一种小口径耐高温超高速通信用高聚光纤及其制备方法技术

本发明专利技术属于全氟高聚合物以及高聚(物)光纤技术领域。具体涉及一种小口径耐高温超高速通信用高聚光纤及其制备方法。本发明专利技术的小口径耐高温超高速通信用高聚光纤与传统的塑料光纤(SI

【技术实现步骤摘要】
一种小口径耐高温超高速通信用高聚光纤及其制备方法


[0001]本专利技术属于光纤
，涉及光纤，具体涉及一种小口径耐高温超高速通信用高聚光纤及其制备方法。

技术介绍

[0002]光导纤维(optical fiber)一般是指一种能够传导光波和各种光信号的、透明的、几微米到几百微米直径的导光纤维。
[0003]传统光纤通常是玻璃光纤，被用在光通讯里长距离传输信号，它的信号传输速度远大于金属电缆和电线的信号传输速度，因此玻璃光纤在此应用场景下能取代金属线缆。而另一个决定光纤取代金属线缆的因素是玻璃光纤对传输信号的损耗很小；玻璃光纤不会受到类似严重困扰金属电线的电磁干扰所影响。从结构上来说典型的光纤玻璃是一个光指数稍高的、透明的芯层(core)外包一个折光指数稍低的皮层(cladding)，形成能对入射光线全反射的结构，因为全反射，使得光线信号就被限制在光纤芯层里传输。
[0004]玻璃光纤以其优良的性能而被广泛用于长距离高速通信系统，但玻璃光纤的联接比金属电缆的联接要复杂得多，而且由于玻璃光纤(GOF)非常容易折断，特别是在运营和安装过程时弯曲、转角动作中，目前常使用接头联接来解决此问题，但这又增加玻璃光纤的运营成本。这两个缺点使得玻璃光纤在现代高速网络、数据通信上的末端应用受阻，因此人们还必须使用金属线或同轴电缆来进行短距离的联接，如光纤各类短程场景(FTTx)，智能驾驶，楼宇内通信等。金属电缆的超低速度及泄密问题就是现代超高速通信网络的瓶颈。
[0005]多年来科研人员一直致力于开发更柔软更高速的塑料光纤来替代金属电缆。从上世纪60年代科学家证实了塑料光纤(POF)在现代信号通讯领域中的重要作用以来，POF在现代信号通讯领域中的应用越来越多，特别是在LAN，数据中心，大飞机制造，智能汽车，智能家居，游戏娱乐，医疗等等。POF可以与GOF协作，取代金属导线，形成真正的高速通信网络。近代塑料光纤通常是使用聚苯乙烯(PS)或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)作为芯材，皮层是由折光指数低些的聚合物制成，形成阶跃式的塑料光纤(SI
‑
POF)。PMMA的透明度很高而且防水，适用于短程的光通讯。虽然这些光纤的成本低，但是其光损耗(特别是在玻璃光纤的运行波长>850nm)及传输速度方面的缺陷极大地限制了其取代金属电缆电线以及和玻璃光纤耦合的可能性。同时，这些塑料光纤的耐温在100℃以下，因为其玻璃转化温度低于100℃。因此，开发用于超高速通信的耐高温高聚光纤具有广泛的潜在市场需求。
[0006]近年来科学工作者专利技术了渐变指数高聚光纤，其芯层直径在50微米以上，以适合目前大多模玻璃光纤的硬件连接要求。研发人员通过调整、优化渐变指数分布，达到高通讯速度(通讯带宽)的目标。该手段有效，且在实际应用中发挥了作用把通讯速度提高到了1Gbps以上。但目前及将来的市场还需要把上述性能再提高。

技术实现思路

[0007]为了解决现有的玻璃光纤联接复杂，成本高，容易折断等缺陷，而金属电缆的通信
速度超低，同时塑料光纤耐温能力低，光损耗过大，无法使用玻璃光纤的运行波长等问题，本专利技术提供一种新型全氟高聚合物，小口径，更高性能，用于超高速通信用，耐高温的高聚光纤及其制备方法。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种小口径耐高温超高速通信用高聚光纤的制备方法，同时，专利技术人无意中发现，通过限制芯层直径，部分高阶模式光被限制了。但是随之而来的却是通讯速度在高聚光纤这个新
里得到了提高。这是因为在高聚光纤和塑料光纤
，普遍的认知是光纤直径要大于75微米才能体现光纤的特性。
[0009]因此本专利技术的高聚光纤的芯层直径被限制在了30微米以下。同时外皮层直径限制在了260微米以下。这个小口径的作用是本专利技术的高聚光纤可以使用绝大部分目前是市场上的玻璃光纤硬件例如冷接子，光模块等，但是随之而来的是高聚光纤的刚度大幅度下降，使得安装操作十分不方便，出错率也超高。
[0010]本专利技术又提供了一种不明显改变外皮层材料光学特性的前提下，提高了光纤外皮层的刚度的办法。如此就解决了由于口径太小造成光纤太软而带来的问题，方便了光纤连接操作。
[0011]本专利技术首先提供了一种小口径耐高温超高速通信用高聚光纤的制备方法，包括以下步骤：
[0012]S1：全氟高聚物的制备：
[0013]S101：往反应釜中加入单体M8E：全氟
‑3‑
亚甲基
‑
2，4
‑
二氧杂双环[4，3，0]壬烷，加入引发剂，得到混合物1；
[0014]S102：搅拌S101的混合物1并通入氮气进行清洗，清洗完成后将反应釜缓慢加热进行聚合反应，得到反应物1；
[0015]S103：将S102的反应物1用溶剂溶解，将溶液沉淀在非溶剂里，将固体捞出后，在减压烘干，再将固体溶解在溶剂中，反复溶解、沉淀多次后，将固体减压烘干，得到全氟高聚物F；
[0016]S104：往反应釜中加入单体M8E：全氟
‑3‑
亚甲基
‑
2，4
‑
二氧杂双环[4，3，0]壬烷，再加入纳米土，充分搅拌，然后加入引发剂，得到混合物2；
[0017]S105：搅拌S104的混合物2并通入氮气进行清洗，清洗完成后将反应釜缓慢加热进行聚合反应，得到反应物2；
[0018]S106：将S105的反应物2用溶剂溶解，将溶液沉淀在非溶剂里，将固体捞出后，在减压烘干，将固体溶解在溶剂中；反复溶解、沉淀多次后，将固体减压烘干，得到全氟高聚物F+Nc；
[0019]S2：将S1制得的全氟高聚物F及渗透剂，全氟高聚物F+Nc注入共挤出系统上制得小口径耐高温超高速通信用高聚光纤。
[0020]作为本专利技术的一种优选方案，所述S101与S104中，引发剂包括全氟过氧化双苯甲酰，S101中，引发剂的加入量为单体M8E的质量的0.1％；S104中，引发剂的加入量为单体M8E与纳米土总质量的0.1％。
[0021]作为本专利技术的一种优选方案，所述S2中，渗透剂包括六氟苯，全氟高聚物F与六氟苯的质量比为85:15。
[0022]作为本专利技术的一种优选方案，所述S102与S105中，聚合反应的温度为70
‑
80℃，反应时间为24
‑
36h。
[0023]作为本专利技术的一种优选方案，所述S103与S106中，减压烘干的压力为0.3
‑
0.8大气压，烘干温度为110
‑
130℃，烘干时间为24
‑
36h。
[0024]作为本专利技术的一种优选方案，所述S2中，共挤出系统包括具有2个流道的共挤模具，所述共挤模具包括中心向外依次同心分布设置的第一流道与第二流道，所述共挤模具上设有加热渐变区。
[0025]作为本专利技术的一种优选方案，所述第一流道与第二流道分别设有挤出头。
[0026]作为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小口径耐高温超高速通信用高聚光纤的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：全氟高聚物的制备：S101：往反应釜中加入单体M8E：全氟
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亚甲基
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2，4
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二氧杂双环[4，3，0]壬烷，加入引发剂，得到混合物1；S102：搅拌S101的混合物1并通入氮气进行清洗，清洗完成后将反应釜缓慢加热进行聚合反应，得到反应物1；S103：将S102的反应物1用溶剂溶解，将溶液沉淀在非溶剂里，将固体捞出后，在减压烘干，再将固体溶解在溶剂中，反复溶解、沉淀多次后，将固体减压烘干，得到全氟高聚物F；S104：往反应釜中加入单体M8E：全氟
‑3‑
亚甲基
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2，4
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二氧杂双环[4，3，0]壬烷，再加入纳米土，充分搅拌，然后加入引发剂，得到混合物2；S105：搅拌S104的混合物2并通入氮气进行清洗，清洗完成后将反应釜缓慢加热进行聚合反应，得到反应物2；S106：将S105的反应物2用溶剂溶解，将溶液沉淀在非溶剂里，将固体捞出后，在减压烘干，将固体溶解在溶剂中；反复溶解、沉淀多次后，将固体减压烘干，得到全氟高聚物F+Nc；S2：将S1制得的全氟高聚物F及渗透剂，全氟高聚物F+Nc注入共挤出系统上制得小口径耐高温超高速通信用高聚光纤。2.根据权利要求1所述的一种小口径耐高温超高速通信用高聚光纤的制备方法，其特征在于，所述S101与S104中，引发剂包括全氟过氧化双苯甲酰，S101中，引发剂的加入量为单体M8E的质量的0.1％；S104中，引发剂的加入量为单体M8E与纳米土总质量的0.1％。3.根据权利要求1所述的一种小口径耐高温超高速通信用高聚光纤的制备方法，其特征在于，所述S2中，渗透剂包括六氟苯，全氟高聚物F与六氟苯的质量比为85:15。4.根据权利要求1所述的一种小口径耐高温超高速通信用高聚光纤的制备方法，其特征在于，所述S102与S105中，聚合反应的温度为70
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【专利技术属性】
技术研发人员：翁德喜，方民锋，冈本吉行，蒋浩群，杜齐名，小池康太郎，弗兰克，
申请(专利权)人：翁德喜，
类型：发明
国别省市：