含不可辐射固化的组分的一次光纤涂层组合物制造技术

披露一种包括由可辐射固化的组合物形成的一次涂层的光纤，所述可辐射固化的组合物包含基本上不含氨基甲酸酯和脲官能团的可固化的交联剂；可固化的稀释剂；和包含(硫代)氨基甲酸酯和/或(硫代)脲基团的不可辐射固化的组分。一次涂层的特征是低杨氏模量、低Tg和高拉伸强度。在线网鼓和席纹测试中，光纤呈现低微弯曲损耗。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请根据35U.S.C.§119要求2014年04月1日提交的美国临时申请系列第61/973,311号的优先权，本文以该申请的内容为基础并通过参考将其完整地结合于此。领域本申请涉及光纤一次涂层组合物和它的新颖的组分，由该组合物形成的辐射固化的涂层，用固化的涂层包封的涂覆的光纤，及其制备方法。背景光纤的光传输性能高度取决于制造时施涂到光纤的聚合物涂层的性质。通常使用双层涂层系统，其中软的内部-一次涂层和玻璃纤维接触，较硬的外部-一次涂层或者二次涂层环绕该内部-一次涂层。硬涂层允许处理纤维和进一步加工，而软涂层在耗散外部力和防止它们转移到纤维并在那产生微弯曲诱导的光衰减方面起关键作用。内部-一次涂层的功能需求对用于这些涂层的材料提出了各种要求。内部-一次涂层的杨氏模量通常小于1MPa，理想地小于0.5MPa。内部-一次涂层的玻璃化转变温度小于5℃，理想地小于或等于-20℃以确保当纤维暴露于低温下时涂层仍然是软的。为了确保在纤维上的均匀沉积，将涂层以液体形式施涂到纤维，并必须快速形成具有足够完整性的固体，以支持施涂外部-一次涂层。此外，通常随着模量的降低而降低的涂层的拉伸强度必须足够高，来防止在拉制加工或后续的在布线等时加工涂覆的纤维时形成撕裂缺陷。为了满足这些要求，通常将光纤涂层制造为可辐射固化的氨基甲酸酯/丙烯酸酯低聚体和可辐射固化的丙烯酸酯官能化稀释剂的混合物。当暴露于光并存在光引发剂时，丙烯酸酯基团快速聚合以形成交联的聚合物网络，其通过沿着低聚体主链的氨基甲酸酯基团之间的氢键相互作用进一步强化。通过改变氨基甲酸酯/丙烯酸酯低聚体，能形成具有非常低模量值但仍然具有足够拉伸强度的涂层。已经批露了多种光纤涂层制剂，其中改变可辐射固化的氨基甲酸酯/丙烯酸酯低聚体的组成来实现不同的性能目标。尽管能产生充分保护下面的光纤和制造低信号损失(衰减)的涂层，但仍然需要进一步改善光纤和它们的涂层的性质。本说明书涉及克服本领域中的这些缺陷和其它缺陷。概述示例性实施方式的第一方面涉及一种可辐射固化的组合物，其包含基本上不含氨基甲酸酯和脲官能团的可固化的交联剂；可固化的稀释剂；和包含(硫代)氨基甲酸酯和/或(硫代)脲基团的不可辐射固化的组分。示例性实施方式的第二方面涉及涂覆的光纤，其包括光纤和环绕该光纤的一次涂层，其中所述一次涂层是如示例性实施方式的第一方面所述的组合物的固化产物。示例性实施方式的第三方面涉及一种光纤带或光纤束，所述光纤带或光纤束包含基本上对齐的如示例性实施方式的第二方面所述的多根光纤和包封所述多根光纤的基质。示例性实施方式的第四方面涉及制备如示例性实施方式的第二方面所述的光纤的方法。所述方法包括将如示例性实施方式的第一方面所述的组合物施涂到光纤，和将组合物暴露于实施来固化组合物的辐射，由此形成环绕光纤的一次涂层。示例性实施方式的第五方面涉及不可辐射固化的组分，其包括用于制备如示例性实施方式的第一方面所述的涂层组合物的(硫代)氨基甲酸酯和/或(硫代)脲基团。根据一种实施方式，所述不可辐射固化的组分包括共价连接到两种或更多种嵌段部分的芯体部分，该嵌段部分含(硫代)氨基甲酸酯和/或(硫代)脲基团，并在不可辐射固化的封端剂中封端。嵌段部分各自包括一种或更多种软嵌段和任选地一种或更多种硬嵌段，其中软嵌段和硬嵌段的平均重量比例为至少3︰1。软嵌段是二(硫代)异氰酸酯和多元醇或胺封端的多元醇的反应产物，而硬嵌段是二(硫代)异氰酸酯和包括平均分子量约为28-400的烃和含氧烃的二醇或二胺的反应产物。所附实施例演示了制备和应用低模量的纤维一次涂层，其中基于用非反应性支链氨基甲酸酯组分(或NRBU)改性的多元醇二丙烯酸酯来制备低强度的聚合物网络。组分的非反应性含氨基甲酸酯的“臂”或支链具有高分子量，且设计成在形成时变得在丙烯酸网络中缠绕，和交联的网络形成物理相互作用(但不是共价键)，以增强本来拉伸强度不良的丙烯酸网络。结果表明产生的几种涂层组合物的杨氏模量小于约1.0MPa,拉伸强度为至少约0.4MPa,更优选地为至少约0.5MPa,断裂伸长率为至少约70％,且Tg小于-10℃。有了这些性质，据信具有这些一次涂层的光纤将呈现改善的(即，更低的)衰减损耗。附图简要说明图1是根据一种实施方式的涂覆的光纤的示意性视图。图2是根据一种实施方式的光纤带的示意性视图。虽然显示了带包括12根涂覆的光纤，但本领域普通技术人员应理解带中可包括任意数量的光纤。图3示意性地显示了一种实施方式的一次涂层，其为用由非反应性组分，优选地为非反应性支化氨基甲酸酯或脲组分提供的物理机理(例如，H-键合)增强的轻度共价交联的丙烯酸酯涂层。图4显示了使用(硫代)异氰酸酯基和羟基(形成(硫代)氨基甲酸酯连接)或氨基(形成(硫代)脲连接)之间的标准反应来形成非反应性支化氨基甲酸酯/脲组分的一种实施方式。图5是和对照一次涂层相比较的几种一次涂层的动态机械分析的图。在该曲线中，用正切δ(损耗模量/弹性模量)相对于温度变化作图，频率为1Hz。示范性实施方式详述本专利技术涉及光纤一次涂层组合物，用所述一次涂层包封的涂覆的光纤，及其制备方法。在下文中，将讨论涂层组合物的各种组分，且通过重量百分数(重量％)或百分之份数(partsperhundred)(pph)来具体化涂层组合物中的特定组分的量。涂层组合物的组分包括基础组分和添加剂。基础组分的浓度通过重量％来表示，且添加剂的浓度通过pph来表示。如本文所使用，特定基础组分的重量百分数指基于排除添加剂时在涂层组合物中存在的组分的量。不含添加剂的涂层组合物只包括基础组分，且在本文中可称作基础组合物或基础涂层组合物。涂层组合物中存在的任何交联剂组分、稀释剂组分、不可辐射固化的组分和聚合引发剂是基础组分，且统称为基础组合物。基础组合物最少包含可辐射固化的组分,不可辐射固化的组分,和聚合引发剂。可辐射固化的组分可为可辐射固化的交联剂或可辐射固化的稀释剂。然而,基础组合物可包含一种或多种可辐射固化的交联剂组分,一种或多种可辐射固化的稀释剂组分,一种或多种不可辐射固化的组分,和一种或多种聚合引发剂。在本文中，将涂层组合物中的基础组分的总量看作等于100重量％。添加剂是任选的，且可包括下述中的一种或多种：粘附促进剂、抗氧化剂、催化剂、载体或表面活性剂、增粘剂、稳定剂和光学增白剂。下文将更详细地描述代表性添加剂。在本文中，引入涂层组合物的添加剂的量通过相对于基础组合物的百分之份数(pph)来表示。例如，在本文中，如果将1g的特定添加剂添加到100g的基础组合物，则添加剂的浓度将表达为1pph。一种实施方式涉及涂覆的光纤。涂覆的光纤的一个示例如图1的示意性截面视图所示。涂覆的光纤20包括被一次涂层24和二次涂层26环绕的玻璃光纤21。一次涂层24是本专利技术的涂层组合物的固化产物。如本领域普通技术人员所熟知，玻璃纤维21是未涂覆的光纤，包括芯体22和包覆23。在许多应用中，芯层和包覆层之间具有可辨别的芯体-包覆边界。或者，芯层和包覆层可缺乏能区分的边界。一种这种纤维是阶跃折射率光纤。示例阶跃折射率光纤如授予Chang的美国专利号4,300,930和4,402,570所述，以上各文的全部内容通过引用纳入本文。另一种这种纤本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂覆的光纤，其包括：玻璃纤维；以及环绕所述玻璃纤维的一次涂层,所述一次涂层包含可辐射固化的组合物的固化产物，所述可辐射固化的组合物包含第一可辐射固化的组分；和不可辐射固化的组分,所述不可辐射固化的组分包含(硫代)氨基甲酸酯和/或(硫代)脲基团；所述一次涂层具有小于1MPa的原位杨氏模量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.04.01 US 61/973,3111.一种涂覆的光纤，其包括：玻璃纤维；以及环绕所述玻璃纤维的一次涂层,所述一次涂层包含可辐射固化的组合物的固化产物，所述可辐射固化的组合物包含第一可辐射固化的组分；和不可辐射固化的组分,所述不可辐射固化的组分包含(硫代)氨基甲酸酯和/或(硫代)脲基团；所述一次涂层具有小于1MPa的原位杨氏模量。2.如权利要求1所述的涂覆的光纤，其特征在于，所述第一可辐射固化的组分基本上不含氨基甲酸酯基团和脲基团。3.如权利要求1所述的涂覆的光纤，其特征在于，所述第一可辐射固化的组分完全不含氨基甲酸酯基团和脲基团。4.如权利要求1-3中任一项所述的涂覆的光纤，其特征在于，所述第一可辐射固化的组分是可辐射固化的交联剂。5.如权利要求1-3中任一项所述的涂覆的光纤，其特征在于，所述第一可辐射固化的组分是可辐射固化的稀释剂。6.如权利要求5所述的涂覆的光纤，其特征在于，所述可辐射固化的组合物还包含第二可辐射固化的组分,所述第二可辐射固化的组分包含可辐射固化的交联剂。7.如权利要求6所述的涂覆的光纤，其特征在于，所述可辐射固化的组合物包含25-50重量％所述可辐射固化的稀释剂,4-40重量％所述可辐射固化的交联剂,和15-35重量％所述不可辐射固化的组分。8.如权利要求6所述的涂覆的光纤，其特征在于，所述固化产物包含网络,所述网络包含所述可辐射固化的交联剂和所述可辐射固化的稀释剂之间的化学键,所述网络排除所述不可辐射固化的组分和所述可辐射固化的交联剂之间的化学键,所述网络还排除所述不可辐射固化的组分和所述可辐射固化的稀释剂之间的化学键。9.如权利要求1-8中任一项所述的涂覆的光纤，其特征在于，所述不可辐射固化的组分与所述网络物理地缠绕。10.如权利要求1-9中任一项所述的涂覆的光纤，其特征在于，不可辐射固化的组分是支化的。11.如权利要求1-3中任一项所述的涂覆的光纤，其特征在于，不可辐射固化的组分包含共价地连接到两个或多个嵌段部分的芯体部分,所述嵌段部分中的每一个包含一些所述(硫代)氨基甲酸酯和/或(硫代)脲基团。12.如权利要求11所述的涂覆的光纤，其特征在于，所述嵌段部分在不可辐射固化的封端剂中封端。13.如权利要求1-6所述的涂覆的光纤，其特征在于，所述不可辐射固化的组分包括如通式(Ia)或(Ib)所示的结构：其中，R1是多官能芯体部分，其中用p定义芯体部分的官能团的数目，其中p大于或等于2；X各自独立地是S或O；Z1是–O–,–S–,–N(H)–,或–N(烷基)–；Q1和Q2各自独立地是–O–,–S–,–N(H)–,或–N(烷基)–；R2和R4各自是二(硫代)异氰酸酯反应物的芯体部分；R3是多元醇或胺封端的多元醇反应物的芯体部分；R5是平均分子量约为28-400的烃或含氧烃；R6是用通式(II)或(III)表示的结构其中X如上所定义，Z2是–O–,–S–,–N(H)–,或–N(烷基)–,R7是二(硫代)异氰酸酯反应物的芯体部分，R8是不可辐射固化的封端剂，R9是异氰酸酯或硫代异氰酸酯反应物的芯体部分；l是1-6；m大于或等于0；和n大于或等于1。14.如权利要求1-6或13中任一项所述的涂覆的光纤，其特征在于，所述不可辐射固化的组分具有4000-50000道尔顿的分子量。15.如权利要求1-6或13中任一项所述的涂覆的光纤，其特征在于，当构造成具有～80微米的厚度的膜时，所述固化产物具有小于1.0MPa的杨氏模量。16.如权利要求1-6或13中任一项所述的涂覆的光纤，其特征在于，当构造成具有～80微米的厚度的膜时，所述固化产物具有小于0.8MPa的杨氏模量。17.如权利要求1-6或13中任一项所述的涂覆的光纤，其特征在于，当构造成具有～80微米的厚度的膜时，所述固化产物具有小于-10℃的Tg。18.如权利要求1-6或13中任一项所述的涂覆的光纤...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·C·布克班德，K·R·姆卡蒂，钮渭钧，D·N·齐塞尔，
申请(专利权)人：康宁股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US