008重量份；
制备步骤和条件如下：按配比将乙烯基硅油、改性含氢硅油及铂金催化剂（OK-PT-10）在20℃下混合均匀，得到塑料光纤包覆层的涂覆液材料。


10.如权利要求8所述的一种有机硅树脂塑料光纤包覆层材料制备方法，其特征在于，步骤和条件如下：
（a）将改性单体为5重量份PMMA、80重量份含氢硅油，和0.005重量份铂金催化剂（OK-PT-10）加入反应釜中混合均匀，排除空气后，进行硅氢加成反应，在120℃条件下反应20min后脱除未反应改性单体，冷却至室温，得到改性含氢硅油；
（b）所述的包覆层材料的原料及重量份配比如下：乙烯基硅油45重量份、改性含氢硅油40重量份和铂金催化剂（OK-PT...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹春雷，张倩，侯依依，许源洋，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22