用于发光织物的聚合物光纤、发光织物及其制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于织物制造技术领域，具体涉及一种用于发光织物的聚合物光纤、发光 织物及其制造方法。
【背景技术】
[0002] 光纤发光织物是以光纤为纱线的织物，通过对光纤维进行机械破坏、激光刻痕、 弯曲等处理，使其部分传导光从侧面漏出，从而形成具有发光效果的织物。聚合物光纤 (polymeropticalfiber，简写为P0F)是由高折射率的聚合物材料为纤芯和低折射率的 聚合物材料为包层所构成的光纤。制作POF主要的材料有两类：一类是聚甲基丙烯酸甲酯 聚合物PMMA(PolymerPolymethylmethacrylate);另一类是含氣聚合物（Perfluorinated polymer)。这些由聚合物或者是有机材料制备而成的细丝状可传导光功率的光纤传输线， 具有柔韧、密度低、导光不导电且不产生热量等优势。利用聚合物侧发光光纤传导光路和表 面发散光的原理，可将POF与普通纱线交织，制成POF发光织物。这种发光的织物具有柔韧 性好、重量轻、使用持久安全、易于光源连接等优点，与LED织物相比，还具有不带电、耗能 小不发热的优势，目前，该POF发光织物已经应用于服装、家纺、医用光疗等多个领域。
[0003] 现阶段，多数光纤发光织物都是通过将PMMA/氟树脂聚合物光纤与棉纱相交织， 使用一定手段对织物中的聚合物光纤进行集束处理，并将集束后的聚合物光纤与一定光源 进行耦连，形成聚合物光纤发光织物。然而，由于这些聚合物光纤的弹性和抗弯刚度较差， 在编织或后续使用过程中极易断裂，使用寿命不够理想，对其应用范围造成限制。
【发明内容】
[0004] 针对上述问题，本发明提供一种用于发光织物的聚合物光纤以及利用该光纤与织 物进行编织的方法，该聚合物光纤不易断裂，由其制成的发光织物具有高亮度且使用寿命 长的特点。
[0005] 为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为： 一种聚合物光纤，包括内芯层和外芯层；其中，所述内芯层由以下重量份的原料组成： 聚对苯二甲酸丁二醇酯4~6份、环氧化反式-1，4-聚异戊二烯2~4份、SBS3~5份、聚 丙烯酸乙酯50~60份、丙烯酸正丁酯10~15份、聚碳酸酯8~15份、甲基丙烯酰氧基硅 烷5~8份、乙烯基硅烷2~3份、芳酰基膦氧化物1~2份、2,4_二羟基二苯甲酮1~2 份；所述外芯层由以下重量份的原料组成：甲基丙烯酸五氟丙酯60~65份、四氟乙烯8~ 10份、三氟丙基甲基环三硅氧烷7~10份、乙烯基三乙氧基硅烷5~6份、甲基丙烯酰氧基 硅烷5~6份、双苯甲酰基苯基氧化膦1~2份、a-羟烷基苯酮1~2份、纳米二氧化硅 6~7份。
[0006] 所述的聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT)属于聚酯系列，是由l，4_pbt丁二醇（1， 4-Butyleneglycol)与对苯二甲酸（PTA)或者对苯二甲酸酯（DMT)聚缩合而成，并经由混 炼程序制成的乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯树脂；其主链是由每个重复单元 为刚性苯环和柔性脂肪醇连接起来的饱和线性分子组成，分子的高度几何规整性和刚性部 分使整个体系具有高的机械强度、突出的耐化学试剂性、耐热性和优良的电性能；且PBT分 子中没有侧链，结构对称，满足紧密堆砌的要求；在整个塑料光纤的体系中PBT作为骨架提 供了非常好的机械稳定性。
[0007] 所述的环氧化反式-1，4-聚异戊二烯（ETPI)，是1，4反式聚异戊二烯（TPI)经环 氧改性制成，使TPI中的反式结构保留下来，从而保持了TPI优良的性能，如高硬度、生热 低、耐磨性能和动态疲劳性能优良的特点；另一方面，环氧化的结果，增加了TPI分子的极 性，使其亲水能力加强，从而起到降低摩擦的作用；ETPI为结晶性高聚物，分子链在晶区内 有序排列，其活动性降低，具有较高的耐热氧老化性能，经环氧化后合成的ETPI，仍然有部 分的TPI结晶，这些微晶分布在聚丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸丁 二醇酯中起到物理交联的作用。
[0008] 所述的SBS为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物，是一种是热塑性弹性体，其加 入能够显著提升大分子链段自由改变微观构象的能力，能够有效地降低聚合物材料的脆化 点，从而降低丙烯酸聚合物材料在使用中发生脆裂的几率。所述的SBS为高等分子量的SBS 和低等分子量的SBS组成的混合物；其中，高等分子量的SBS重均分子量为15~20万，低等 分子量的SBS重均分子量为1万~2. 5万；该混合物中，高等分子量的SBS的含量为20~ 50重量％。SBS与丙烯酸聚合物、聚碳酸酯会形成互穿网络结构穿插在聚对苯二甲酸丁二 醇酯中，不仅增加聚对苯二甲酸丁二醇酯、丙烯酸聚合物和聚碳酸酯的相容性，而且有效改 善整个体系的力学性能如拉伸屈服应力、屈服伸长率等。
[0009] 所述的甲基丙烯酰氧基硅烷是指同时含有两种不同化学性质基团的有机硅化合 物，为上述内芯层塑料光纤合成过程中聚丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、聚碳酸酯、聚对苯二 甲酸丁二醇酯、ETPI、SBS的加工助剂，在加热的条件下甲基丙烯酰氧基硅烷中不饱键（-C =C-和-C= 0-)会与聚丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、聚碳酸酯、ETPI、SBS的不饱和键如 (-C=C-)进行接枝反应，提高它们之间的相容性；而且甲基丙烯酰氧基硅烷中的硅烷会使 整个体系具有更为优异的弹性、拉伸性能，可弯曲度。
[0010] 所述的芳酰基膦氧化物、2,4_二羟基二苯甲酮为光引发剂。
[0011] 所述内芯层的折射率为1. 51~1. 55,所述外芯层的折射率为1. 43~1. 46。
[0012] 所述内芯层材料的制备方法包括如下步骤： (1) 在高速混合机里添加所述聚对苯二甲酸丁二醇酯、ETPI、SBS，进行搅拌5~ IOmin； (2) 将所述聚丙烯酸乙酯、丙烯酸正丁酯、聚碳酸酯、甲基丙烯酰氧基硅烷、乙烯基硅 烷、芳酰基膦氧化物、2,4_二羟基二苯甲酮加入上述高速混合机，升温至80~120°C，继续 搅拌10~20min，得到预混物； (3) 将所得预混物置于双螺杆挤出机中依次进行熔融共混、挤出、冷却、造粒，即得内芯 层的聚合物材料；所述双螺杆挤出机的共混、挤出温度为：一区170~180°C，二区180~ 190°C，三区190~200°C，四区200~210°C，五区210~220°C，机头210~230°C;螺杆转 速：180~220r/min，喂料速度：2~10Hz，机头压力：2~10Hz。
[0013] 所述外芯层制备出纳米二氧化硅改性的塑料光纤，具有抗挠曲性强、耐磨损性好、 抗冲击性强的特点；外芯层材料的制备方法包括如下步骤： (1) 在高速混合机里添加所述甲基丙烯酸五氟丙酯、四氟乙烯、三氟丙基甲基环三硅氧 烷、乙烯基三乙氧基硅烷、甲基丙烯酰氧基硅烷、双苯甲酰基苯基氧化膦、Ct-羟烷基苯酮、 纳米二氧化娃，进行搅拌10~20min，升温至100~110°C后，继续搅拌20~30min，得到预 混料； (2) 采用单螺杆挤出机对预混料进行造粒，其造粒工艺条件如下：挤出机温度：180~ 280°C，切粒机转速：2~10. 0Hz，喂料速度：2~10. 0Hz，机头压力：5~lOMPa。
[0014] 将上述制备内芯层聚合物材料与外芯层聚合物材料用双机头挤出机制备本发明 聚合物光纤，其制造工艺如下： 利用两台冲击式挤出机，其中一台挤出机垂直放置用于挤出内芯层，另一台挤出机水 平放置用于挤出外芯层，加热后经过一个共挤模头，然后，再经过冷却、牵引、卷曲等步骤完 成，聚合物光纤直径为〇