用于制造塑料光纤的方法和获得的塑料光纤技术

本发明专利技术涉及一种从至少一种聚合物Ｐ制造塑料光纤的方法，所述方法的特征在于所述聚合物Ｐ是包含至少两种具有如下通式（ｉ）和（ｊ）的重复单元Ｐ１和Ｐ２的共聚物，ｉ和ｊ相应于单元的重复数，所述聚合物Ｐ是透明的，无定形的且当Ｐ１中Ｘ＝Ｆ或Ｃｌ时Ｐ２单元的数量基本为３０摩尔％－７０摩尔％。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及制造塑料光纤的方法和由该方法获得的塑料光纤。本专利技术具体地涉及阶跃折射率塑料光纤和陡度折射率塑料光纤。由于它们的较大直径，它们比二氧化硅纤维安装更简单，用于包括可见光和远红外的光谱范围的阶跃折射率塑料光纤是有利的。由于它们可应用于宽带接入网络，用于相同光谱范围的陡度折射率塑料光纤是有利的。陡度折射率塑料光纤包含至少一种基础聚合物和称为“掺杂剂”的另外的化合物，所述另外的化合物包含一种或多种单体或聚合物。基础聚合物的比例在整个纤维中基本相同，而掺杂剂从纤维的芯到边缘变化，以产生所需的陡度折射率或阶跃折射率。由于掺杂剂必须以从塑料光纤的芯到边缘变化的分布存在，这样的塑料光纤，特别是陡度折射率塑料光纤难以制造。事实上，纤维必须具有以尽可能规则的方式渐变的折射率分布，在纤维中心和边缘之间折射率的变化一般为0.01-0.03。为制造这样的纤维，欧洲专利EP-A-01067222描述了制造渐变塑料光纤的方法，其中折射率在纤维的中心和边缘之间连续变化。在所述方法中，从至少一种聚合物P和至少一种活性稀释剂D1制造纤维，所述稀释剂用作掺杂剂，使纤维的折射率变化。所述方法包含如下步骤·制备具有不同折射率的两种组合物，在两种组合物之间的折射率差值是至少5×10-3，各自至少包含聚合物P，称为第一组合物的一种组合物也至少包含活性稀释剂D1，在至少一种组合物中存在自由基聚合引发剂；·有效混合(active mixing)两种组合物以获得光纤折射率的连续变化；·将混合物纺丝；·固化混合物以制造具有折射率梯度的塑料光纤。根据所述方法，选择聚合物P和活性稀释剂D使得·聚合物P的摩尔质量是1000-20000克/摩尔和活性稀释剂D1的摩尔质量是100-1000克/摩尔·活性稀释剂D1包含至少一种选自乙烯基和丙烯酸类基团形成的基团的UV反应性不饱和基团。以上提及的摩尔质量是数均摩尔质量。以下提及的所有摩尔质量也是如此。在上述文献中，优选的基础聚合物为聚(α-氟)甲基丙烯酸酯类型，和更优选为PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)类型。由于该聚合物中C-H键的高吸收，从该聚合物获得的纤维的应用限于小于800纳米(nm)的可见波长。因此，本专利技术的目的是提供用于制造塑料光纤的陡度折射率光纤的制造方法，所述塑料光纤可以在大于500nm的波长下起作用而不引起传输光信号的不允许的衰减。本专利技术因此提出一种从至少一种聚合物P制造塑料光纤的方法，所述方法的特征在于所述聚合物P是包含至少两种具有如下通式的重复单元P1和P2的共聚物，i和j相应于单元的重复数 所述共聚物P是透明的，本质上是无定形的，且当P1中X＝F或Cl时单元(motif)P2的数量基本为30摩尔％-70摩尔％。以上提及的共聚物具有制造塑料光纤所要求的光和热机械性能，所述共聚物是无色和透明的，溶于通常的有机溶剂(特别是丙酮、THF、乙酸乙酯)，玻璃化转变温度大于60℃，用于已知方法制造塑料光纤，特别是陡度折射率塑料光纤，衰减小于从现有技术聚合物获得的纤维的衰减。本专利技术的方法可应用于制造陡度折射率塑料光纤和制造阶跃折射率塑料光纤两者。可以从作为工业氟化单体的氯化三氟乙烯或四氟乙烯，和作为容易获得的非卤化单体的碳酸亚乙烯酯获得共聚物P。共聚物包含许多氟，并因此比现有技术PMMA类型聚合物较少的氢，导致增加的透明性，并具有环状结构，导致无定形结构并因此导致改进的光学传输性能。因此，由本专利技术方法获得的纤维特别适于在波长长于500nm，典型地在650nm、850nm、1300nm、和1550nm附近的透射窗中应用。非常有利地，在第一实施方式中，本专利技术提出一种方法以从至少所述聚合物P和至少一种活性稀释剂D1以改变光纤的折射率，制造阶跃折射率塑料光纤，所述光纤的折射率在纤维的中心和边缘之间不连续变化，或制造陡度折射率光纤，所述光纤的折射率在纤维的中心和边缘之间连续变化，所述方法的特征在于它包括如下步骤·制备具有不同折射率的两种组合物，在两种组合物之间的折射率差值是至少5×10-3，各自至少包含聚合物P，称为第一组合物的一种组合物还至少包含活性稀释剂D1，在至少一种所述组合物中存在自由基聚合引发剂；·纺丝；·固化活性稀释剂以制造塑料光纤。当塑料光纤是陡度折射率纤维时，所述方法在制造所述组合物的步骤之后还包括有效混合两种组合物以产生光纤折射率连续变化的步骤，随后将所述混合物纺丝。有利地，固化是光固化和引发剂是光敏引发剂。有利地，聚合物P的摩尔质量是1000-20000克/摩尔和活性稀释剂D1的摩尔质量是100-1000克/摩尔。这些范围限制了组合物的粘度并促进纺丝。也有利地，活性稀释剂D1包含至少一种选自乙烯基和丙烯酸类基团形成的基团的UV活性不饱和基团。本专利技术方法中的“有效混合”是使用辅助设备进行的混合，即其不是仅通过扩散而形成的；所述的有效混合可以静态产生，通过静态扩散方式，通常通过强制流动，或通过积极地产生所述混合的动态手段，来强制混合两组合物。实际上为产生浓度陡度，此种方法具有迅速的优势，它比仅在组合物间使用扩散要快得多，因此该法具有连续且几乎平滑的折射率的优点。通常固化动力学使得在最大照明和引发剂完全转化下，凝胶时间小于10秒(s)，优选小于2s。根据本专利技术的方法，在陡度折射率混合物的纺丝之后进行稀释剂的光化学固化或热固化，导致三维晶格的产生。有利地，此方法至少部分固化塑料光纤的组分。获得塑料光纤，并且其折射率梯度因此对时间稳定而且也对温度稳定。在这样的情况下，一般两种组合物的至少一种包含单体；此外，两种组合物的至少一种包含至少一种自由基聚合引发剂，优选两种组合物各自包含至少一种自由基聚合引发剂。自由基聚合引发剂是可以由热或光化学分解产生引发剂自由基的化合物。在一个实施方式中，第二组合物包含至少一种使其折射率变化的活性稀释剂D2，活性稀释剂D2的折射率基本不同于D1的折射率，具有100-1000克/摩尔的摩尔质量，并包含至少一种选自乙烯基和丙烯酸类基团形成的基团的UV反应性不饱和基团。优选地，活性稀释剂D1和D2具有几乎相同的粘度，并且对于每种组合物，聚合物P相对于组合物组分的重量比例几乎是恒定的。随着活性稀释剂D1和/或D2比例的变化，而更容易实施该方法，主要使折射率能够改变而不显著地影响组合物的粘度。根据本专利技术方法的一种实施方式，在使得两种组合物各自粘度在20℃时为1帕斯卡-秒(Pa.s)～25Pa.s，优选为1Pa.s～15Pa.s的温度下，混合两种组合物。因为所述粘度可使相对液态的组合物混合，这有利地促进本专利技术方法的实施。根据本专利技术方法的一种实施方式，在使得两种组合物各自粘度为大于500mPa.s，优选大于1000mPa.s的温度下进行纺丝。由组分D1和D2携带的活性基团选自乙烯基和丙烯酸类基团形成的基团，即选自丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基醚和丙烯基醚；所述化合物可以是至少部分卤化的，通常氟化的和/或氯化的。在本专利技术方法的一个实施方式中，组合物之一的每种组分是至少部分卤化的材料，通常氟化的和/或氯化的。根据本专利技术方法的变体，当其中在第二组合物中存在活性稀释剂D2的情况下，两种活性稀释剂的一种D1或D2是至少部分氟化的，和两种活性稀释剂的另一种D2或D1是至少部分氯化的或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种从至少一种聚合物Ｐ制造塑料光纤的方法，所述方法的特征在于所述聚合物Ｐ是包含至少两种具有如下通式的重复单元Ｐ１和Ｐ２的共聚物，ｉ和ｊ相应于单元的重复数：＊＊＊所述共聚物Ｐ是透明的，本质上是无定形的，而且当Ｐ１中Ｘ＝Ｆ或Ｃｌ 时，单元Ｐ２的数量基本为３０摩尔％－７０摩尔％。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：阿兰帕斯图雷特，泽维尔安德烈，让马克塞奇，伯纳德鲍特文，阿兰鲁索，
申请(专利权)人：尼克桑斯公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]