[发明专利]一种新型抗辐射光纤及制备方法

权利要求书

1.一种新型抗辐射光纤，其特征在于：从内到外依次包括芯层、包层、内涂层和外涂层。

2.根据权利要求1所述的新型抗辐射光纤，其特征在于：所述外涂层的杨氏模量高于内涂层；所述芯层为纯二氧化硅玻璃层或掺杂有GeO₂、P₂O₅和氟中的一种或多种的二氧化硅玻璃层，其直径为47.5～52.5μm，不圆度不超过5％；所述包层为氟掺杂的二氧化硅玻璃层，其直径为124～126μm，不圆度不超过1％；所述内涂层为一种或多种防辐射功能单体与丙烯酸酯的共聚体，直径为190±10μm，不圆度不超过6％；所述外涂层为一种或多种防辐射功能单体与丙烯酸酯的共聚体，直径为245±10μm，不圆度不超过6％。

3.根据权利要求2所述的新型抗辐射光纤，其特征在于：所述纯二氧化硅玻璃层的二氧化硅纯度不低于99.9999％；所述防辐射功能单体在内涂层中的质量分数为1wt.％～10wt.％；所述防辐射功能单体在外涂层中的质量分数为1wt.％～10wt.％。

4.根据权利要求2或3所述的新型抗辐射光纤，其特征在于：所述防辐射功能单体为甲基丙烯酸钐、甲基丙烯酸铅、甲基丙烯酸钆的一种或多种的组合。

5.根据权利要求1所述的新型抗辐射光纤，其特征在于：所述芯层和包层为单模光纤或多模光纤。

6.根据权利要求5所述的新型抗辐射光纤，其特征在于，所述单模光纤，未辐照的光纤在1300nm处的衰减系数不超过0.5dB/km，在1550nm处的衰减系数不超过0.4dB/km；经过1kGy辐照剂量的γ射线辐照后，光纤在1300nm处的衰减系数不超过1dB/km，在1550nm处的衰减系数不超过1dB/km；经过10kGy辐照剂量的γ射线辐照后，在1300nm处的衰减系数不超过3dB/100m，在1550nm处的衰减系数不超过3dB/100m。

7.根据权利要求5所述的新型抗辐射光纤，其特征在于，所述多模光纤，未辐照前光纤在850nm处的衰减系数不超过2.3dB/km，在953nm处的衰减系数不超过1.6dB/km，在1300nm处的衰减系数不超过0.6dB/km；经过1kGy辐照剂量的γ射线辐照后，光纤在1300nm处的衰减系数不超过2dB/km；经过10kGy辐照剂量的γ射线辐照后，在1300nm处的衰减系数不超过6dB/100m。

8.一种新型抗辐射光纤的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：对光纤预制棒进行退火，制得退火后的光纤预制棒；将退火后的光纤预制棒置于箱式电阻炉中；将该箱式电阻炉升温至设定温度800～1100℃，保温3～5小时后，以1～2℃/min的退火速率降温至目标温度600～900℃，随后停止供热，密闭环境下随炉体自然冷却至室温；

步骤2：对经退火处理后的光纤预制棒进行熔融拉丝，制得自内而外由芯层和包层双层结构组成的裸纤；

步骤3：在包层外进行防辐射功能涂料涂覆，采取湿湿涂覆或湿干涂覆工艺，采用紫外线或LED固化工艺，固化过程中充入氮气保护涂层不被氧化。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述步骤3的防辐射功能涂料的制备方法如下：选取防辐射功能单体中的一种或多种组合，称取100phr丙烯酸树脂、5phr防辐射功能单体及1phr脂肪酸类化合物于容器中，在50℃水浴加热条件下搅拌溶解约1h至混合均匀，对溶解后的树脂进行过滤后制得的透明澄清液体即为防辐射功能涂料；

所述防辐射功能单体包括甲基丙烯酸钐、甲基丙烯酸铅、甲基丙烯酸钆。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述防辐射功能单体的制备方法如下：

(1)甲基丙烯酸铅(Pb(MAA)₂)的合成制备

称取170phr的甲基丙烯酸及200phr的去离子水倒入容器中，70℃水浴加热搅拌，搅拌速度设置为350rad/min，称取100phr的黄色氧化铅粉末分批缓慢加入容器中，边加热搅拌边减压蒸馏以除去反应液中的水分，直至氧化铅反应完全至溶液澄清；对反应完全的溶液趁热抽滤以滤除不溶杂质，往滤液中加入100phr无水乙醇并于5℃中静置冷却12h，有大量针状晶体析出，对产物进行抽滤，置于鼓风干燥箱中50℃烘干至恒重，制得甲基丙烯酸铅白色粉末；

(2)甲基丙烯酸钐(Sm(MAA)₃)的合成制备

称取160phr的甲基丙烯酸及200phr的去离子水倒入容器中，70℃水浴加热搅拌，搅拌速度设置为350rad/min，称取100phr的氧化钐粉末分批缓慢加入容器中，边加热搅拌边减压蒸馏以除去反应液中的水分，直至氧化钐反应完全至溶液澄清；对反应完全的溶液趁热抽滤以滤除不溶杂质，往滤液中加入100phr无水乙醇并于5℃中静置冷却12h，有大量针状晶体析出，对产物进行抽滤，置于鼓风干燥箱中50℃烘干至恒重，得到甲基丙烯酸钐白色粉末；

(3)甲基丙烯酸钆(Gd(MAA)₃)的合成制备

称取160phr的甲基丙烯酸及200phr的去离子水倒入容器中，80℃水浴加热搅拌，搅拌速度设置为350rad/min，称取100phr的氧化钆粉末分批缓慢加入容器中，边加热搅拌边减压蒸馏以除去反应液中的水分，直至氧化钆反应完全至溶液澄清；对反应完全的溶液趁热抽滤以滤除不溶杂质，往滤液中加入100phr无水乙醇并于5℃中静置冷却12h，有大量针状晶体析出，对产物进行抽滤，置于鼓风干燥箱中50℃烘干至恒重，得到甲基丙烯酸钆白色粉末。