氟塑料光纤比较，制备
本帖最后由 hanwayzcc 于 2012-8-9 12:26 编辑一.石英光纤缺乏良好的韧性，直径较细（通常在100LM以下），联接费用高等因素限制了其在短距离通信体系尤其是在光纤入户工程中的应用。二.传统的塑料光纤主要由聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯及聚苯乙烯等材料制成，与生产石英光纤昂贵的化学气相沉积法相比，塑料光纤的成本低很多。但由于高分子材料本身固有的缺陷，妨碍了塑料光纤真正进入通信领域。传统的塑料光纤存在以下一些缺点：1.较高的光损耗；2.较低的耐温性；3.工作波长与石英光纤的不匹配性；三. 常规的全氟高分子材料如聚四氟乙烯，聚六氟丙烯等，因为结晶度较高，对光有强烈的散射作用，无法在光学方面应用。而非晶态全氟聚合物从可见光区到近红外区有着优异的透明性和很低的光损耗。在石英光纤的工作波长850nm、1300nm与1550nm处，都有很好的透光性，解决了与石英光纤工作波长匹配的问题，从而使塑料光纤真正进入光通信领域。美国杜邦公司1989年开发成功的新型全氟树脂Teflon AF,在从紫外到近红外区的范围内透光率达到95%以上。Teflon AF由全氟二甲基1,32二口恶（PDD）与四氟乙烯共聚而成。根据体系中二口恶含量的不同，有Teflon AF1600与Teflon AF2400两种牌号，Teflon AF1600中二口恶含量为66%，玻璃化温度为160℃；Teflon AF2400中二口恶含量为85%，玻璃化温度为240℃。而二甲基1,32二口恶的均聚物为玻璃化温度高达335℃的非晶态透明材料，具有很好的应用性能。但价格也非常昂贵。Teflon AF在固体材料中介电常数最低，而且折射率是现有材料中最低的。
另一方面，Teflon AF与其它氟聚合物相同：具有耐热性，耐腐蚀性，电气特性等优点。最大的优点是可溶解于氟系溶剂中，可以形成薄膜或以旋转涂布方式成型。
Teflon AF的成型法有熔融压缩成型，挤出成型，射出成型等。
AF1600的玻璃转化点（Tg）为160℃，透光率为95%以上，折射率1.31，加工温度为240～275℃；
AF2400的玻璃转化点（Tg）为240℃，透光率为95%以上，折射率1.21，加工温度为340～360℃。同FEP,PFA使用时一样，要使用耐腐蚀性模具以及工具。四.氟塑料光纤制备方法含氟高分子由于具有较低的折射，如含氟的丙烯酸酯单体（不含Cl、Br等其他卤素原子）的折射率在1134-1137之间；Teflon AF的折射率在1129-1131之间。如果用含氟高分子材料作为芯材制备突变型塑料光纤，很难找到折射率更小的包层材料使生产出的光纤具有满意数值孔径，所以对于氟聚合物，通常制备成折射率呈抛物线型分布的渐变型光纤。常用方法有以下几种。1.界面凝胶法 对于采用本体聚合产率较高的丙烯酸酯类和全氟二甲基1,32二口恶来制备塑料光纤，界面凝胶法是合适的方法。将反应混合物（包括单体，调节折射率用的掺杂剂、链装移剂以及引发剂等）置于用相同高分子材料预先制好的管内，在一定的温度条件下进行聚合反应。聚合过程中，首先在管内壁形成凝胶层，由于在凝胶层中聚合反应的速度比在单体相中快得多，所以反应首先从管内部开始，凝胶层不断增厚。随着反应的进行，单体不断向凝胶相扩散，导致中心掺杂剂的含量逐渐增高，而边缘掺杂剂的浓度逐渐降低，最后得到折射率呈渐变分布的光纤预制棒。 2.旋转扩散法由于大多数氟高分子材料不能通过本体聚合得到，因此，氟聚合物光纤通常采用旋转扩散的方法来制备。旋转扩散法主要步骤如下：首先，将氟聚合物和掺杂剂溶于特定的溶剂；然后除去溶剂，将得到的高分子与掺杂剂的混合物制成一定尺寸的圆柱。再将不含掺杂剂的相同聚合物熔融制成与圆柱尺寸匹配的圆管。将圆柱放入圆管中，加热至熔融，保持一段时间后逐渐冷却。体系在熔融状态和冷却过程中保持一定的转速。在熔融状态下，由于整个体系的中间部位与边缘存在着浓度差，因此掺杂剂从中间部位向边缘扩散，但是由于旋转所产生的离心力又使密度大的高分子分布在边缘部位，而使掺杂剂尽量分布在中间部位。调节掺杂剂的浓度以及旋转速度，便可使掺杂剂的浓度从中央到边缘呈渐变分布，从而得到折射率呈抛物线分布的光纤预制棒。3.浸泡法将氟聚合物和掺杂剂溶解、混合后除去溶剂，制成分布均匀的圆柱棒。然后将圆柱棒放入适当的溶剂中浸泡，使高分子材料溶胀，而掺杂剂被溶剂所溶解。由于浓度差，掺杂剂由中央向表面扩散。浸泡一段时间后，取出溶胀的圆柱棒，除去溶剂后即得到折射率渐变分布的光纤预制棒。4.热扩散法将氟聚合物和掺杂剂按一定比例制得分布均匀的预制棒直接拉纤，拉成的光纤直接进入一恒温电炉中，在电炉中用高温热气流冲刷光纤表面，蒸发去一部分掺杂剂，得到折射率渐变分布的光纤。 以上为制备氟塑料光纤的几种主要方法，由于大多数含氟聚合物如Teflon AF不能通过本体聚合得到，因此，对于制备氟塑料光纤，后几种方法为常用方法。
页:
[1]