CN106019466B - 一种大直径柔性固态芯通体发光型塑料光纤的制备方法 - Google Patents

一种大直径柔性固态芯通体发光型塑料光纤的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及高分子材料领域，尤其是一种大直径柔性固态芯通体发光型塑料光纤的制备方法。以透明高分子材料单体为基体，加入增塑剂、引发剂及共聚单体，进行预聚反应得到具有一定粘度的预聚物，再将预聚物进行装管后进行后续聚合，再进行整形，得到产品。以本发明制造的通体发光型塑料光纤所用材料价格低廉，制备工艺简单，废品率低，可较大幅度的降低产品成本，具有较好的经济效益，推广价值较高。

Description

一种大直径柔性固态芯通体发光型塑料光纤的制备方法
技术领域
本发明涉及高分子材料领域，尤其是一种大直径柔性固态芯通体发光型塑料光纤的制备方法。
背景技术
塑料光纤是以塑料为导光介质的一种新型光纤。按光束的传输方式大致可分为端面发光光纤和通体发光光纤两大类。前者是光束从光纤的一个端面注入，经过光纤芯材与皮材界面间的多次全反射后从另一个端面射出的光纤，可用于信息的传输，为保证光束传输尽量长的距离，一般不希望其从光纤的侧面出射。
通体发光光纤也称为侧面发光光纤、侧光光纤。与端面发光光纤不同的是，光束在传输时基本都从光纤的侧面出射，从光纤另一端面出射的光很少（除非光纤长度很小）。此类光纤可将从其端面注入的光束转换成光纤侧面的形状并发射出来，可以进行点发光、线发光，随意变换色彩；光纤柔软，可随意弯曲、造型；安全、节能、环保、免维护；防水、防紫外线；使用寿命长。因而通体发光光纤具有很好的装饰、标识和指示作用，在工艺广告、工艺品、儿童玩具、交通标志、逃生标示、岩洞照明等领域具有广泛的应用。
根据制造通体发光光纤所用材料的特性，现有的该类光纤可分为固态芯通体发光光纤和液态芯通体发光光纤。固态芯通体发光光纤芯材主要有石英、玻璃和高分子材料，其长度可任意切割，但光纤直径较大时脆性较大，韧性不足（而过于细小的光纤发光强度过低，影响装饰或照明效果）。液态芯通体发光光纤的芯材主要有硅油、半凝固性硅胶等（皮材为透明的聚乙烯、聚氯乙烯、含氟塑料管等），其优点是柔软性好，但制造工艺复杂、成品率低、价格较高，无法现场切割，只能根据需要预先订制长度。
由于材料本身的特性，这两种类型的通体发光光纤存在柔韧性（脆性）、使用方便性、价格、装饰性等方面的问题，具有改进制造方法的必要性。
发明内容
本发明针对上述问题提出了一种大直径柔性固态芯通体发光型塑料光纤的制备方法，能够降低已有通体发光型塑料光纤制备方法的成本，拓展其应用领域。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为， 一种大直径柔性固态芯通体发光型塑料光纤的制备方法，包括以下步骤：
1.以透明高分子材料单体为基体，加入增塑剂、引发剂及共聚单体，进行预聚反应得到具有一定粘度的预聚物；
2.将预聚物用真空吸入一定直径和一定长度的透明塑料管中，将塑料管一端封闭，另一端用脱脂棉封堵，排除气泡；
3.将装有预聚物的塑料管竖向放置，完成后续聚合；
4.将完成后续聚合后的产物切掉塑料管两端的不规则部分，得到本发明技术方案之大直径固态芯通体发光型塑料光纤。
所述的透明高分子材料单体为甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸十二氟辛酯中的一种或多种组合。
所述的增塑剂为邻苯二甲酸二正丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二仲辛酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、环氧大豆油中的一种或多种组合。
所述的引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、偶氮二异庚腈、过氧化十二酰、过氧化特丁基、过氧化二异丙苯、过氧化二碳酸二异丙酯中的一种或多种组合。
所述的共聚单体为能与高分子材料单体发生共聚反应并使聚合物进一步获得柔韧性的一类单体材料，为甲基丙烯酸、丙烯酸、苯甲酸、对甲基苯甲酸、对乙基苯甲酸、邻甲基苯甲酸、邻乙基苯甲酸中的一种或多种组合。
所述的增塑剂添加量，按重量份计，为透明高分子材料单体的8～30 %。
所述的引发剂添加量，按重量份计，为透明高分子材料单体的0.3～5 %。
所述的共聚单体添加量，按重量份计，为透明高分子材料单体的50～150 %。
所述步骤1中，预聚温度为30～130 ℃，预聚时间为1～36 h，预聚物粘度为500～3000 mPa.s。
所述步骤2中透明塑料管的直径为1～20 mm，长度为0.5～50 m，所述透明塑料管所用材质为聚乙烯、氟塑料、聚丙烯、聚氯乙烯中的一种或多种组合。
作为优选，所述步骤2中，排除气泡的方法可以选用静置排气或者真空抽取排气的方法。
所述步骤3中，后续聚合在水浴或者烘箱内进行，后续聚合的温度为30～130 ℃，时间为3～360 h。
与已有固态芯通体发光型塑料光纤的制造技术相比，本发明的通体发光光纤在直径较大的情况下仍具有良好的柔韧性，可适应造型中的各种弯折；由于直径较大，具有更好的指示和装饰效果。与已有液态芯通体发光型塑料光纤的制造技术相比，本发明的通体发光光纤为固态，可根据使用随意切割，不必预先订制长度，使用更加方便。尤其重要的是，本发明所提供通体发光塑料光纤的制造工艺简单，成品率高，可有效降低产品成本。
具体实施方式
为进一步阐述本发明所达到的预定目的与技术手段及功效，以下结合实施例对本发明的具体实施方案进行详细说明。
实施例1：一种大直径柔性固态芯通体发光型塑料光纤的制备方法，包括以下步骤：
1.以50kg甲基丙烯酸甲酯为基体，加入10kg邻苯二甲酸二丁酯作为增塑剂、0.5kg偶氮二异丁腈为引发剂，50kg甲基丙烯酸为共聚单体，搅拌均匀；在80℃下进行15h的预聚反应得到粘度为1600 mPa.s左右的预聚物；
2.将预聚物用真空吸入直径为10mm，长度为15m的透明、柔性聚乙烯塑料管中，将塑料管下端封闭，上端用脱脂棉封堵，竖向静置0.5h左右，使管内的气泡上浮到脱脂棉一端；
3.将装有预聚物的塑料管移入烘箱或水浴中，竖向放置，在80℃下继续反应72h，完成后续聚合；
4.将上述聚合后的产物从烘箱或水浴中取出，切掉塑料管两端的不规则部分，得到本发明技术方案之直径为10mm的固态芯通体发光型塑料光纤。
实施例2：一种大直径柔性固态芯通体发光型塑料光纤的制备方法，包括以下步骤：
1.以3kg苯乙烯、5kg丙烯酸甲酯、2kg丙烯酸丁酯为基体，加入0.4kg邻苯二甲酸二辛酯、0.4kg邻苯二甲酸丁苄酯作为增塑剂、0.02kg偶氮二异庚腈、0.01kg过氧化十二酰为引发剂，2kg苯甲酸、3kg丙烯酸为共聚单体，搅拌均匀；在130℃下进行1h的预聚反应得到粘度为500 mPa.s左右的预聚物；
2.将预聚物用真空吸入直径为1mm，长度为0.5m的透明、柔性聚氯乙烯塑料管中，将塑料管下端封闭，上端用脱脂棉封堵，抽取真空、排除气泡；
3.将装有预聚物的塑料管移入烘箱或水浴中，竖向放置，在130℃下继续反应3h，完成后续聚合；
4.将上述聚合后的产物从烘箱或水浴中取出，切掉塑料管两端的不规则部分，得到本发明技术方案之直径为1mm的固态芯通体发光型塑料光纤。
实施例3：一种大直径柔性固态芯通体发光型塑料光纤的制备方法，包括以下步骤：
1.以70kg甲基丙烯酸丁酯、30kg丙烯酸六氟丁酯为基体，加入10kg邻苯二甲酸二乙酯、10kg邻苯二甲酸二异壬酯、10kg邻苯二甲酸二异癸酯作为增塑剂、2kg过氧化特丁基、3kg过氧化二异丙苯为引发剂，50kg对乙基苯甲酸、50kg邻甲基苯甲酸、50kg邻乙基苯甲酸为共聚单体，搅拌均匀；在30℃下进行36h的预聚反应得到粘度为3000 mPa.s左右的预聚物；
2.将预聚物用真空吸入直径为50mm，长度为10m的透明、柔性氟塑料与聚丙烯塑料管中，将塑料管下端封闭，上端用脱脂棉封堵，竖向静置3h左右，使管内的气泡上浮到脱脂棉一端；
3.将装有预聚物的塑料管移入烘箱或水浴中，竖向放置，在30℃下继续反应360h，完成后续聚合；
4.将上述聚合后的产物从烘箱或水浴中取出，切掉塑料管两端的不规则部分，得到本发明技术方案之直径为50mm的固态芯通体发光型塑料光纤。
实施例3：与实施例1基本相似，其不同之处在于：以甲基丙烯酸十二氟辛酯为基料、邻苯二甲酸二甲酯为增塑剂、过氧化二碳酸二异丙酯为引发剂、邻乙基苯甲酸为共聚单体，其中引发剂的量由0.5 kg变为1.5 kg。
如上所述，仅为本发明较佳实施例而已，故任凡未脱离本方案技术内容，依据本发明的技术实质对以上实施例做出任何简单的更改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种大直径柔性固态芯通体发光型塑料光纤的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1.以透明高分子材料单体为基体，加入增塑剂、引发剂及共聚单体，进行预聚反应得到具有一定粘度的预聚物；
2.将预聚物用真空吸入一定直径和一定长度的透明塑料管中，将塑料管一端封闭，另一端用脱脂棉封堵，再排除气泡；
3.将装有预聚物的塑料管竖向放置，完成后续聚合；
4.将完成后续聚合后的产物切掉塑料管两端的不规则部分，得到固态芯通体发光型塑料光纤；
所述的透明高分子材料单体为甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸丁酯、丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸六氟丁酯、甲基丙烯酸十二氟庚酯、甲基丙烯酸十二氟辛酯中的一种或多种组合；
所述步骤2中透明塑料管的直径为1～20 mm，长度为0.5～50 m，所述透明塑料管所用材质为聚乙烯、氟塑料、聚丙烯、聚氯乙烯中的一种或多种组合。
2.根据权利要求1所述的一种大直径柔性固态芯通体发光型塑料光纤的制备方法，其特征在于：所述的增塑剂为邻苯二甲酸二正丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、邻苯二甲酸丁苄酯、邻苯二甲酸二仲辛酯、邻苯二甲酸二环己酯、邻苯二甲酸二异丁酯、邻苯二甲酸二甲酯、邻苯二甲酸二乙酯、邻苯二甲酸二异壬酯、邻苯二甲酸二异癸酯、环氧大豆油中的一种或多种组合。
3.根据权利要求1所述的一种大直径柔性固态芯通体发光型塑料光纤的制备方法，其特征在于：所述的引发剂为偶氮二异丁腈、过氧化二苯甲酰、偶氮二异庚腈、过氧化十二酰、过氧化特丁基、过氧化二异丙苯、过氧化二碳酸二异丙酯中的一种或多种组合。
4.根据权利要求1所述的一种大直径柔性固态芯通体发光型塑料光纤的制备方法，其特征在于：所述的共聚单体为甲基丙烯酸、丙烯酸、苯甲酸、对甲基苯甲酸、对乙基苯甲酸、邻甲基苯甲酸、邻乙基苯甲酸中的一种或多种组合。
5.根据权利要求1或2所述的一种大直径柔性固态芯通体发光型塑料光纤的制备方法，其特征在于：所述的增塑剂添加量，按重量份计，为透明高分子材料单体的8～30 %。
6.根据权利要求1或3所述的一种大直径柔性固态芯通体发光型塑料光纤的制备方法，其特征在于：所述的引发剂添加量，按重量份计，为透明高分子材料单体的0.3～5 %。
7.根据权利要求1或4所述的一种大直径柔性固态芯通体发光型塑料光纤的制备方法，其特征在于：所述的共聚单体添加量，按重量份计，为透明高分子材料单体的50～150 %。
8.根据权利要求1所述的一种大直径柔性固态芯通体发光型塑料光纤的制备方法，其特征在于：所述步骤1中，预聚温度为30～130 ℃，预聚时间为1～36 h，预聚物粘度为500～3000 mPa.s。
9.根据权利要求1所述的一种大直径柔性固态芯通体发光型塑料光纤的制备方法，其特征在于：所述步骤3中，后续聚合的温度为30～130 ℃，时间为3～360h。
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