Halogenfreie optische Polymerfasern auf der Basis von Copolymeren

Die vorliegende Arbeit geht materialspezifischen Problemstellungen bei der Erforschung von optischen Polymerfasern für Mobilitätsanwendungen nach. Ein Schwerpunkt liegt auf der Temperaturfestigkeit und Umweltverträglichkeit der verwendeten Materialien. Dabei wird die gesamte Prozesskette vom Monomer über die chemische Analyse, einem Vorform-Faserziehprozess zur Herstellung bis zum Technologiedemonstrator abgedeckt. Der Einsatz fluorierter Verbindungen wird aufgrund deren kritischer Herstellung und Zersetzungsprodukte vermieden. Untersucht wird die Verarbeitung und Charakterisierung von radikalisch polymerisierten Copolymeren. Die Modellierung der Polymerisationseigenschaften von 30 unterschiedlichen Verbindungen gibt Aufschluss über die Eignung im späteren Prozess. Aufbauend auf diese Ergebnisse werden die azeotrop polymerisierenden Verbindungen poly(ST-co-IBMA) und poly(MMA-co-IBMA) aufgrund geeigneter Brechungsindices, thermischen, thermoplastischen und Benetzungseigenschaften ausgewählt. Aus den Materialien werden für die spätere Lichtleitung strukturierte Stäbe, bestehend aus einem Kern- und einem Mantelmaterial, hergestellt und charakterisiert. Anlöseeffekte des Faserkerns durch den Fasermantel erschweren die Verbindung beider Materialien und werden durch eine gezielte Vorpolymerisation reduziert. Die Stäbe werden an einem modifizierten Faserziehturm in einem thermischen Verjüngungsprozess zu optischen Fasern weiterverarbeitet. Die Erweiterungen des Prozesses bestehen aus einem Thermografiesystem zur Temperaturmessung, einer Ziehkraftmessung zur Prozessoptimierung und einem verbesserten Prozessablauf, um die neuen Materialien verarbeiten zu können. An den daraus gewonnenen Fasern werden die optischen und mechanischen Eigenschaften untersucht.