超柔PMMA塑料光纖生產工藝，常用的原料有哪些？

時間:2025-03-18 13:05:01　

　　超柔PMMA塑料光纖生產工藝，常用的原料有哪些？

　　超柔性PMMA塑料光纖已成為短距離通信和工業(yè)控制的熱門選擇，具有高透光率、強韌性和低成本的優(yōu)點。本文從核心原材料和生產工藝兩個維度分析了這種光纖的制造奧秘和技術亮點。

　　一、生產工藝流程：五個關鍵步驟：

　　1.原料的純化和預處理

　　單體凈化：甲基丙烯酸甲酯（MMA）單體通過減壓蒸餾去除雜質，純度必須達到99.9%以上；

　　添加引發(fā)劑：添加過氧化物(如過氧化苯甲酰)或偶氮引發(fā)劑，控制聚合反應速率；

　　功能助劑混合：摻入鏈轉移劑(如十二烷基硫醇)，調節(jié)分子量分布，提高材料均勻性。

　　2.本體聚合反應

　　高溫聚合：將MMA單體與引發(fā)劑混合，放入密閉容器中加熱至80-120℃，持續(xù)反應6-12小時，形成聚合物PMMA；

　　氮氣保護：全程通入氮氣，避免材料因氧化而變黃。

　　3.擠壓拉絲成型

　　熔融擠出：將聚合PMMA原料加熱至**220-250℃**熔融，通過螺桿擠出機形成預制棒；

　　包層同步成型：將氟化聚合物(如聚偏氟乙烯PVDF)涂在芯材表面，形成不同折射率的芯-包層結構。

　　4.調節(jié)梯度折射率

　　界面凝膠法：采用梯度溫度場控制，在芯材內部形成拋物線折射率分布，提高光纖帶寬（可達Gbps）·km）；

　　混合改性：添加苯乙烯或氟化單體，優(yōu)化材料的光學性能。

　　5.后處理和檢測

　　冷卻定型：通過水冷槽快速冷卻至50℃以下，穩(wěn)定光纖結構；

　　切割拋光：用金剛石刀具切割成標準長度(如1km/卷)，表面拋光減少散射損失；

　　性能測試：檢測衰減率(150-200dB/km）、彎曲半徑（≤5mm）、關鍵指標，如耐溫性(-40℃~85℃)。

　　二、核心原料：三類關鍵材料：

　　1.芯層材料

　　高透光PMMA：聚甲基丙烯酸甲酯采用本體聚合法合成，透光率高≥92%(波長360-780nm)，分子量控制在10-15萬之間；

　　改性升級：由中國科學院理化研究所開發(fā)的鈦化PMMA，可將衰減率降至50dB/km以下，工作波長擴大至近紅外波段。

　　2.包層材料

　　氟化聚合物：常用的聚全氟乙烯（FEP）或者聚偏氟乙烯（PVDF），折射率比芯材低0.02-0.05，保證全反射條件；

　　優(yōu)化耐候性：加入苯并三唑等紫外線吸收劑，提高室外使用壽命。

　　3.功能助劑

　　增塑劑：鄰苯二甲酸酯類化合物，提高光纖的柔韌性(彎曲疲勞壽命)＞10萬次）；

　　抗氧化劑：阻塞酚類化合物(如Irganox)1010)，防止材料在高溫加工過程中降解。

　　三、技術突破：國內創(chuàng)新案例

　　大規(guī)模生產：中國科學院理化研究所建成全自動裝配線，日產超柔PMMA光纖10萬米，衰減率穩(wěn)定在170-200dB/km，達到國際先進水平；

　　工藝創(chuàng)新：采用單分子擴散凈化技術，使單體雜質含量增加＜1ppm，光纖透光率提高15%；

　　應用擴展：直徑0.3mm的超細光纖已用于醫(yī)用內窺鏡，耐高溫高壓滅菌(135℃/30分鐘)。

　　結論：短距離通信的“靈活武器”

　　超柔PMMA塑料光纖以PMMA芯材+氟化包層為核心結構，通過本體聚合、擠壓、拉絲、梯度調節(jié)等工藝實現量產。在智能家居布線、汽車CAN總線、工業(yè)機器人等領域，其抗彎、安裝方便的特點是不可替代的。隨著材料改性技術的突破，這種光纖有望在柔性電子、可穿戴設備等新興領域開拓更大的市場。