CN101564877A - 一种聚合物光纤预制棒的制备模具及预制棒的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种聚合物光纤预制棒的反应模具，包括：下端封闭的非刚性聚合容器；具有至少一个可以使所述聚合容器内腔与外界相通的孔的、四周与所述聚合容器密闭结合的、可移除的顶盖；以及位于所述聚合容器轴心的、贯穿所述聚合容器全长的、绷直的聚四氟乙烯绳或金属丝。该反应模具结构简单，适于工业推广。本发明还提出了利用此反应模具制造聚合物光纤预制棒的方法，该方法操作简单，易于工业使用，同时制备出的预制棒表面光洁平整，较少气泡形成，易于拉丝成纤，纤芯包层分界明显，直径可控，且可以容易地实现掺杂，制备出各种功能性光纤预制棒。

Description

一种聚合物光纤预制棒的制备模具及预制棒的制备方法

技术领域

本发明涉及聚合物光纤的制备技术，尤其是涉及少模和单模聚合物光纤预制棒的制备模具及其方法。

背景技术

聚合物光纤自1968年问世以来，其开发和应用得到了较快发展。目前聚合物光纤的制造方法主要有以下四种：预制棒拉纤法、批量挤出法、连续挤出法和熔融纺丝法。其中预制棒拉纤法应用比较广泛，应用此种方法的首要关键在于制备合适的预制棒。

预制棒制备过程中，需要避免聚合过程中由于自动加速效应而造成气泡的产生。为此需要对原料液进行预聚后灌浆；或者对反应物施加一定的压力。

美国专利US4161500采用的是在硬质柱形容器中通过液压装置施加压力的方法制备预制棒，但由于液压装置的活塞与反应原料直接接触，会对原料造成污染，且制备装置复杂，不利于批量生产。中国专利CN200410014392.3中提到采用耐压氟塑圆管作为聚合容器，此类装置内壁光滑、软硬适宜、具有不粘特性、使聚合后的预制棒易于分离、且化学稳定性、耐热性能良好，避免了由于因使用硬的模具带来的技术缺陷，且采取高压惰性气体加压方式，避免了液压装置的缺陷。但是，该专利提供的装置和方法主要用于多模聚合物光纤的制备。

单模光纤较多模光纤而言纤芯很小，只传输主模态。这样可完全避免了模态色散，使得传输频带很宽，传输容量很大。这种光纤适用于大容量、长距离的光纤通信。它是未来光纤通信与光波技术发展的必然趋势，特别是基于单模光纤的功能化应用更加广泛，如光纤光栅，传感灵敏度远高于石英光纤光栅。1996年，美国《微波技术》(Journal of Lightwave Technology，1996年14卷2215-2223)提到两种单模阶跃型聚合物光纤预制棒的制备方法，一是“棒管”技术，此技术所制作的棒太粗拉出的光纤很难达到单模的效果，另外芯层与包层之间很容易引入气泡；二是“孔棒”技术，即在做好的包层预制棒上钻个小孔，再在里面灌入单体，然后再进行聚合，所以包层纤芯分界不光滑，导致附加的散射损耗。中国专利200710019785.7提供了一种制备少模或单模共聚物掺杂光纤预制棒的方法，但是由于采用了硬质的试管作为容器，因此为了避免聚合过程中气泡的产生，原料液需要预聚然后灌浆，这样不利于掺杂其他的功能性材料，且容易使得产品中形成空泡或表面凹痕。

发明内容

本发明的目的之一，是提供一种结构简单，适于工业推广的聚合物光纤预制棒的反应模具。

本发明的另一目的，是提出一种制造聚合物光纤预制棒的方法，该方法操作简单，易于工业使用，同时制备出的预制棒表面光洁平整，较少气泡形成，易于拉丝成纤，纤芯包层分界明显，直径可控，且可以容易地实现掺杂，制备出各种功能性光纤预制棒。

为实现上述至少一个发明目的，本发明提供了一种聚合物光纤预制棒的反应模具，包括：下端封闭的非刚性聚合容器；具有至少一个可以使所述聚合容器内腔与外界相通的孔的、四周与所述聚合容器密闭结合的、可移除的顶盖；以及位于所述聚合容器轴心的、贯穿所述聚合容器全长的、绷直的聚四氟乙烯绳或金属丝。

进一步地，本发明所提供的反应模具，所述聚合容器为耐压氟塑管、铁氟龙套管、聚丙烯塑料管、高密度聚乙烯管等，以及其他能够达到同样技术效果的材质。此处制造聚合容器的材质要求为非刚性软硬合适的材质，且耐压，耐溶剂腐蚀，表面光滑、易剥离。相对于采用刚性材质作为聚合容器，利用本发明所提供的反应模具制备出的预制棒，不易出现空穴和表面不均匀，另外相对来说热涨冷缩比更大，可有效的适应预制棒的热胀冷缩，避免内部应力不均而导致的气泡和缺陷，还可以维持预制棒与套管之间密实的接触，为下一步的简易灌芯提供有利条件，简化操作过程，节约时间。

根据本发明的一个方面，所述聚四氟乙烯绳或金属丝的直径为0.6mm～2mm。所述金属丝优选抛光的不锈钢金属丝。所述聚四氟乙烯绳可以选择Teflon绳。

根据本发明的一个方面，上述反应模具的所述顶盖，可以根据工业化生产的需要，设置多个使所述聚合容器内腔与外界相通的小孔，以方便不同的反应物、惰性气体的通入。

本发明另一目的，在于提供使用上述反应模具制造聚合物光纤预制棒的方法，包括如下步骤：A、通过顶盖上的孔，将所述反应模具与可加压通入反应物和惰性气体的装置相连接；B、将纯化过的甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸丁酯、正辛基硫醇和偶氮二异丁腈混合溶解，经过滤除尘后，注入所述反应模具的聚合容器内；C、加压通入惰性气体，对所述聚合容器内的反应体系施加7-8个大气压，控制程序升温，待所述反应体系完全固化后，停止加热，缓慢冷却至室温；D、将所述反应模具与步骤A中所述装置相分离，移除所述顶盖，将位于所述聚合容器轴心的、贯穿所述聚合容器全长的聚四氟乙烯绳或金属丝抽出，形成一由聚合物围成的、纵轴方向有一柱状腔隙的套管预制棒结构；E、向内含所述套管预制棒结构的聚合容器内添加甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸丁酯、正辛基硫醇和偶氮二异丁腈的混合溶液作为纤芯材料，快速盖上所述顶盖，重新与步骤A所述装置相连；F、加压通入惰性气体对所述聚合容器内的反应体系施加7-8个大气压，使得所述纤芯材料在气压的作用下被快速地压入所述套管预制棒结构的柱状腔隙内，控制程序升温，待所述纤芯材料固化后，停止加热，缓慢冷却至室温；以及G、将所述反应模具与步骤A中所述装置再次分离，移除所述顶盖，剥去所述聚合容器，得到聚合物光纤预制棒。

根据本发明的一个方面，上述方法中的步骤A可进一步包括对所述反应模具的聚合容器进行反复地抽真空除氧、增加惰性气体压力的步骤。如此操作的意义在于，可以有效地减少氧气的阻聚作用，另外增加压力可以有效地防止气泡的生成，并能使聚合后所得的预制棒质地密实，更加由于采用了软硬适中的套管可以在压力作用下有一定的伸缩，可以有效地避免空穴或凹痕的出现。

根据本发明的一个方面，所述甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸丁酯、正辛基硫醇和偶氮二异丁腈的加入比例为100～69∶0～31∶0.3～0.36∶0.1～0.2。

根据本发明的一个方面，上述方法步骤C和步骤F中所述程序升温的具体步骤为在45～55℃保持10～14小时，50～60℃保持10～14小时，55～65℃保持10～14小时，60～70℃保持10～14小时，65～75℃保持10～14小时，70～80℃保持10～14小时。

根据本发明的另一方面，上述方法步骤E中所述纤芯材料，可进一步添加功能性燃料，所述功能性染料选自稀土配合物、偶氮染料、光交联剂、安息香二甲醚、罗丹明类染料、光敏性染料、引发剂、光致异构染料、光降解染料、纳米颗粒，以及其他符合具体的技术要求的物质。

本发明方法基本分两个步骤：第一步是聚合形成中心有一柱状腔隙的套管预制棒结构；第二部是向套管预制棒结构的柱状腔隙内添加纤芯材料。

在第一步聚合中，套管预制棒中心的柱状腔隙，是通过聚合物固化后抽出轴心的聚四氟乙烯绳或金属丝而形成的。这是由于聚四氟乙烯绳本身有一定拉伸性，在缓慢将聚四氟乙烯绳抽出的过程中，聚四氟乙烯绳会缓慢变长，最终，将在下部断开，即得带有聚合套管的包层预制棒。对于金属丝来说，当金属丝粗细适中的时候，可以很容易地从中心抽出，形成套管。

在第二步聚合纤芯的过程中，首先要根据Lorentz-Lorenz方程大概计算出包层折射率，然后确定芯层材料的折射率。通常由于掺杂会带来很大的损耗，因此在制备功能性光纤时，掺杂量不宜过高，如此，掺杂对折射率的影响可忽略不计。为得到单模光纤，按照已知尺寸计算出纤芯材料所需的折射率，并再度根据Lorentz-Lorenz方程算出所用的甲基丙烯酸甲酯单体(MMA)和丙烯酸丁酯(BA)的配比，根据他们二者的比例配好溶液，再加入链转移剂正辛基硫醇和链引发剂偶氮二异丁腈混合溶解。然后根据需要添加适量的功能性染料，如稀土配合物、偶氮染料、光交联剂、安息香二甲醚、罗丹明类染料、以及其他一些光敏性的染料、引发剂、光致异构染料、光降解染料、纳米颗粒等，待其完全溶解。当不加入功能性染料时，套管预制棒和纤芯的聚合材料可以相同，但通过上述计算，改变纤芯材料构成的比例，可以使得纤芯的折射率低于外部的套管，以更好地满足工业应用。步骤E中，加入聚合容器内的上述混合溶液的量，除了要考虑纤芯的体积外，还需考虑聚合过程中的体积收缩。

经过本发明所述方法得到的预制棒，可进一步在拉纤机上加热熔融拉制成光纤。

本发明的聚合物光纤预制棒的反应模具和制备方法，采用了具有一定柔韧性的聚合容器。采用柔韧性聚合容器，如耐压氟塑管、铁氟龙套管、聚丙烯塑料管，高密度聚乙烯管等，具有以下优点：1)聚合容器内壁光滑且具不粘特性，使聚合后的预制棒易于分离；2)材质化学稳定性和耐热性能良好；3)聚合容器软硬合适。此外，本发明中选用的聚四氟乙烯绳或经过打磨光滑的金属丝、特别是不锈钢丝，由于它们的非棒特性使得它们在包层聚合后可以很容易的抽出，且本身具有良好的化学和热稳定性，所做的包层管内壁也很光滑，可维持预制棒与套管之间密实的接触，为下一步的简易灌芯提供有利条件，简化操作过程，节约时间。

通过本发明所提供的模具和方法制作的光纤预制棒纤芯可以很细(＜2mm)，长度也可以很长(＞300mm)，外层包层和内层纤芯之间具有非常好的分界面。通过对聚合容器和聚四氟乙烯绳或金属丝直径的控制，既可做成少模或单模的光纤，又可制作多模的光纤。避免了由于使用硬的模具，产品光纤中易产生空泡或表面凹痕；或使用软的模具而使产品表面出现的皱纹。所得到的产品表面光洁平整，不需要进一步的加工和抛光。

本发明提供的方法，由于反应原料甲基丙烯酸甲酯和丙烯酸丁酯单体对气体几乎不溶解，因此采用高压惰性气体施加压力，避免了现有技术采用液压装置加压易造成加压体材料通过接触面对原料液的污染；在本体聚合法制备光纤预制棒的过程中，存在着自动加速效应，随着反应体系粘度的增大，反应所产生的热量难以散发，极易发生局部过热现象，使单体沸腾，产生气泡。本发明方法在聚合反应的过程中，通过严格控制引发剂、链转移剂的配比以及聚合压力和升温程序，使单体的聚合反应平稳进行。由于压力的存在，使单体的沸点升高，不易因局部过热而沸腾；适当的引发剂用量和升温程序既保证了一定的反应速度，又可避免局部热量蓄积。特别是在制备纤芯的过程中，直接采用液压技术将纤芯材料的溶液压入纤芯的位置，可以有效地将空气挤压到端头，可以得到纤芯密实无气泡的预制棒，另外，由此工序上更加简单易行。

本发明的聚合物光纤预制棒的制备过程，所需使用的聚合物浆液均无需预聚，避免了由于因本体聚合的放热而造成气泡的产生，可节约大量的时间，加快生产周期，并且只需混合均匀，操作简单易行。

综上，利用高压惰性气体进行加压，采用氟塑圆管等具有一定柔韧性的材料作为聚合容器，及聚四氟乙烯绳或金属丝可以成功制备出聚合物光纤预制棒，且通过掺杂可制备出功能性聚合物光纤预制棒，进而拉伸形成普通及功能性聚合物光纤。并且可以通过改变所用聚四氟乙烯绳或金属丝以及聚合容器的直径可分别制备出多模、少膜、单模光纤，特别是单模聚合物物功能光纤。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本发明的一个实施例所提供的聚合物光纤预制棒制的反应模具和其工作状态的结构原理示意图；

图2是根据本发明的一个实施例所得的聚合物光纤的近场图样；

图3是根据本发明的一个实施例所提供的批量生产聚合物光纤预制棒的工作原理示意图；

图4是根据本发明的一个实施例所得的聚合物光纤的传输谱；

图5是根据本发明的另一个实施例所得的聚合物光纤的近场图样。

图中符号含义如下：

1螺母-螺钉结构

2耐压氟塑管

3聚四氟乙烯绳

4顶盖

5主管道

6进气阀

7惰性气体

8压力表

9排气阀

10分支管

11加热系统

12分支阀

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

实施例1阶跃型偶氮掺杂单模聚合物光纤预制棒的制备

(一)制备并安装聚合物光纤预制棒的反应模具

如图1所示，采用长约30cm的耐压氟塑管2作为聚合容器，其下端用螺母-螺钉结构1封闭，并在中心固定Teflon绳(聚四氟乙烯绳)3的一端。Teflon绳长约25cm，原始直径0.84mm，一端固定于聚合容器下端后，适度拉伸，使得Teflon绳达到足够的长度来穿过耐压氟塑管2和其顶盖4的总长。利用螺母-螺钉结构将Teflon绳的另一端固定于预盖中心，使得Teflon绳绷直、固定于耐压氟塑管2的轴心。

然后再将此反应模具拧到加压聚合反应装置上。聚合物光纤包层预制棒的具体制备装置如图1所示：主管道5入口处有一进气阀6，高压高纯惰性气体7采用氮气，由进气阀6接入，在主管道5上安装有压力表8以监控压力，主管道5的另一端装有排气阀9，其作用是在聚合反应进行之前对聚合管2抽真空，在聚合反应完成后用来排气卸压；由主管道5中部分出分支管10，与聚合物光纤预制棒的反应模具顶盖4上的孔相连接。将聚合管2置于加热系统11中，此处加热系统11为水浴，可通过加热系统对聚合体系控制程序升温。

(二)阶跃型偶氮掺杂单模聚合物光纤预制棒反应物的制备

阶跃型聚合物光纤预制棒的制备方法所使用的基本原料包括：甲基丙烯酸甲酯单体(分析纯，天津博迪公司)，丙烯酸丁酯(分析纯，天津博迪公司)，引发剂偶氮二异丁腈(分析纯，上海化学试剂总厂)，链转移剂正辛基硫醇(分析纯，ACROS ORGANICS，New Jersey U.S.A)，偶氮单体6-[4-(4-氰基偶氮苯基)酚氧基]乙基甲基丙烯酸酯按《国际聚合物》(Polymer International 1997年43卷第二期103页)中所述方法来合成。

按照以下步骤进行原料精制操作：

单体甲基丙烯酸甲酯的精制：将甲基丙烯酸甲酯单体用氢化钙充分干燥，干燥后的甲基丙烯酸甲酯过滤后在N₂气氛的保护下减压蒸镏，收集100mmHg/47℃镏分，产物为无色液体，在低温下保存。

单体丙烯酸丁酯的精制：将丙烯酸丁酯单体用氢化钙充分干燥，干燥后的丙烯酸丁酯过滤后在N₂气氛的保护下减压蒸镏，收集100mmHg/47℃镏分，产物为无色液体，在低温下保存。

引发剂偶氮二异丁腈的精制：将偶氮二异丁腈加入甲醇中，水浴加热至70℃溶解趁热过滤，滤液静置冷却后析出白色针状晶体。抽滤后得到精制的偶氮二异丁腈，重结晶二次。将所得产物在室温下真空干燥，低温下保存。

(三)聚合套管预制棒结构的制备

将精制纯化后的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、偶氮二异丁腈和正辛基硫醇混合，配比为69∶31∶0.17∶0.33(重量比)，可以使聚合反应平稳进行，避免自动加速现象的产生；将上述混合溶液通过孔径为0.20μm的微孔过滤器过滤以进一步除去杂质。

由真空泵经排气阀9抽真空，以除去与分支管10相连接的聚合管2内的氧气，然后关闭排气阀9。再由进气阀门6输入高压的高纯氮气8个大气压，增加聚合管2内氮气的压力。再将前述过滤后的混合溶液注入聚合管2中。

用加热系统11加热聚合管2并控制升温的程序如下：50℃(12小时)→55℃(12小时)→60℃(12小时)→65℃(12小时)→70℃(12小时)→75℃(12小时)，停止加热，让其自然缓慢地冷却至室温。将聚合管2从加压反应装置中取下，把顶盖4拧下来，并将Teflon绳3缓慢地抽出，即得带有聚合套管的包层预制棒

(四)纤芯的制备

按照步骤二相同的方法，精制纯化甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、偶氮二异丁腈、正辛基硫醇，并加入偶氮单体作为掺杂物，5种反应物的配比为69∶31∶0.17∶0.33∶2(重量比)，充分混合溶解。将混合液倒入还未从耐压氟塑料制成的聚合管2中剥离出的套管预制棒上端，并快速地盖上顶盖4，重新与加压反应装置的分支管10相连。通过进气阀门6输入高压的高纯氮气8个大气压，通过气体施加压力，将纤芯材料压入到套管预制棒的中心柱状腔隙里。

用水浴11加热聚合管2并控制升温的程序如下：50℃(12小时)→55℃(12小时)→60℃(12小时)→65℃(12小时)→70℃(12小时)→75℃(12小时)，停止加热，让其自然缓慢地冷却。冷至室温后，将聚合好的预制棒从反应装置上取下。下端用于封闭聚合管的螺母-螺钉结构1，可用刀沿聚合管2与螺母-螺钉结构1连接的位置用刀割开，然后用力击打此部位，使得封闭聚合管的螺母-螺钉结构与聚合管2相分离。再用刀将模具2剥去，即得掺杂光敏性聚合物光纤预制棒。

实施例2利用本发明提供的制备方法而得的预制棒制作光纤

采用实施例1所得阶跃型偶氮掺杂单模聚合物光纤预制棒，用拉纤机将其拉制成光纤。拉丝温度为120℃，通过调节送料速度和牵引速度的比率来控制光纤的芯径。特征光纤纤径为183μm，纤芯为17μm，包层与芯层折射率差为0.0054，可知此光纤在1550nm处为单模。(如图2所示)

实施例3利用本发明提供的反应模具进行批量生产

聚合物光纤预制棒的反应模具的制备同实施例1。

如图3所示，由主管道5上出若干分支管10；各分支管10上分别装有分支阀12，分支阀12的下端与聚合物光纤预制棒的反应模具顶盖4上的孔相连接。在主管道5上分出若干分支管是为了便于批量制备，且可以通过控制各个分支阀的开启，制备不同掺杂条件或不同配比组成的聚合物光纤预制棒。

其他实验条件和过程同实施例1。

实施例4中心为金属丝的聚合物光纤预制棒反应模具的制备

采用长约30cm的聚丙烯塑料管作为聚合容器，其下端用螺母-螺钉结构封闭，并在中心固定经过打磨的光滑的不锈钢丝的一端。不锈钢丝长约40cm，直径0.06cm，一端固定于聚合容器下端后，用适当地力度将不锈钢丝绷直，使得不锈钢丝穿过聚丙烯塑料管和顶盖。利用螺母-螺钉结构将不锈钢丝的另一端固定于顶盖中心，使其固定于聚丙烯塑料管的轴心。

利用上述方法制得的模具，可以采用同实施例1的方法来制备聚合物光纤。

实施例5掺杂安息香二甲醚的功能性光纤预制棒及光纤的制备

制备反应模具以及安装方法同实施例1。

制备聚合套管预制棒结构的原材料和方法同实施例1。

纤芯制备的基本原料如下：甲基丙烯酸甲酯单体(分析纯，天津博迪公司)，丙烯酸丁酯(分析纯，天津博迪公司)，引发剂偶氮二异丁腈(分析纯，上海化学试剂总厂)，链转移剂正辛基硫醇(分析纯，ACROS ORGANICS，New JerseyU.S.A)，安息香二甲醚(分析纯，广州化学试剂厂)。

单体甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯和引发剂偶氮二异丁腈的精制同实施例1。

安息香二甲醚的精制：将安息香二甲醚加入甲醇中，水浴加热至70℃溶解趁热过滤，滤液静置冷却后析出白色针状晶体。抽滤后得到精制的安息香二甲醚，重结晶二次。将所得产物在室温下真空干燥，低温下避光保存。

将纯化后的甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、偶氮二异丁腈、正辛基硫醇和安息香二甲醚混合，配比为69∶31∶0.17∶0.33∶10.6(重量比)。按照同实施例1中一样的方式进行灌芯，聚合，直至最后用拉纤机将制得的预制棒拉制成光纤，拉丝温度为120℃，同样通过调节送料速度和牵引速度的比率来控制光纤的芯径。特征光纤纤径为290.6μm，纤芯为21.0μm，在900nm处的损耗仅为40dB/m。其传输谱如图4所示。

实施案例6掺杂Eu(DBM)₃Phen的功能光纤预制棒及光纤的制备

制备反应模具以及安装方法同实施例1。

制备聚合套管预制棒结构的原材料和方法同实施例1。

纤芯制备的基本原料如下：甲基丙烯酸甲酯单体(分析纯，天津博迪公司)，丙烯酸丁酯(分析纯，天津博迪公司)，引发剂偶氮二异丁腈(分析纯，上海化学试剂总厂)，链转移剂正辛基硫醇(分析纯，ACROS ORGANICS，New JerseyU.S.A)，稀土螯合物Eu(DBM)₃Phen按《美国化学会会志》(J.Am.Chem.Soc.1964年86卷5117页)中所述的方法制备。

单体甲基丙烯酸甲酯，丙烯酸丁酯和引发剂偶氮二异丁腈的精制同实施例1。

甲基丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、偶氮二异丁腈、正辛基硫醇和Eu(DBM)₃Phen混合，配比为69∶31∶0.17∶0.33∶0.4(重量比)。按照同实施例1中一样的方式进行灌芯，聚合，直至最后用拉纤机将制得的预制棒拉制成光纤，拉丝温度为120℃，同样通过调节送料速度和牵引速度的比率来控制光纤的芯径。特征光纤纤径为136.5μm，纤芯为8.7μm。所得光纤的近场图样如图5所示。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (9)

1、一种聚合物光纤预制棒的反应模具，包括：

下端封闭的非刚性聚合容器；

具有至少一个可以使所述聚合容器内腔与外界相通的孔的、四周与所述聚合容器密闭结合的、可移除的顶盖；以及

位于所述聚合容器轴心的、贯穿所述聚合容器全长的、绷直的聚四氟乙烯绳或金属丝。

2、根据权利要求1所述的反应模具，其中，所述聚合容器选自包括耐压氟塑管、铁氟龙套管、聚丙烯塑料管或高密度聚乙烯管的组。

3、根据权利要求1所述的反应模具，其中，所述聚四氟乙烯绳或金属丝的直径为0.6mm～2mm。

4、根据权利要求3所述的反应模具，其中，所述金属丝为抛光的不锈钢金属丝。

5、一种利用如权利要求1所述反应模具制造聚合物光纤预制棒的方法，包括如下步骤：

A、通过顶盖上的孔，将所述反应模具与可加压通入反应物和惰性气体的装置相连接；

B、将纯化过的甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸丁酯、正辛基硫醇和偶氮二异丁腈混合溶解，经过滤除尘后，注入所述反应模具的聚合容器内；

C、加压通入惰性气体，对所述聚合容器内的反应体系施加7-8个大气压，控制程序升温，待所述反应体系完全固化后，停止加热，缓慢冷却至室温；

D、将所述反应模具与步骤A中所述装置相分离，移除所述顶盖，将位于所述聚合容器轴心的、贯穿所述聚合容器全长的聚四氟乙烯绳或金属丝抽出，形成一由聚合物围成的、纵轴方向有一柱状腔隙的套管预制棒；

E、向内含所述套管预制棒的聚合容器内添加甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸丁酯、正辛基硫醇和偶氮二异丁腈的混合溶液作为纤芯材料，快速盖上所述顶盖，重新与步骤A所述装置相连；

F、加压通入惰性气体对所述聚合容器内的反应体系施加7-8个大气压，使得所述纤芯材料在气压的作用下被快速地压入所述套管预制棒结构的柱状腔隙内，控制程序升温，待所述纤芯材料固化后，停止加热，缓慢冷却至室温；以及

G、将所述反应模具与步骤A中所述装置再次分离，移除所述顶盖，剥去所述聚合容器，得到聚合物光纤预制棒。

6、根据权利要求5所述方法，其中，所述步骤A可进一步包括对所述反应模具的聚合容器进行反复地抽真空除氧、增加惰性气体压力的步骤。

7、根据权利要求5所述方法，其中，所述甲基丙烯酸甲酯单体、丙烯酸丁酯、正辛基硫醇和偶氮二异丁腈的重量比例为100～69∶0～31∶0.3～0.36∶0.1～0.2。

8、根据权利要求5所述方法，其中，步骤C和步骤F中所述程序升温的具体步骤为在45～55℃保持10～14小时，50～60℃保持10～14小时，55～65℃保持10～14小时，60～70℃保持10～14小时，65～75℃保持10～14小时，70～80℃保持10～14小时。

9、根据根据权利要求5所述方法，其中，步骤E中所述纤芯材料，可进一步添加功能性染料，所述功能性染料选自包括稀土配合物、偶氮染料、光交联剂、安息香二甲醚、罗丹明类染料、光敏性染料、引发剂、光致异构染料、光降解染料、纳米颗粒的组。

Images