指在光的作用下能够产生物理（如光导电、光致变色）或化学变化（如光交联、光分解）的高分子材料，或者在物理或化学作用下表现出光特性（化学荧光）的高分子材料。光功能高分子材料能够对光进行传输、吸收、储存、转换。例如，随着通讯技术的发展，利用高分子材料的光曲线传播特性，开发出了非线性光学元件—塑料光导纤维。随着激光技术的发展和对大容量、高信息密度储存（记录）材料的需求，开发出先进的信息储存元件—光盘。光盘的基材就是高性能的有机玻璃和聚碳酸酯。利用高分子材料的光化学反应，开发出电子工业和印刷工业上得到广泛使用的感光性树脂。利用高分子材料的能量转换特性，人们制成了光导电材料和光致变色材料。常见的光功能高分子材料主要有塑料光导纤维、高分子液晶、光导电高分子材料、光致变色高分子材料、高分子光致刻蚀剂、高分子荧光和磷光材料、高分子光稳定剂、高分子光能转化材料和高分子非线性光学材料等。光功能高分子材料在电子工业和太阳能利用等方面具有广泛应用前景。

1.塑料光导纤维

光导纤维是一种能够传导光波和各种光信号的纤维。在当今的信息时代，人们在经济活动和科学研究中有大量的信息及数据需要加工和处理，而光纤正是传输信息的最理想工具。以光导通信技术为基础的信息系统与传统的电缆系统比较，在同样多的时间内它可以进行更大量和更多类型信息的传送。一根光导纤维电缆传送的信息相当于100根传送电话所使用的同轴电缆所传送的信息，而且传送时的损耗低，接点数目可以减少1/20。光导系统的波带很宽，由几十MHz/km到几百GHz/km，而且可以防止电讯号的噪音。另外，光导纤维消耗材料少，与同轴电缆相比可节省大量有色金属。

目前，国际市场上销售的塑料光纤大多是包层式光纤，传输损耗多属于高损耗或中损耗范围。包层式塑料光纤按材料的组合形式大致有以下几类：①以聚苯乙烯为纤芯，聚甲基丙烯酸甲酯为包层材料；②以聚甲基丙烯酸甲酯为芯材，含氟聚合物为包层材料；③以重氢化聚甲基丙烯酸甲酯为芯材，含氟聚合物为包层材料；④其他组合形式。

塑料光导纤维的特点是不受静电、电磁感应的影响，重量轻，柔韧性好，数值孔径大，线径粗，易于光器件耦合连接，用于可见光的传输，可靠性容易确定，价格便宜。可用于光学仪器、汽车、家用电器、计算机、广告显示装置、日用品、玩具等方面。

1.1纤芯材料

塑料光纤的芯材通常是无定形聚合物。现在应用最广的芯材是聚甲基丙烯酸甲酯及其共聚物，共聚物通常是以甲基丙烯酸甲酯为主要成分（质量份为87％～95％)，第二单体是丙烯酸甲酯、丙烯酸乙酯、丙烯酸丙酯、甲基丙烯酸环己酯、甲基丙烯酸苄酯、甲基丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸丙酯等（质量份为13％～15％)。聚苯乙烯亦可做纤芯，但其传输损耗大，性脆，而且随放置时间延长黄色指数上升，透光率下降，因此现在几乎不生产了。

为了降低光纤的传输损耗，以重氢代替氢原子制得重氢化聚甲基丙烯酸甲酯，这是一种较理想的纤芯材料。以它为芯材的光导纤维已由DuPont公司商品化。近年来，塑料光纤芯层材料己由热塑性聚合物扩展到热固性聚合物，如聚硅氧烷等。这些材料己正式使用。

1.2包层材料

包层材料对光纤的性能也有很大的影响。包层材料不仅要求透明，折射率要比芯材低1％～5％,而且要具有良好的成型性、耐摩擦性、耐弯曲性、耐热性以及与芯材的良好黏结性。

对于聚甲基丙烯酸甲酯及其共聚物芯材（折射率约1.5)，多选用含氟聚合物或共聚物为包层材料，使用最广的是聚甲基丙烯酸氟代烷基酯，并引入丙烯酸链段以增强对芯材的黏附力。其他还有聚偏氟乙烯（折射率为1,42)、偏氟乙烯（0.73mol)与四氟乙烯（0.27mo1)共聚物（折射率为1.39～1.42),后者熔融温度适当，结晶度较低，与聚甲基丙烯酸甲酯及其共聚物的黏结性和耐弯曲性能都较好。甲基丙烯酸甲酯与含氟烯烃的共聚物等都是己经实用化的较好的包层材料。

1.3光纤聚合物的合成

为了减小塑料光纤的吸收和散射损耗，合成纤芯聚合物所用的单体必须是高纯度的。为此，可用碱性氧化铝过滤法和蒸馏法去除单体中的杂质，如尘埃、联乙酰、过渡金属等。使单体中联乙酰含量＜10mg/kg（最好＜5mg/kg)，金属总含量＜500ug/kg（最好＜1OOug/kg)。

丙烯酸酯类单体一般采用本体聚合。所用引发剂为偶氮化合物（如偶氮二异丁腈、偶氮叔丁烷），用量为单体总量的(0.001～0.05)×10^-2 mol。为了控制聚合物的相对分子质量，在聚合组分中加入硫醇（如正丁基硫醇、月桂基硫醇等）作为链转移剂，其用量为单体的(0.1-0.5)×10^-2 mol。

重氢化的甲基丙烯酸甲酯(MMA-D8和MMA-D5）可采用丙酮氰醇法，使用纯净的重氢化丙酮和重氢化甲醇为原料制得。例如，MMA-D8的合成反应如下：

1.4塑料光纤的制备

包层式塑料光纤的制备方法通常有以下3种：

(1)管棒法将芯材聚合物制成棒状，外面套上包层材料管，然后将此管棒进行热拉伸，使之形成纤维。

(2）涂覆法这是一种较易实现的方法。将包层材料溶于溶剂或使之熔融，然后将纤芯丝通过溶液或熔体进行涂复，从而形成纤芯—包层结构的纤维。这种方法的优点是包层材料的选择幅度大，尤其是可以选用高聚合度的材料，从而提高光纤的韧性，但是这种方法易沾染尘埃，使光纤的传输损耗增大，而且其工艺参数较难控制，稳定性较差。

(3）复合拉丝法将芯层聚合物与包层聚合物分别在两台挤出机中同时熔融挤出到一个同心圆口模中，芯层聚合物从中心挤出，包层聚合物从外环挤出，在模口处两种材料黏合成包复式纤维。该法工艺简单，生产效率高，但要求机头设计合理，加工精密。

为了改善塑料光纤的强度、柔韧性和延伸性，在喷丝之后，还必须对光纤进行拉伸处理，使分子有一定程度的取向。然后用水冷却、卷绕、得到粗细均匀的光纤。