Способ получения ядра полимерного оптического волокна

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК 1766 Известнсти ПОВ за спутем допол3). Как виднс модификацго волокна,ПОВ получ ва полимера обеспечения полимера из р учения качеств жен быть даст масса его не 90000,ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССРАВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(56) 1, А,М,Баран, В,М.Левин. Материалыдля полимерных оптических волокон. Сб.:Физико-химические основы синтеза и переработки полимеров. Изд. Горьковского Госуд. Университета, 1987, с, 94.2. Заявка Японии Ь. 61-20907,кл. 602 В 6/10, 1986.3, Заявка Японии М 60-234404,кл, 602 В 6/10, 1985.4. Заявка Японии М 59-202402,кл. 602 В 5/14, 1984.5, Заявка Японии М 59 - 227909,кл, С 08 Р 220/18, 1984 (прототип). Изобретение относится к области химии полимеров, в частности к способу получения ядра полимерного оптического волокна (ПОВ),Для получения ПОВ с повышенными светопропусканием и атмосферостойкостью в качестве ядра широко используют ПММА и сополимеры на основе ММА 1), Прочность наряду с оптическими потерями и теплостойкостью является одним из основных показателей качестве ПОВ, который в значительной мере определяет области использования волокна: чем выше прочност, тем шире используется ПОВ в разного рода схемах и конструкциях. 1)5 С 08 Г 220/14//(С 08 Г 220/14, 220:18 б. Отчет о выполнении научно-исследовательской работы по теме: "Гигиеническоеобоснование санитарных регламентов новых синтетических продуктов". МинздравСССР, Ростовский мединститут, г. Ростовна-Дону, 1986.7. Патент ФГР В 1645232,кл. С 08 Р 20/18, опублик. 1975.54) СПОСОБ ПОЛУЧЕВНИЯ ЯДРА ПОЛИМЕРНОГО ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА57) Использование: оптические волокна.Сущность изобретения: метилметакрилат и1-1,5 С 1-С 4-алкилакрилатов сополимеризуют в присутствии перекиси лауроила, взятойв количестве 0,1 - 0,2% от массы мономеров,и 0,5 - 0,6% от массы мономеров лаурилмеркаптана. 1 табл, способы повышения прочноет упрочнения оболочки 2) или ительнго вытягивания волокна О о, известные способы связаны О ией свойств оболочки и готово-ЧЭ эют вытягиванием из распламетодом соэкструзии. Для возможности вытягивания эсплава при 190 - 200 С и поленного волокна полимер долаточно текучим, молекулярная должна превышать 85000Качество волокна в значительной степени определяется равномерностью вытяжки,отсутствием газовых пузырьков в толще нити и дефектов на ее поверхности,Все это зависит от термостабильности 5расплава, из которого вытягивается волокно.Повышение термостабильности расплава для ядра ПОВ достигают сополимеризацией ММА с.малейновым ангидридом или 10а -фторакйлатами.Использование малейнового ангидрида41 заметйо ухудшает реойогические свойства, вызывает уменьшение, а иногда дажепотерютекучести расплава. В связи с этим 15использование этого сополимера создаеттехнологические трудности при полученииядра оптических волокон, поэтому этот способ модификации практичеыски неприемлем, 20Другой путь повышения термостабильности - сополимеризация ММА с й-фторакрилатами.Наиболее близким к предлагаемому потехнической сущности и достигаемому результату является способ получения ядраполимерного оптического волокна сополимеризацией метилметакрилата в массе акриловыми мономерами с метил- а-фторакрилатом (МАФ) в присутствии радикального инициатора - 0,05 мас.от мономера азодинитрила изомасляной кислоты(АДН) и 0,025 мас.регулятора молекулярной массы - лаурилмеркаптана при 70 С споследующим вытягиванием полученного 35сополимера из расплава при 200 - 250 С 5).Таким способом при добавлении 20МАФ удается поднять термостабильностьна 35 - 38, а теплостойкость на 8-10по сравнению с ПММА при сохранении 40оптических потерь на уровне ПММА.Ощутимый эффект повышения термостабильности(на 10) наблюдается при введении не менее 5 МАФ,Однако известный способ имеет следующие недостатки, главный из которых является использование фторакрилата.Известно, что сегодня во всем мире звучатпризывы к сокращению употребления фторсодержащих соединений, которые губительны для озонного слоя Земли, Ктомуже МАФявляется высокотоксичным веществомкласса опасности, Его ПДК в воздухе рабочей зоны 0,5 мг/м с проникновением черезнеповрежденную кожу. Пороговая концентрация его 5 мг/м, надпороговая 15 мгlмз6). Следует при этом иметь ввиду, чтоМАФ является дорогостоящим продуктом;стоимость 1 кг МАФ 600 руб, Для достижения эффекта повышения термостабильности вводить его следует в значительных количествах,При этом увеличение термостабильности не сопровождается увеличением прочности волокна. Последняя остается на уровне исходнго ПММА - 85 - 87 МПа (примеры 6 - 8 для сравнения, прочность волокна, полученного по прототипу, была определена авторами),Цель изобретения - увеличение прочности ядра, улучшение условий труда и удешевление процесса при сохранении высокой термостабильности.Цель достигается тем, что в способе получения ядра полимерного оптического волокна сополимеризацией в массе метилмектакрилата с акриловыми мономерами в присутствии радикального инициатора и регулятора молекулярной массы - лаурилмеркаптана с последующим вытягиванием полученного сополимера из расплава при 190-200 С в качестве акрилового мономера используют 1-1,5от массы мономеров С 1 - Сд-акилакрилата, в качестве радикального инициатора - 0,1-0,2 от массы мономеров перекиси лауроила, лаурилмеркатан берут в количестве 0,5-0,6 мас,от моно- мерной смеси.Отличие способа от прототипа состоит в использовании в качестве Сомономера алкилакрилата С 1-С 4 в количестве 1-1,5 мас.и проведение процесса в присутствии перекиси лауроила и лаурилмеркаптана в предлагаемых количествах,Известен способ получения формовочного сополимера ММА, в котором в качестве акрилового сомономера используют меньше 2 мас., С-С 4-алкилакрилатов, Процесс осуществляют в присутствии 0,2 - 0,3 мас. , радикального инициатора (в примерах - перекись бензоила) и соединения с 3-6 меркаптогруппами в качестве регулятора молекулярной массы 7),Алкилакрилаты и соединения с 3-6 меркаптогруппами в известном способе вводят с целью увеличения термостабильности, При этом получают сополимер с мол,м.130000-160000, из которого невозможно получить ядро полимерного оптического волокна,В предлагаемом способе 1 - 1,5акрилакрилатов С 1-Са в сочетании с 0,1 - 0,2 мас.,4 перекиси лауроила и 0,5-0,6 мас. лаурилмеркаптана позволяют повысить прочность ядра при сохранении высокой термостабил ьности,Использование другого радиального инициатора, например перекиси бензоила(пример 9), приводит к снижению прочности ядра и увеличению оптических потерь,Ниже приведены примеры, иллюстрирующие изобретение.П р и м е р 1, Полимеризационную смесь, содержащую 99 мас./ метилметакрилата (ММА), 1 мас, ометилакрилата (МА), 0,2 мас,оперекиси лауроила, 0,55 мас./о лаурилмеркаптана, полимеризуют в стеклянных ампулах путем постепенного погружения ампул с реакционной смесью со скоростью 1 - 1,5 см/ч в водяной термастат при 70 С до полного погружения ампул. Ампулы выдерживают 3-5 ч с последующим прогревом в воздушном шкафу до 120 С в течение 1 ч, Полученные полимерные блоки перерабатывают в нити. Нити получают из расплава полимера при 190 С на вытяжном устройстве с предварительным прогревом полимерного блока в течение ЗО мин. Диаметр полученных мононитей 0,5 - 0,1 мм.Термостабильность оценивают по температуре, при которой визуально фиксируют наличие газовых пузырей в технологической пробе. Последняя представляет собой пруток, вытянутый из вытяжного устройства для фоомования нитей после выдержки полимерного блока при заданной температуре в течение 60 мин. Прочность нитей определяют на испытательной разрывной машине марки "1 пзгоп" при скорости раздвижения подвижнога захвата машины 100 - 5 мм/мин. Зажимная длина нити не менее 200 мм, количество образцов для одного состава полимера не менее 20. Оптические потери определяли с помощью гелий-неонового лазера с длиной волны 632 нм на оптических волокнах, где в качестве ядра использовали указанные сополимеры, а оболочкой служил тетрафторпропилметакрилат. Теплостойкость определяли на блоках термомеханическим методом, Состав и свойства сополимера приведены в таблице.П р и м е р 2. По примеру 1, но МА используют в количестве 1,5 мас,о/ и ПЛ в количестве 0,15 мас.%, ЛМК 0,6 мас.%, температура расплава полимера 200 С.П р и м е р 3, По примеру 1, но в качестве алкилакрилата используют 1,3 мас,% этилакрилата (ЭА), ПЛ 0,1 мас,о ,П р и м е р 4, По примеру 1, но в качестве алкилакрилата использют 1 мас, % бутилакрилата (БА), ПЛ 0,2 мас, /ЛМК 0,5 мас,%. П р и м е р 5. По примеру 1, в качествемодифицирующей добавки используют 1,5мас,оБА, ПЛ 0,1 мас,%, ЛМК 0,55 мас.о/о.Предлагаемый способ позволяетт повысить5 прочность ядра на 4 - 35 МПа при сохранении высокой термостабильности,Способ позволяет также значительноулучшить условия труда по сравнению с прототипом, в котором в качестве акрилового10 мономера используют МАФ, предельно допустимая концентоация (ПДК) которого составляет 0,5 мг/м, а ПДК используемых в5предлагаемом способе акрилатав составляет соответственно: МВ 20, ЭА 5, БА 10, ММА15 10 мг/м .Кроме тога, стоимость полимерного материала, полученного предлагаемым способам, значительно ниже, чем па прототипу,Так, стоимость ММА составляет 0,8 руа./кг,20 МА - 1,53 руб./кг, БА - 2,2 руб,/кг, в то времякак стоимость МАФ 600 руб./кг.Использование алкилакрилатав за пределами предлагаемых количеств ,примеры11 - 15) приводит к снижению термастаблль 25 ности и прочности ядра,Использование перекиси луароила в каличестве менее 0,1 мас,о/, и лаурилмеркаптана менее 0,5 мас.о/ приводит к получениюсополимера с мол,м. более 95000, что заЗО трудняет пелучение из него качественногоядра, при содержании перекиси лауроилаболее 0,2 мас,о/ и лаурилмеркаптана более0,6 мас,%, мол.м, саполимера менее 85000,чта затрудняет оформление нити и снижает35 прочностные характеристики. Формула изобретения Способ получения ядра полимерногооптического волокна сополимеризацией в 40 массе метилметакрилата с акриловыми мономерами в присутствии радикального инициатора и регулятора молекулярной массы - лаурилмеркаптана с последующим вытягиванием полученного сополимера из распла ва при 190 - 200 С, а т л и ч а ю щ и й с я тем,что, с целью увеличения прочности ядра.улучшения условий труда и удешевления процесса при сохранении высокой термостабильности, в качестве акрилового мана мера используют 1 - 1,5% ат массыманамерав С 1-С 4 алкилакрилата, в качестве радикального инициатора - 0,1 - 0,2% ат массы манамеров перекиси лауроила а лаурилмеркаптан берут в количестве 0,5 - 0,6 о 55 от массы мономеров.Мол.м, полимера,тыс. кость поо лимера, С 86 318 215 105 МИАМАПЛЛМК 10,20,5598,5 104 90 320 ММАМАПЛЛМК 1,501150,698,105 3 225 120 ММАЭЯПЛЛМКММАБАПЛЛМК 1,3 0,1 0,55 218 105 92 99 10,20,598,51,50,10,55 104 215 320 ММАБАПЛЛМК Для сравнения 206 106 319 ММА МАФ АДН ЛМК 8 324 215 10 ММА МАФ АДН ЛМК МИА МАФ АДНЛМК 88 225 109 ММАМАПБЛМК 86 205 105 10 ММАМАПЛЛМК 104 318 205 ММАБАПЛЛМК 86 205 321 103 12 ММАБАПЛЛМК 85 205 105 320 98,51,50,05О, 0259550,050,02590100,050,0259910,20,59820,20,55930,20,5599,50,50,10,55 Состав и свойства сополимеров1766930 Продолжение таблицы Состав и свойства сополимеров Состав сополимера, мас.4 Р пlп104 205 85 319 14 15 ПММА 205 105 90 320 205 87 105 450 25 30 35 50 Составитель В,ПоляковаТехред М.Моргентал Корректор М,Ткач Редактор Т.Иванова Заказ 3521 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4(5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул,Гагарина, 101в а 5 ММА МА ПЛ ЛМК ММАМААДНЛМК 99,50,50,20,55100 9910,10,5 Термостабильность полимера, ФС Теплостойкость поо лимера, С Прочностььядра,МПа Мол.м.полимера,тыс. Оптичес" кие потери волокна, Дб/км