塑料光纖與石英光纖相比，具有成本低、制作工藝簡單、數值孔徑大等優點，在汽車、局域網(LAN)、醫療及傳感器等領域有著廣泛的應用，塑料光纖以聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)為纖芯時，其包層需折射率較低(約1．4z)的氟樹脂}以聚苯己烯(Ps)或苯乙烯一丙烯酸酯類共聚物為纖芯時，因為PS的折射率較高(約1．59)，可以用丙烯酸系樹脂(折射率約為1．49)作為包層．

   塑料光纖的包層可以用不同的方法制作_】]．如果涂層材料是固體，可以采用芯材料、涂層材料同時擠壓成形的辦法來制作塑料光纖(涂層一芯塑料光學纖維)，這種方法對設備要求較高}或者采用二次擠壓法，即再次在光學纖維芯上用擠壓法均勻地包裹一層涂層材料，但在用熔融的涂層擠壓到纖芯上時，涂層和纖芯之間有較大的溫差，制成光纖后，往往在光纖的芯一包層界面形成殘留熱應力，影響光纖的各項性能，且很難使涂層與芯同心．如果涂層材料是液體，則可以采取浸泡法，即將采用上法得到的光學纖維芯通過放有涂層材料液體的涂覆槽，這樣就可以在芯材料上均勻地涂上一層涂層．

  對于PS類芯塑料光纖，液態涂層材料一般是由已經聚合好的PMMA溶解于溶劑中，涂覆于光纖芯上后，經過烘道使溶劑揮發，在光纖芯上得到一層均勻的包層．作者制作的PS-MMA芯塑料光纖的衰減已降低到180 dB／km 左右．

  1 溶劑型熱滌覆

  采用本體聚合法聚合PMMA，通過控制分子鏈調節劑用量來制取不同相對分子質量的PMMA，然后溶于甲基丙烯酸甲酯中制成不同粘度的涂覆液，涂覆于PS-MMA共聚物纖芯上，經過烘道使MMA揮發，在纖芯上得到一均勻的PMMA包層．

從涂覆效果看，相對分子質量大、粘度大的包層膜強度高，相反，相對分子質量小、粘度小的膜強度低．但相對分子質量過高，涂覆液粘度大，易造成難以均勻涂覆，表面有顆粒出現影響塑料光纖性能．這是因為相對分子質量大，涂覆層分子鏈長，分子鏈問的纏結多，形成的包層強度就高；但當相對分子質量高到一定程度，涂覆層中分子鏈問纏結過多，有可能形成分子鏈團，無法均勻地溶到溶劑中，造成包層表面有顆粒出現．

經實驗比較，溶劑型熱涂覆塑料光纖的涂覆液相對分子質量宜在10~15萬，這樣得到的包層表面

無顆粒出現，而且具有足夠的強度．

   塑料光纖纖芯的溶劑型熱涂覆工藝具有明顯的缺陷，由于涂覆液的粘度不能過高，烘道溫度因受到纖芯的玻璃態轉變溫度丁限制不能過高，故從纖芯涂上涂層到涂層完全固化需要較長的時間(一般為幾分鐘)，在涂層固化之前光纖易粘附上各種粒子，影響光纖的性能．而且溶劑的揮發對操作環境的污染也不容忽視．

  2 光纖包層的紫外光固化

研究了紫外光固化涂層的方法，讓纖芯通過盛有含光引發劑的單體涂覆液的涂覆槽，然后在氮氣的保護下，用紫外光光聚臺涂層單體形成包層，得到塑料光纖．這種紫外光固化工藝具有設備簡單，芯一包層問無殘留熱應力，涂層固化迅速，無溶劑揮發等優點．

  2．1 實驗

實驗中光引發劑為安息香乙醚，比較了單體為MMA及丙烯酸甲酯(MA)的涂層紫外固化涂覆效果．以安息香乙醚引發MMA為例，首先是安息香乙醚吸收紫外光能量后激發至三線激發態，光敏分解為兩種自由基．然后，自由基與MMA單體反應，形成活化單體.

  2．2 實驗結果與分析

   在相同的引發劑含量下，紫外光引發聚合MMA涂層所需時間較MA多，可能是由于MMA的1、1 二取代的作用．在形成大分子鏈時取代基之間相互作用引起的聚合體空間張力跚導致聚臺反應的能量值降低，從而降低了MMA光引發聚合反應速率，丙烯酸甲醇的聚合熱為78．9kJ／tool口]，遠遠超過了甲基丙烯酸甲醇的聚合熱57．9 kJ／too1．另外，光固化時間隨著引發劑含量的增加而減少，但當引發劑的含量大到一定程度時，光固化時間下降變得緩慢，

   因為低濃度光引發劑的涂層，自由基產生一般較均勻，高濃度光引發劑涂層，則在靠近光源的涂層表面．易產生較高濃度的自由基，而在涂層一芯的界面處，光化學活性比較小，因而整個涂層的完全固化時間下降變得緩慢．光引發聚合MMA及MA單體涂層雖然比熱涂覆速度快，但對于塑料光纖的涂層固化來說，固化所用的時間越少越好．因此，本文研究了紫外光引發聚合MMA及MA的預聚體系(單體熱引發預聚到所需粘度后加人光引發劑，混合均勻，抽真空)．單體預聚后，不但因為其已經進行了聚合過程的一部分，從而到達完全固化終點的時間減少；而且因為體系的粘度升高，氧氣的溶解度降低，氧氣對聚合過程的阻聚作用減弱E (雖有氮氣保護，但仍有少量氧氣進人反應體系)．如圖1(b)所示，涂層的固化速度有明顯的提高．

   涂層的光引發劑濃度和塑料光纖衰減的關系(在氮氖激光器632．8 rim波長光源下用截斷法測量衰減)；圖3為光引發劑濃度和PMMA涂層材料透過率的關系圖(另外用同樣光引發劑配比制作了一批預制棒，并測量它們在632．8 rim波長下的5 cm厚的透過率)．在圖3中，隨著光引發劑濃度的提高，涂層材料的光透過率有明顯的下降．因為：(1)引發劑的引發效率，并不是理想的l【5 ，引發劑含量越高，，越小，固化后涂層材料中作為雜質的殘留物越多；(2)反應體系中的引發劑含量越高，反應產物中大分子鏈引發劑端基越多，此端基與大分子鏈的分子本體結構不同，也對光具有散射作用．但是，

   圖2中塑料光纖的衰減卻沒有隨之而顯著上升．這是因為塑料光纖在傳輸光時，大部分的光由塑料光纖的纖芯傳輸，光纖的包層只傳輸百分之幾的光，所以光纖包層的光透過率對塑料光纖的衰減影響不大．