专利名称：连续化制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明属于高速光通讯网络中的宽带接入网领域，特别是涉及一种连续化制备折 射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维(渐变型有机聚合物光导纤维)的方法及用于制备 折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的装置。
背景技术：
现代光通讯正以突飞猛进的速度向高速、大容量方向发展。光通讯的主干线已经 由玻璃光纤铺设完毕。但是在局域网还是由铜缆承担。由于铜缆的传输带宽低，限制了通 讯高速公路的真正实现。本发明中提及的折射率沿径向呈渐变的有机聚合物光导纤维，俗称“渐变型有机 聚合物光导纤维”。渐变型有机聚合物光导纤维由于折射率呈渐变，因而导致光导纤维的传 输带宽可达1000兆赫兹以上。完全超过铜电缆的传输带宽。是未来光纤到户的首选介质。通常，制备渐变型有机聚合物光导纤维的方法大都无法实现连续化，因此在工业 生产量级上还是空白。已有的方法是采用首先制备折射率沿径向呈渐变的有机聚合物预制 棒，然后再对该有机聚合物预制棒进行拉丝，得到渐变型有机聚合物光导纤维。该方法类似 于玻璃光纤的制备方法。也有采用多层共挤出的方法来制备渐变型有机聚合物光导纤维，但是一般的多层 共挤方法没有解决层与层之间形成的界面，这将会造成光损耗偏大。另外，每台挤出机挤出 的有机聚合物量是有波动的，这会导致渐变型有机聚合物光导纤维的折射率分布不理想， 影响传输带宽。
发明内容
本发明的目的是为了解决以上技术方案存在的缺陷，从而提供一种连续化制备折 射率沿径向呈渐变的有机聚合物光导纤维的制备方法。本发明的再一目的在于提供一种可实现上述目的用于制备折射率沿径向渐变的 有机聚合物光导纤维的组合装置。本发明方法得到的折射率沿径向呈渐变的有机聚合物光导纤维的每一层都是由 透明有机共聚物或均聚物材料组成，虽然有机聚合物光导纤维的每层有机聚合物的折射率 不同但相差很小，呈折射率从光导纤维的中心向边缘呈逐渐减低的形式(渐变的形式)，且 层与层之间无界面。由于所有各层都是以同心圆的结构设计的，因此可得到折射率沿径向 呈渐变的有机聚合物光导纤维。层数越多，传输带宽越大为了能够更好的实现连续化制备折射率沿径向呈渐变的渐变型(GI)有机聚合物 光导纤维，本发明的方法是在连续化制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的组合 装置上实现的，所述的连续化制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的组合装置是 在单螺杆挤出机或双螺杆挤出机的物料出口与共挤模头的入口之间安装有有机聚合物熔体齿轮泵。连续化制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的组合装置可精确控制 物料流出量，该装置的-有机聚合物熔体齿轮泵起到了稳定纤芯波动的重要作用。有机聚 合物熔体齿轮泵主要是由两个相同的相互啮合的设计精密的齿轮组成，具有单独的驱动电 机，理想情况下是一种容积式输送设备。有机聚合物熔体齿轮泵显著的稳压效果为实现精 密挤出有机聚合物成型过程提供了有力的技术保障。常规的单螺杆挤出机主要完成物料的 熔融、建压和挤出，但由于在挤出工艺过程中，有机聚合物物料加料量的不均勻、机筒和机 头温度的波动、螺杆转速的脉动等现象的发生是很难避免的，这些都会造成挤出的有机聚 合物物料量的不均勻，导致牵引拉制的光导纤维的纤径波动严重，影响了纤维的质量。本发明提供的连续化制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的组合装置 包括螺杆挤出机、有机聚合物熔体齿轮泵、共挤模头、牵引设备和收丝设备，如图1所示，在 螺杆挤出机的物料出口与一具有η层同芯环形的共挤模头的入口之间安装有有机聚合物 熔体齿轮泵，在共挤模头的出口前方安装有纤维牵引设备和收丝设备；所述的螺杆挤出机是η台，且每台螺杆挤出机的物料出口与所述的具有η层同芯 环形的共挤模头的入口之间都安装有有机聚合物熔体齿轮泵；上述的η为彡4。所述的螺杆挤出机η为> 4台时，所对应的具有η层同芯环形的共挤模头具有相 同的η层，且每一台螺杆挤出机的有机聚合物熔体齿轮泵的出口端各自对应于具有η层同 芯环形的共挤模头的各层入口。所述的有机聚合物熔体齿轮泵是由两个相同的相互啮合的齿轮组成，且该相互啮 合的齿轮与驱动电机相连接。所述的螺杆挤出机是单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。本发明提供的连续化制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的组合装置 通过有机聚合物物料在各自的螺杆挤出机中加热熔融后，通过各自的螺杆挤出机分别经同 芯环形的共挤模头的各层的各自出口同步挤出，经共挤模头的机头出口后，并经牵引设备 (如牵引机)拉伸，得到同心圆柱体多层结构的折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维。如需制备η层折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维，首先则需准备η台螺杆 挤出机，每台螺杆挤出机的物料出口端连接一台有机聚合物熔体齿轮泵。η台有机聚合物熔 体齿轮泵的出口端连接到同一个同芯环形的共挤模头上。从同芯环形的共挤模头出来的圆 柱型有机聚合物圆棒经牵引机拉伸、再经收丝机收丝，得到η层结构的折射率沿径向渐变 的有机聚合物光导纤维。本发明的连续化制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的方法。将η种具有不同折射率的透明有机聚合物材料分别置于η台各自的螺杆挤出机中 加热熔融后，分别通过各自的螺杆挤出机和在螺杆挤出机出口处安装的有机聚合物熔体齿 轮泵，由各自的有机聚合物熔体齿轮泵的出口分别进入一具有η层同芯环形的共挤模头的 各层的进口，并分别由具有η层同芯环形的共挤模头的各自出口同步挤出，经共挤模头的 机头出口后，形成多层同心的圆棒，并经牵引设备(如牵引机)拉伸，得到同心圆柱体结构 的具有η层折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维；其中η种具有不同折射率的透明有机聚合物材料中作为第一层的芯层透明有机 聚合物材料进入具有η层同芯环形的共挤模头的中心圆孔入口，第二层(紧挨第一层)透明有机聚合物材料进入具有η层同芯环形的共挤模头的第二层入口(紧挨第一层)，第三层 (紧挨第二层)透明有机聚合物材料进入具有η层同芯环形的共挤模头的第三层入口(紧 挨第二层)，第四层(紧挨第三层)透明有机聚合物材料进入具有η层同芯环形的共挤圆管 模头的第四层入口(紧挨第三层)；如此类推，第η层(紧挨着第η-1层)透明有机聚合物 材料进入具有η层同芯环形的共挤模头的第η层入口。上述的η彡4。所述的折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的直径为0. 2mm 3mm。所述的作为第一层的芯层透明有机聚合物材料的折射率(Ii1)大于第二层透明有 机聚合物材料的折射率(n2)，第二层透明有机聚合物材料的折射率(n2)大于第三层透明有 机聚合物材料的折射率(n3)，第三层透明有机聚合物材料的折射率( )大于第四层透明有 机聚合物材料的折射率(n4)；以此类推，第η-1层透明有机聚合物材料的折射率(IV1)大于
第η层透明有机聚合物材料的折射率(rin)；即折射率变化为Ii1 > n2 > n3 > n4......> Hn^1
> ηη。可根据制备的折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的层数来确定每层之间的折 射率差。所述的作为第一层的芯层透明有机聚合物材料选自透明的有机聚合物材料，例如 选自聚甲基丙烯酸蒽甲酯、聚甲基丙烯酸苯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚 苯乙烯、聚碳酸酯以及上述有机聚合物的二元或多元共聚物等中的一种。所述的第二层透明有机聚合物材料选自折射率低于芯层材料的透明有机聚合物 或共聚物，例如选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲基丙烯酸苯酯、聚甲基丙 烯酸三氟乙酯、聚甲基丙烯酸三氟丙酯、聚甲基丙烯酸五氟丙酯以及上述有机聚合物的二 元或多元共聚物等中的一种。所述的第三层透明有机聚合物材料选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、 聚甲基丙烯酸三氟乙酯、聚甲基丙烯酸三氟丙酯、聚甲基丙烯酸五氟丙酯以及上述有机聚 合物的二元或多元共聚物等中的一种；当第三层透明有机聚合物材料选自共聚物材料时， 第三层透明共聚物材料中的含氟材料的百分数含量要高于第二层的透明共聚物材料中的 含氟材料的百分数含量。所述的第四层透明有机聚合物材料所选材料与第三层的材料相同，只是当第四层 透明有机聚合物材料选自共聚物材料时，第四层透明共聚物材料中的含氟材料的百分数含 量要高于第三层透明共聚物材料中的含氟材料的百分数含量。以此类推，第η层透明有机聚合物材料所选材料与第η-1层透明有机聚合物材料 相同，只是当第η层透明有机聚合物材料选自共聚物材料时，第η层透明共聚物材料中的含 氟材料的百分数含量要高于第η-1层透明共聚物材料中的含氟材料的百分数含量(即每 一层共聚物材料中的含氟材料的百分数含量要高于前一层的共聚物材料中的含氟材料的 百分数含量)。通常折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维是由分步完成的，本发明提出的连 续的多层共挤的工艺，并配合有机聚合物材料的合理选择，避免了层与层形成的界面，降低 了折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的传输损耗。由于本发明的连续共挤层至少为 四层，层数越多越好，但是层数多了会增加加工难度并影响加工精密度，这是由于不同物种 的流变性能不同，导致折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的生产难于精密控制，为克服这个问题，本发明通过在所用的每台螺杆挤出机上添加定量控制装备(有机聚合物熔 体齿轮泵)，完成了对生产折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的精密控制。本发明的优势在于在螺杆挤出机的出口与同芯环形的共挤模头的入口之间安装 了有机聚合物熔体齿轮泵，物料通过有机聚合物熔体齿轮泵后，可大幅度减弱上游的波动， 起到稳压和定量的作用。各层的物料被定量和稳定的送入同芯环形的共挤圆管模头，后经 牵引得到所需尺寸的折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维。本发明的方法能一步完成折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的制备，能精 密控制折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的生产，能实现批量生产折射率沿径向渐 变的有机聚合物光导纤维。本发明的连续化制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维 的组合装置，通过在传统的螺杆挤出机上添加定量控制装备，能完成对生产折射率沿径向 渐变的有机聚合物光导纤维的精密控制，达到了提高折射率沿径向渐变的有机聚合物光导 纤维的品质，如纤芯直径的波动减低(纤芯波动小于2%)。满足通讯级折射率沿径向渐变 的有机聚合物光导纤维的要求。本发明具有以下特点1.在于所选的不同折射率的透明有机聚合物材料是属于同种类型的共聚合的有 机聚合物材料，因此层与层之间相容性好，没有明显的界面，可大大降低由于界面而引起的 传输损耗。2.将所选的不同折射率的透明有机聚合物材料进入螺杆挤出机的次序颠倒，就可 以制备出折射率的变化从纤维的中心到边缘逐渐降低或逐渐升高的渐变型有机聚合物纤维。
图1.本发明的连续化制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的组合装置 示意图。附图标记A.单螺杆挤出机 B.有机聚合物熔体齿轮泵 C.共挤模头D.牵引机E.收丝设备
具体实施例方式实施例1用于制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的组合装置如图1所示，包括 单螺杆挤出机A、有机聚合物熔体齿轮泵B、共挤模头C、牵引机D和收丝设备E。在四台单螺杆挤出机A的物料出口与一具有4层同芯环形的共挤模头C的入口之 间分别各自安装有由两个相同的相互啮合的齿轮组成的有机聚合物熔体齿轮泵B，且所述 的相互啮合的齿轮与驱动电机相连接；四台有机聚合物熔体齿轮泵的出口端各自对应于具 有4层同芯环形的共挤模头C的各层入口(四台单螺杆挤出机分别与四台有机聚合物熔体 齿轮泵相连，四台有机聚合物熔体齿轮泵的出口分别与具有4层进口的同芯环形的共挤出 模头连接)，在共挤模头C的出口前方安装有纤维牵引机D和收丝设备E。首先将4种高聚物母粒分别置于四台单螺杆挤出机中，其中聚甲基丙烯酸甲酯为芯层材料(第一层)，三种不同折射率的透明共聚物(甲基丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸三氟 乙酯的共聚物)分别置于其它螺杆挤出机中，紧挨着中心层的为第二层，紧挨着第二层为 第三层，紧挨着第三层的为第四层。其中第二层的透明共聚物是由80wt%的甲基丙烯酸甲 酯和20wt%的甲基丙烯酸三氟乙酯组成，第三层的共聚物是由70wt%的甲基丙烯酸甲酯 和30wt%的甲基丙烯酸三氟乙酯组成，第四层的共聚物是由60wt%的甲基丙烯酸甲酯和 40wt %的甲基丙烯酸三氟乙酯组成。装有第一层材料的单螺杆挤出机装有第二层材料的单螺杆挤出机装有第三 层材料的单螺杆挤出机装有第四层材料的单螺杆挤出机的物料挤出比(重量比)为 1 1. 2 1.4 1.6。上述4种具有不同折射率的透明高聚物材料分别在各自的螺杆挤出机中加热 (190°C -230°C )熔融后，分别通过各自的螺杆挤出机和在螺杆挤出机出口处安装的有机聚 合物熔体齿轮泵，由各自的有机聚合物熔体齿轮泵的出口分别进入一具有4层同芯环形的 共挤模头的各层的进口 ；并分别由具有4层同芯环形的共挤模头的各自出口同步挤出，经 共挤模头的机头出口后，形成4层同心的圆棒，并经牵引设备拉伸，得到直径为Imm纤维状 的同心圆柱体结构的折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维；光导纤维的折射率沿中心 到纤维的边缘是渐变的，层与层之间没有明显的界面。纤芯波动小于2%其中上述4种具有不同折射率的透明高聚物材料中作为第一层的芯层材料进入 具有4层同芯环形的共挤模头的中心圆孔入口，第二层材料进入具有4层同芯环形的共挤 模头的第二层入口，第三层材料进入具有4层同芯环形的共挤模头的第三层入口，第四层 材料进入具有4层同芯环形的共挤圆管模头的第四层入口。实施例2用于制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的组合装置如图1所示，包括 单螺杆挤出机A、有机聚合物熔体齿轮泵B、共挤模头C、牵引机D和收丝设备E。在五台单螺杆挤出机A的物料出口与一具有5层同芯环形的共挤模头C的入口之 间分别各自安装有由两个相同的相互啮合的齿轮组成的有机聚合物熔体齿轮泵B，且所述 的相互啮合的齿轮与驱动电机相连接；五台有机聚合物熔体齿轮泵的出口端各自对应于具 有5层同芯环形的共挤模头C的各层入口(五台单螺杆挤出机分别与五台有机聚合物熔体 齿轮泵相连，五台有机聚合物熔体齿轮泵的出口分别与具有5层进口的同芯环形的共挤出 模头连接)，在共挤模头C的出口前方安装有纤维牵引机D和收丝设备E。首先将5种高聚物母粒分别置于五台单螺杆挤出机中，其中聚甲基丙烯酸苯酯为 芯层材料(第一层)，聚甲基丙烯酸甲酯为第二层材料(紧挨着芯层)，甲基丙烯酸甲酯 和甲基丙烯酸五氟丙酯的共聚物分别依次置于其它三台螺杆挤出机中，紧挨着第二层为 第三层，紧挨着第三层的为第四层，紧挨着第四层的为第五层。其中第三层的透明共聚物 是由80wt%的甲基丙烯酸甲酯和20wt%的甲基丙烯酸五氟丙酯组成，第四层的共聚物是 由70wt%的甲基丙烯酸甲酯和30wt%的甲基丙烯酸五氟丙酯组成，第五层的共聚物是由 60wt %的甲基丙烯酸甲酯和40wt %的甲基丙烯酸五氟丙酯组成。装有第一层材料的单螺杆挤出机装有第二层材料的单螺杆挤出机装有第三层 材料的单螺杆挤出机装有第四层材料的单螺杆挤出机装有第五层材料的单螺杆挤出机 的物料挤出比(重量比)为1 1.2 1.4 1.6 1.8。
上述5种具有不同折射率的透明高聚物材料分别在各自的螺杆挤出机中加热 (190°C -230°C )熔融后，分别通过各自的螺杆挤出机和在螺杆挤出机出口处安装的有机聚 合物熔体齿轮泵，由各自的有机聚合物熔体齿轮泵的出口分别进入一具有5层同芯环形的 共挤模头的各层的进口 ；并分别由具有5层同芯环形的共挤模头的各自出口同步挤出，经 共挤模头的机头出口后，形成5层同心的圆棒，并经牵引设备拉伸，得到直径为1.0mm纤维 状的同心圆柱体结构的折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维；光导纤维的折射率沿中 心到纤维的边缘是渐变的，层与层之间没有明显的界面。纤芯波动小于2%其中上述5种具有不同折射率的透明高聚物材料中作为第一层的芯层材料进入 具有5层同芯环形的共挤模头的中心圆孔入口，第二层材料进入具有5层同芯环形的共挤 模头的第二层入口，第三层材料进入具有5层同芯环形的共挤模头的第三层入口，第四层 材料进入具有5层同芯环形的共挤圆管模头的第四层入口，第五层材料进入具有5层同芯 环形的共挤圆管模头的第五层入口。实施例3用于制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的组合装置如图1所示，包括 单螺杆挤出机A、有机聚合物熔体齿轮泵B、共挤模头C、牵引机D和收丝设备E。在六台单螺杆挤出机A的物料出口与一具有6层同芯环形的共挤模头C的入口之 间分别各自安装有由两个相同的相互啮合的齿轮组成的有机聚合物熔体齿轮泵B，且所述 的相互啮合的齿轮与驱动电机相连接；六台有机聚合物熔体齿轮泵的出口端各自对应于具 有6层同芯环形的共挤模头C的各层入口(六台单螺杆挤出机分别与六台有机聚合物熔体 齿轮泵相连，六台有机聚合物熔体齿轮泵的出口分别与具有6层进口的同芯环形的共挤出 模头连接)，在共挤模头C的出口前方安装有纤维牵引机D和收丝设备E。首先将6种高聚物母粒分别置于六台单螺杆挤出机中，其中聚苯乙烯为芯层材料 (第一层)，聚甲基丙烯酸苯酯为第二层材料(紧挨着芯层)，聚甲基丙烯酸甲酯为第三层 材料(紧挨着第二层)，由80wt %的甲基丙烯酸甲酯和IOwt %的甲基丙烯酸五氟丙酯以及 10wt%甲基丙烯酸三氟丙酯的共聚物为第四层材料(紧挨着第三层)，由70wt%的甲基丙 烯酸甲酯和30wt%的甲基丙烯酸五氟丙酯组成的共聚物为第五层材料(紧挨着第四层)， 由60wt%的甲基丙烯酸甲酯和30wt%的甲基丙烯酸五氟丙酯以及IOwt%的甲基丙烯酸三 氟乙酯组成的共聚物为第六层材料(紧挨着第五层)。装有第一层材料的单螺杆挤出机装有第二层材料的单螺杆挤出机装 有第三层材料的单螺杆挤出机装有第四层材料的单螺杆挤出机装有第五层材 料的单螺杆挤出机装有第六层材料的单螺杆挤出机的物料挤出比(重量比)为 0.8 1.0 1. 2 1.4 1.6 1.8。上述6种具有不同折射率的透明高聚物材料分别在各自的螺杆挤出机中加热 (190°C -230°C )熔融后，分别通过各自的螺杆挤出机和在螺杆挤出机出口处安装的有机聚 合物熔体齿轮泵，由各自的有机聚合物熔体齿轮泵的出口分别进入一具有6层同芯环形的 共挤模头的各层的进口 ；并分别由具有6层同芯环形的共挤模头的各自出口同步挤出，经 共挤模头的机头出口后，形成6层同心的圆棒，并经牵引设备拉伸，得到直径为1.0mm纤维 状的同心圆柱体结构的折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维；光导纤维的折射率沿中 心到纤维的边缘是渐变的，层与层之间没有明显的界面。纤芯波动小于2%
其中上述6种具有不同折射率的透明高聚物材料中作为第一层的芯层材料进入 具有6层同芯环形的共挤模头的中心圆孔入口，第二层材料进入具有6层同芯环形的共挤 模头的第二层入口，第三层材料进入具有6层同芯环形的共挤模头的第三层入口，第四层 材料进入具有6层同芯环形的共挤圆管模头的第四层入口，第五层材料进入具有6层同芯 环形的共挤圆管模头的第五层入口，第六层材料进入具有6层同芯环形的共挤圆管模头的 第六层入口。
权利要求
1.一种连续化制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的方法，其特征是将η种具有不同折射率的透明有机聚合物材料分别置于η台各自的螺杆挤出机中加 热熔融后，分别通过各自的螺杆挤出机和在螺杆挤出机出口处安装的有机聚合物熔体齿轮 泵，由各自的有机聚合物熔体齿轮泵的出口分别进入一具有η层同芯环形的共挤模头的各 层的进口，并分别由具有η层同芯环形的共挤模头的各自出口同步挤出，经共挤模头的机 头出口后，形成多层同心的圆棒，并经牵引设备拉伸，得到同心圆柱体结构的具有η层折射 率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维；其中η种具有不同折射率的透明有机聚合物材料中作为第一层的芯层透明有机聚合 物材料进入具有η层同芯环形的共挤模头的中心圆孔入口，第二层透明有机聚合物材料进 入具有η层同芯环形的共挤模头的第二层入口，第三层透明有机聚合物材料进入具有η层 同芯环形的共挤模头的第三层入口，第四层透明有机聚合物材料进入具有η层同芯环形的 共挤圆管模头的第四层入口 ；如此类推，第η层透明有机聚合物材料进入具有η层同芯环形 的共挤模头的第η层入口；上述的η彡4。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的折射率沿径向渐变的有机有机聚合 物光导纤维的直径为0. 2mm 3mm。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的作为第一层的芯层透明有机聚合物 材料的折射率(Ii1)大于第二层透明有机聚合物材料的折射率(n2)，第二层透明有机聚合物 材料的折射率( )大于第三层透明有机聚合物材料的折射率(n3)，第三层透明有机聚合物 材料的折射率(n3)大于第四层透明有机聚合物材料的折射率(ri4)；以此类推，第n-1层透 明有机聚合物材料的折射率Ov1)大于第η层透明有机聚合物材料的折射率(rin)；即折射 率变化为 Ii1 > η2 > η3 > η4......> Iilri > ηη。
4.根据权利要求1或3所述的方法，其特征是所述的作为第一层的芯层透明有机聚 合物材料选自聚甲基丙烯酸蒽甲酯、聚甲基丙烯酸苯酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸 乙酯、聚苯乙烯、聚碳酸酯以及上述有机聚合物的二元或多元共聚物中的一种；所述的第二层透明有机聚合物材料选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲 基丙烯酸苯酯、聚甲基丙烯酸三氟乙酯、聚甲基丙烯酸三氟丙酯、聚甲基丙烯酸五氟丙酯以 及上述有机聚合物的二元或多元共聚物中的一种；所述的第三层透明有机聚合物材料选自聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基丙烯酸乙酯、聚甲 基丙烯酸三氟乙酯、聚甲基丙烯酸三氟丙酯、聚甲基丙烯酸五氟丙酯以及上述有机聚合物 的二元或多元共聚物中的一种；当第三层透明有机聚合物材料选自共聚物材料时，第三层 透明共聚物材料中的含氟材料的百分数含量要高于第二层的透明共聚物材料中的含氟材 料的百分数含量；所述的第四层透明有机聚合物材料所选材料与第三层的材料相同，只是当第四层透明 有机聚合物材料选自共聚物材料时，第四层透明共聚物材料中的含氟材料的百分数含量要 高于第三层透明共聚物材料中的含氟材料的百分数含量；以此类推，第η层透明有机聚合物材料所选材料与第n-1层透明有机聚合物材料相同， 只是当第η层透明有机聚合物材料选自共聚物材料时，第η层透明共聚物材料中的含氟材 料的百分数含量要高于第n-1层透明共聚物材料中的含氟材料的百分数含量。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征是所述的有机聚合物熔体齿轮泵是由两个相 同的相互啮合的齿轮组成，且该相互啮合的齿轮与驱动电机相连接。
6.一种连续化制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的组合装置，其包括螺杆 挤出机、有机聚合物熔体齿轮泵、共挤模头、牵引设备和收丝设备；其特征是在螺杆挤出机的物料出口与一具有η层同芯环形的共挤模头的入口之间安装有有机 聚合物熔体齿轮泵，在共挤模头的出口前方安装有纤维牵引设备和收丝设备；所述的螺杆挤出机是η台，且每台螺杆挤出机的物料出口与所述的具有η层同芯环形 的共挤模头的入口之间都安装有有机有机聚合物熔体齿轮泵；上述的η为> 4。
7.根据权利要求6所述的连续化制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的组 合装置，其特征是所述的螺杆挤出机η为> 4台时，所对应的具有η层同芯环形的共挤模 头具有相同的η层，且每一台螺杆挤出机的有机聚合物熔体齿轮泵的出口端各自对应于具 有η层同芯环形的共挤模头的各层入口。
8.根据权利要求6或7所述的连续化制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的 组合装置，其特征是所述的有机聚合物熔体齿轮泵是由两个相同的相互啮合的齿轮组成， 且该相互啮合的齿轮与驱动电机相连接。
9.根据权利要求6或7所述的连续化制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的 组合装置，其特征是所述的螺杆挤出机是单螺杆挤出机或双螺杆挤出机。
全文摘要
本发明涉及连续化制备折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维的方法及装置。本发明的方法是将n种具有不同折射率的透明有机聚合物材料分别置于n台各自的螺杆挤出机中加热熔融后，分别通过各自的螺杆挤出机和在螺杆挤出机出口处安装的有机聚合物熔体齿轮泵，由各自的有机聚合物熔体齿轮泵的出口分别进入一具有n层同芯环形的共挤模头的各层的进口，并分别由具有n层同芯环形的共挤模头的各自出口同步挤出，经共挤模头的机头出口后，形成多层同心的圆棒，并经牵引设备拉伸，得到同心圆柱体结构的具有n层折射率沿径向渐变的有机聚合物光导纤维。有机聚合物光导纤维的每层有机聚合物材料的折射率不同但相差很小，呈渐变的形式，且层与层之间无界面。
文档编号B29C47/36GK102114708SQ200910222999
公开日2011年7月6日 申请日期2009年12月31日 优先权日2009年12月31日
发明者刘新厚, 甄珍 申请人:中国科学院理化技术研究所