塑料化纤体的研发置备

　　光纤的共挤复合如所示；芯材PMMA由挤出机1，鞘材由挤出机3挤出，在复合机头2内复合，经牵引机4拉伸、冷却后，卷取在卷取机5的收辊上。

　　挤出温度如所示表1挤出温度温度（段）设备温度（℃）1段2段段挤出机（1）180～190200～210～230挤出机（3）180～190200～210230～240复合机头220～2403结果与讨论塑料光纤的种类在诸多的透明塑料中，只有在拉伸时不产生双折射和偏光者才适合制造塑料光纤。它有两大类，一类是以PS（聚苯乙烯）为芯材，以PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）为鞘材（简称为PS/PMMA）的塑料光纤；另一类是以PMMA为芯材，以含氟树脂为鞘材（简称为PMMA/氟树脂）的塑料光纤。

　　早期的塑料光纤属于PS/PMMA型。因为芯材为PS的光纤所传输的光带黄色，高分子材料会引起光老化，破坏光纤的可挠性，所以从80年代初，美、日等国开始了PMMA/F树脂型塑料光纤的研制，以克服PS/PMMA型光纤的缺陷。我们所研制的光纤也属于这一类新型塑料光纤。

　　光纤的芯材和鞘材的选择当芯材的折光指数n1越大，鞘材的折光指数n2越小，从公式（1―1―3）和（1―1―4）中可以看出，数值孔径（NA）就会越大，因而受光角α也越大，有利于光的传输。

　　芯材选用质量较好的进口挤出级PMMA，折光指数为n1=1149.国外多采用MMA本体聚合后，直接通过排气式挤出机与鞘材共挤复合抽丝成型〔1〕，以减少杂质的混入，提高塑料光纤的传输效果。

　　鞘材的选择是关键。鞘材要求折光指数较小，聚合物的折光指数在1143以下，含氟量要高于30%.但某些材料虽能满足这些条件，仍不能作为鞘材。如聚四氟乙烯（PTFE）的折光指数为1135，因其具有结晶性会导致光散射，且与PMMA的粘附性不好〔2〕，故不能选用。

　　可以作为鞘材的聚合物通式如下：C―CH2ZC=0O―（CH2）m_CF2βnX33（m=1～5，n=1～10；X=F、H或Cl；Z=H或CH3）我们选择了四氟烷基醇（4FA），用它合成4FM单体，聚合后作为鞘材。聚合物（P4FM）的折光指数为11423，能满足鞘材的性能要求。

　　鞘材的合成从上可知，鞘材的合成主要分为4FM的合成，及聚合两部分。其合成路线如下所示：MAA鞘材真空干燥粉碎P4FM聚合精4FM精馏4FM合成精4FA精馏4FA4FM的合成用α2甲基丙烯酸与4FA反应：CCH2CH3COOH+HCF2CF2（CH2）nOH催化剂CCH2CH3COO（CH2）nCF2CF2H+H2O（3―3―1）该反应为酯化反应，无机强酸能使反应加速〔3〕。

　　在反应中，我们加入苯。因为苯能与反应生成的水形成共沸物，不断被蒸出，从而使反应平衡向右进行。因反应物中的4FA与生成物4FM易分离，我们加入过量4FA，使α-甲基丙烯酸完全反应，以打破酯化极限。另外为防止甲基丙烯酸自聚，加入了少量化合物。

　　4FM的聚合CnCH2CH2COO（CH2）mCF2CF2HAIBNDDMC_CH2CH3COO（CH2）mCF2CF2Hβn（3―3―2）该反应是自由基引发的本体聚合。加入分子量调节剂，来控制P4FM的熔融指数MI.这样，我们就可以减少引发剂AIBN的用量，以保证产物的质量。分子量调节剂能起到链转移的作用，自由基以硫醇作媒介，把活性从一个链转移到另一个链。

　　反应必须在减压条件下进行。这是为了除去4FM中含有的低分子挥发份，以免光纤成型时鞘材出现气泡。产物粉碎后进行真空干燥。注意干燥温度及时间要适当。温度过高、时间过长会产生热降解，温度过低，会有低挥发份和未反应单体夹杂在鞘材中，会影响光纤的质量。制成的鞘材P4FM的MI=4150g/10min，接近芯材（PMMA）的熔融指数MI=2118g/10min，满足了鞘材与芯材的共挤成型要求。（MI测试条件为230℃；荷重量5kg）。P4FM的其它一些性能。

　　共挤复合制备PMMA/F树脂型光纤光纤成型包括溶液法和共挤复合法两种成型方法。溶液法即：将鞘材溶于芯材PMMA不溶的溶剂中，把成型好的PMMA纤维通过该溶液，于是在芯材PM2MA上可包复一层一定厚度的鞘材溶液。加热除去溶剂即得到塑料光纤。出于环保和工业化生产的考虑，一般不用此法，而采用共用挤合法来生产光纤。

　　PMMA由芯材挤出机挤入芯材流道1，含氟树脂由鞘材挤出机挤入鞘材流道2，两者在复合腔4内复合共挤出，成为光纤。在无牵引的情况下，光纤的直径会膨胀，约为复合腔直径D0的114倍。为改善光纤的力学性能，需要115～215倍的牵伸。还要注意，光纤成型前PMMA粒料一定要进行预干燥，不然在空气中会吸湿，可达013%，加工时导致光纤含有气泡，影响光纤传输效果。

　　光纤性能光纤的光学性能：我们研制的光纤，芯材PMMA的折光指数n1=11495，鞘材P4FM的折光指数n2=11425，根据公式（1―1―2）可算出临界角θc=72°；根据公式（1―1―3）及（1―1―4）可算出NA=0145，受光角α=54°。经过测试，我们的光纤光损耗α为（3～4）×103dB/km，光传输效果超过PS/PMMA型光纤50%以上。

　　光纤的机械性能：通过光纤断裂伸长率的测试，表明PMMA/P4FM型光纤的柔软性优于PS/PMMA型光纤。另外，经极端弯曲实验证明，该光纤可挠性优于PS/PMMA型光纤。1.芯材流道；2.鞘材流道；d1―芯材复合前直径；d2―分流锥末端外径；D0―复合腔直和戏；h―芯、鞘复合定形高度；3。分流锥；4.复合腔。

　　结语（1）我们所研制的PMMA/P4FM型光纤，属于新型塑料光纤。同传统的PS/PMMA型光纤相比，它的光损耗小，柔软性好。从外观看，光纤塑化情况良好，径向尺寸稳定，导光性能好。弯曲强度，拉伸强度均达到标准要求，是一种应用价值很高的新材料。（2）光纤的成型工艺及配方有待于继续研究改进，进一步提高光纤的光传输性能及柔软性。