CN109613645B - 一种挤出式柔体光纤及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种挤出式柔体光纤，包括一体成型的纤芯层和外皮层；外皮层由氟树脂制备而成；纤芯层由亚克力、柔性改性剂、光扩散剂和光导稳定剂制备而成。本发明所提供的挤出式柔体光纤，一体式结构，不分层，亮度高，光折射率达96％以上，且不黄度，在120℃高温及‑30℃低温以内无任何不良变化。本发明还公开了一种挤出式柔体光纤的制备方法，连续式生产，省时、省工、稳定、安全；同时不使用化工助剂，绿色生产，对环境及人体无毒害。
Description
技术领域
本发明涉及光纤技术领域，尤其涉及一种挤出式柔体光纤及其制备方法。
背景技术
光纤是光导纤维的简写，是一种由玻璃或塑料制成的纤维，可作为光传导工具。光纤的传输原理是“光的全反射”。由于光在光导纤维的传导损耗比电在电线传导的损耗低得多，光纤通常被用作长距离的信息传递。
现有的光纤一般为灌注型光纤，产量大。
但是，现有的灌注型光纤存在以下缺陷：
(1)为分层式结构，使用过程容易分层，影响性能及使用寿命；
(2)环境耐受力差，易黄变，不耐温；
(3)生产工艺复杂，且生产过程中涉及化工清洁剂，对环境及人身体会造成一定程度的损伤。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的之一在于提供一种挤出式柔体光纤，一体式结构，不分层，亮度高，光折射率达96％以上，且不黄度，在120℃高温及-30℃低温以内无任何不良变化。
本发明的目的之二在于提供一种挤出式柔体光纤的制备方法，连续式生产，省时、省工、稳定、安全；同时不使用化工助剂，绿色生产，对环境及人体无毒害。
本发明的目的之一采用如下技术方案实现：
一种挤出式柔体光纤，包括一体成型的纤芯层和外皮层；所述外皮层由氟树脂制备而成；所述纤芯层由亚克力、柔性改性剂、光扩散剂和光导稳定剂制备而成。
进一步地，所述氟树脂为聚四氟乙烯；所述氟树脂在所述光纤中的重量百分占比为11-15％。
进一步地，所述亚克力在所述光纤中的重量百分占比为73-80％。
进一步地，所述柔性改性剂为甲基丙烯酸；所述柔性改性剂在所述光纤中的重量百分占比为3-4％。
进一步地，所述光扩散剂包括聚丙烯酸酯，具体地为聚丙烯酸乙酯；或者，所述光扩散剂为乙酸丁酯；所述光扩散剂的平均粒径为2-4μm；所述光扩散剂在所述光纤中的重量百分占比为3-4％。
进一步地，所述光导稳定剂包括受阻胺光稳定剂和酚类光稳定剂；所述光导稳定剂在所述光纤中的重量百分占比为3-4％。
本发明的目的之二采用如下技术方案实现：
一种挤出式柔体光纤的制备方法，包括：
混炼步骤：将所述氟树脂进行混炼，得到外皮层物料；将所述亚克力、柔性改性剂、光扩散剂和光导稳定剂一起进行混炼，得到纤芯层物料；
挤出步骤：启动挤出机，所述挤出机设置有双层分流通道，分别为芯层流道和皮层流道；所述纤芯层物料和外皮层物料分别经过所述芯层流道和皮层流道同步挤出，一体成型，得到半成品；
成型步骤：将所述半成品冷却定型后，即得。
进一步地，在所述混炼步骤中，所述外皮层物料和所述纤芯层物料的混炼温度均为360-430℃，混炼时间均为3-4min。
进一步地，在所述成型步骤中，所述半成品从所述挤出机中挤出时，先经过恒温(60℃)冷却定型成圆柱状，再经循环冷却水冷却固化，冷却水的温度控制在6-12℃。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
(1)本发明所提供的挤出式柔体光纤，光纤自身结构为一体式而非分层式，亮度高，光折射率达96％以上，且不黄度，在120℃高温及-30℃低温以内无任何不良变化；特别适用于照明发光领域，可以导光及光传感。
(2)本发明所提供的挤出式柔体光纤的制备方法，不同的固体导光材料和皮层材料通过高温融化后经模具连续合成并自挤出端口挤出，一次性成型并且可连续作业，得到的是连续式生产且纯机器化的挤出型光纤，相比现有的灌注式空管灌液体纤芯，省时、省工、稳定、安全；同时不使用化工助剂，绿色生产，对环境及人体无毒害。
具体实施方式
下面，结合具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
一种挤出式柔体光纤，包括一体成型的纤芯层和外皮层；外皮层由氟树脂制备而成；纤芯层由亚克力、柔性改性剂、光扩散剂和光导稳定剂制备而成。
作为进一步的实施方式，氟树脂为聚四氟乙烯；氟树脂在光纤中的重量百分占比为11-15％；亚克力在光纤中的重量百分占比为73-80％；柔性改性剂为甲基丙烯酸，柔性改性剂在光纤中的重量百分占比为3-4％；光扩散剂包括聚丙烯酸酯，具体地为聚丙烯酸乙酯；或者，光扩散剂为乙酸丁酯，光扩散剂的平均粒径为2-4μm，光扩散剂在光纤中的重量百分占比为3-4％，光扩散剂是一种有机高分子交联聚合物；光导稳定剂包括受阻胺光稳定剂和酚类光稳定剂，光导稳定剂在光纤中的重量百分占比为3-4％，光导稳定剂又名均光剂，起到光的均匀扩散作用，是一种透明粉状高分子聚合物。本发明的挤出式柔体光纤的原材料为颗粒材料，在生产过程中涉及到分子裂变，因此对材料的配比要求非常高，在上述限定的配比中，所获得的产品亮度高，光折射率达96％以上，且不黄度，对高温120℃及低温-30℃以内无任何不良变化。
另外，纤芯层的直径和外皮层的直径没有严格的限制，具体实施时按照实际需求定制成各种尺寸。
一种挤出式柔体光纤的制备方法，包括：
混炼步骤：将氟树脂进行混炼，得到外皮层物料；将亚克力、柔性改性剂、光扩散剂和光导稳定剂一起进行混炼，得到纤芯层物料；
挤出步骤：启动挤出机，挤出机设置有双层分流通道，分别为芯层流道和皮层流道；纤芯层物料和外皮层物料分别经过芯层流道和皮层流道，两者彻底粘合，同步挤出，一体成型，得到半成品；
成型步骤：将半成品冷却定型后，即得。
作为进一步的实施方式，在混炼步骤中，外皮层物料和纤芯层物料的混炼温度均为360-430℃，混炼时间均为3-4min。
作为进一步的实施方式，在成型步骤中，半成品从挤出机中挤出时，先经过恒温(60℃)冷却定型成圆柱状，再经循环冷却水冷却固化，冷却水的温度控制在6-12℃。
本发明所提供的挤出式柔体光纤的制备方法，不同的固体导光材料和皮层材料通过高温融化后经模具连续合成并自挤出端口挤出，一次性成型并且可连续作业，得到的是连续式生产且纯机器化的挤出型光纤，相比现有的灌注式空管灌液体纤芯，省时、省工、稳定、安全；同时不使用化工助剂，绿色生产，对环境及人体无毒害。
以下是本发明具体的实施例，在下述实施例中所采用的原材料、设备等除特殊限定外均可以通过购买方式获得。
实施例1：
一种挤出式柔体光纤，按照以下方法制备而成：
备料步骤：称取配方量的氟树脂、亚克力、柔性改性剂、光扩散剂和光导稳定剂，具体的原料名称和用量见表1；
混炼步骤：将氟树脂在360℃下混炼3min，得到外皮层物料；将亚克力、柔性改性剂、光扩散剂和光导稳定剂在360℃下一起进行混炼4min，得到纤芯层物料；
挤出步骤：启动挤出机，挤出机设置有双层分流通道，分别为芯层流道和皮层流道；纤芯层物料和外皮层物料分别经过芯层流道和皮层流道，两者彻底粘合，同步挤出，一体成型，得到半成品；
成型步骤：半成品从挤出机中挤出时，先经过60℃冷却定型成圆柱状，再经循环冷却水冷却固化，冷却水的温度控制在6-12℃，即得。
实施例2：
一种挤出式柔体光纤，按照以下方法制备而成：
备料步骤：称取配方量的氟树脂、亚克力、柔性改性剂、光扩散剂和光导稳定剂，具体的原料名称和用量见表1；
混炼步骤：将氟树脂在430℃下混炼3min，得到外皮层物料；将亚克力、柔性改性剂、光扩散剂和光导稳定剂在360℃下一起进行混炼3min，得到纤芯层物料；
挤出步骤：启动挤出机，挤出机设置有双层分流通道，分别为芯层流道和皮层流道；纤芯层物料和外皮层物料分别经过芯层流道和皮层流道，两者彻底粘合，同步挤出，一体成型，得到半成品；
成型步骤：半成品从挤出机中挤出时，先经过60℃冷却定型成圆柱状，再经循环冷却水冷却固化，冷却水的温度控制在6-12℃，即得。
实施例3：
一种挤出式柔体光纤，按照以下方法制备而成：
备料步骤：称取配方量的氟树脂、亚克力、柔性改性剂、光扩散剂和光导稳定剂，具体的原料名称和用量见表1；
混炼步骤：将氟树脂在360℃下混炼4min，得到外皮层物料；将亚克力、柔性改性剂、光扩散剂和光导稳定剂在430℃下一起进行混炼4min，得到纤芯层物料；
挤出步骤：启动挤出机，挤出机设置有双层分流通道，分别为芯层流道和皮层流道；纤芯层物料和外皮层物料分别经过芯层流道和皮层流道，两者彻底粘合，同步挤出，一体成型，得到半成品；
成型步骤：半成品从挤出机中挤出时，先经过60℃冷却定型成圆柱状，再经循环冷却水冷却固化，冷却水的温度控制在6-12℃，即得。
表1实施例1-3的配方表
对比例1
一种柔体光纤，由铁氟龙(聚四氟乙烯)管加纤芯胶灌注而成。
效果评价及性能检测
分别取实施例1-3和对比例1获取的光纤，对其性能进行测试，测试指标如下表2所示，测试方法均为常规方法。
表2实施例1-3和对比例1光纤的性能对比表
| 耐高温 | 耐低温 | 摇摆次数 | 光折射率 | 黄变 | |
| 实施例1 | 120℃ | -30℃ | 500次以内不分层 | 97％ | 否 |
| 实施例2 | 110℃ | -30℃ | 500次以内不分层 | 96％ | 否 |
| 实施例3 | 100℃ | -25℃ | 500次以内不分层 | 96％ | 否 |
| 对比例1 | 90℃ | -10℃ | 200次即分层 | 90％ | 是 |
从表1的记录可得，本发明实施例所提供的挤出式柔体光纤，纤芯和外皮层不易分离，摇摆500次以内不分层，摇摆使用寿命长，摇摆次数是对比例1传感光纤的2.5倍；同时耐温能力强，在高温和低温工作环境中同样适用；光折射率高，特别适用于照明发光领域，不黄变，性能稳定。而对比例1为目前市场上通用的光纤，存在易脱壳和尺寸不稳定的缺陷。
上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
Claims (6)
1.一种挤出式柔体光纤，其特征在于，包括一体成型的纤芯层和外皮层；所述外皮层由氟树脂制备而成；所述纤芯层由亚克力、柔性改性剂、光扩散剂和光导稳定剂制备而成；所述柔性改性剂为甲基丙烯酸；所述柔性改性剂在所述光纤中的重量百分占比为3-4％；所述光扩散剂包括聚丙烯酸酯；所述光扩散剂的平均粒径为2-4μm；所述光扩散剂在所述光纤中的重量百分占比为3-4％；所述光导稳定剂包括受阻胺光稳定剂和酚类光稳定剂；所述光导稳定剂在所述光纤中的重量百分占比为3-4％。
2.如权利要求1所述的挤出式柔体光纤，其特征在于，所述氟树脂为聚四氟乙烯；所述氟树脂在所述光纤中的重量百分占比为11-15％。
3.如权利要求1所述的挤出式柔体光纤，其特征在于，所述亚克力在所述光纤中的重量百分占比为73-80％。
4.一种如权利要求1-3任一项所述的挤出式柔体光纤的制备方法，其特征在于，包括：
混炼步骤：将所述氟树脂进行混炼，得到外皮层物料；将所述亚克力、柔性改性剂、光扩散剂和光导稳定剂一起进行混炼，得到纤芯层物料；
挤出步骤：启动挤出机，所述挤出机设置有双层分流通道，分别为芯层流道和皮层流道；所述纤芯层物料和外皮层物料分别经过所述芯层流道和皮层流道同步挤出，一体成型，得到半成品；
成型步骤：将所述半成品冷却定型后，即得。
5.如权利要求4所述的挤出式柔体光纤的制备方法，其特征在于，在所述混炼步骤中，所述外皮层物料和所述纤芯层物料的混炼温度均为360-430℃，混炼时间均为3-4min。
6.如权利要求4所述的挤出式柔体光纤的制备方法，其特征在于，在所述成型步骤中，所述半成品从所述挤出机中挤出时，先经过60℃冷却定型成圆柱状，再经循环冷却水冷却固化，冷却水的温度控制在6-12℃。
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