光纤涂料和组合物制造技术

用于光纤涂层的经处理的单体，包含该经处理的单体的涂料组合物，由包含经处理的单体的涂料组合物形成的涂层，以及涂覆有用含经处理的单体的涂料组合物形成的涂层的光纤。该单体是烷氧基化的丙烯酸烷基酯，并且是通过多元醇前体的丙烯酸化形成的。单体可包括残留的未反应的多元醇前体。用衍生化试剂处理单体，从而将残留的未反应的多元醇转变成衍生化形式。衍生物形式较不容易发生降解成对应的非烷氧基化醇或者其他烷氧基化的低级醇。经处理的单体包括烷氧基化的丙烯酸烷基酯和多元醇的衍生化形式。

Optical fiber coating and composition

For optical fiber coating by monomer treatment, coating composition comprising a monomer of the treated layer is formed by coating, including monomer composition processing, optical fiber and coated with a coating containing coating composition of monomers to form the processing. The monomer is an alkylated acrylic alkyl ester and is formed by propene acidification of the polyol precursor. The monomer may comprise a residual unreacted polyol precursor. The monomer is treated with a derivative reagent, thereby converting the residual unreacted polyol into a derivatization form. The derivative forms are less prone to degrade into lower alcohols corresponding to non alkoxy alcohols or other alkoxy radicals. The treated monomers include alkylated acrylic alkyl esters and polyols in the derivatized form.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】光纤涂料和组合物本申请根据35U.S.C.§119，要求2014年6月4日提交的美国临时申请系列第62/007,448号的优先权，本文以该申请为基础并将其全文通过引用结合于此。
本说明书属于用于光纤的涂料和涂料组合物。更具体来说，本说明书属于烷氧基化丙烯酸酯单体作为用于光纤的涂料组合物的组分。最具体来说，本说明书属于由多元醇起始材料形成的烷氧基化丙烯酸酯单体，其中，单体中残留的未发生反应的多元醇起始材料被处理以衍生化羟基或醇基团。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-初级涂层和玻璃纤维接触，较硬的外-初级涂层或者二级涂层环绕内-初级涂层。硬涂层允许处理光纤和进一步加工，而软涂层在耗散外部力和防止它们转移到光纤并在那产生微弯曲诱导的光衰减方面起关键作用。内-初级涂层的功能要求对于用于这些涂层的材料具有各种要求。内-初级涂层的杨氏模量通常小于1MPa，或者小于0.5MPa。内-初级涂层的玻璃转化温度小于5℃，理想地小于或等于-20℃，以确保当光纤暴露于低温时涂层仍然是软的。为了确保在光纤上的均匀沉积，将涂料以液体形式施涂到光纤，并且必须快速形成具有足够完整性的固体，以支持施涂外-初级涂层。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布线期间等的加工涂覆的光纤时形成撕裂缺陷。对于外-次级涂层的功能要求包括提供机械刚度的性质。外-次级涂层的杨氏模量通常大于1200MPa，或者大于1400MPa。外-次级涂层的玻璃转化温度优选大于30℃、或者大于40℃、或者大于50℃。为了符合这些要求，光纤涂料通常配制成可辐射固化氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物与可辐射固化丙烯酸酯功能性稀释剂单体的混合物。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。通过改变丙烯酸酯单体与氨基甲酸酯丙烯酸酯低聚物的化学式、分子量和相对比例，可以形成具有非常低模量值和低玻璃转化温度同时仍然具有足够的拉伸强度的作为初级涂层的涂料，以及具有足够高的模量值和玻璃转化温度的作为次级涂层的涂料。本领域已经公开了许多光纤涂料配方，其中，改变涂料配方的组成，从而在固化的涂层中实现覆盖了宽范围特性的不同性质目标。稀释剂单体的分子量通常低于涂料组合物的低聚物组分，并且包含所述稀释剂单体部分是为了通过控制涂料组合物的粘度来有助于加工。稀释剂单体通常还具有反应性，并且参与产生光纤的最终涂层的固化反应。稀释剂单体通常是单官能丙烯酸酯单体。一类常见的稀释剂单体是烷氧基化的丙烯酸烷基酯，其可以通过多元醇与烷基取代的甲基丙烯酸反应制备。在常规条件下，形成烷氧基化的丙烯酸烷基酯的反应不完全的，并且烷氧基化的丙烯酸烷基酯产物包括残留量的未反应起始材料。由于烷氧基化的丙烯酸烷基酯产物的纯化是昂贵的，并且由于在由含烷氧基化的丙烯酸烷基酯单体的组合物固化形成的涂层中存在的残留的未反应起始材料不对涂层的机械和拉伸性质造成明显影响，通常以未纯化的形式使用烷氧基化的丙烯酸烷基酯单体，并且基于烷氧基化的丙烯酸烷基酯单体的涂料组合物可包含用于合成烷氧基化的丙烯酸烷基酯单体的残留未反应起始材料。虽然在涂料组合物中存在来自烷氧基化的丙烯酸烷基酯单体合成的未反应起始材料不对固化过程或者由涂料组合物固化的涂层性质造成明显影响，但是未反应的起始材料可能变得结合到光纤涂层中。近来意识到，随着光纤老化，光纤涂层中存在的杂质和残留物质会从涂层中浸出。如果从光纤涂层浸出的组分是有毒或者对于环境有害的，则产生问题。在含有烷氧基化的丙烯酸烷基酯单体的涂料中，近来的关注聚焦于残留的未反应羟基化合物的浸出，例如，乙氧基化的壬基酚从光纤涂层浸出。乙氧基化的壬基酚和其他烷氧基化的醇在本文可称作多元醇。例如，欧盟近年来将乙氧基化的壬基酚视作需要给予关注的物质。乙氧基化的壬基酚是乙氧基化的壬基酚丙烯酸酯的起始材料，其广泛地用作光纤涂料中的稀释剂单体。标准商用乙氧基化的壬基酚丙烯酸酯单体通常包含大于或等于1重量％的未反应的乙氧基化的壬基酚。在由乙氧基化的壬基酚丙烯酸酯单体形成的光纤涂层中存在残留量的未反应的乙氧基化的壬基酚，并且易于发生从光纤涂层浸出。当发生浸出时，乙氧基化的壬基酚会分解形成壬基酚。出于环境角度，壬基酚是受管制物质，因为已知其对于海洋生物是有害的。目前欧盟法规规定乙氧基化的壬基酚的最大水平为0.1重量％。考虑到由包含烷氧基化的丙烯酸烷基酯单体的组合物形成的涂层的有利性质，会希望开发基于烷氧基化的丙烯酸烷基酯单体的涂料组合物，其含有减少量的未反应乙氧基化的壬基酚。
技术实现思路
本说明书提供了用于光纤的涂料组合物和涂层的经过处理的单体。涂料组合物可用于形成光纤带的初级涂层、次级涂层或涂层。涂料组合物可包含一种或多种单体、一种或多种低聚物、固化剂、以及一种或多种任选添加剂。本说明书认识到通常通过多元醇的丙烯酸化反应制备烷氧基化的丙烯酸烷基酯单体，以及常规来源的烷氧基化的丙烯酸烷基酯单体常常含有残留量的多元醇起始材料。当固化形成涂层时，残留的多元醇变得结合到涂层中，并且后续发生从涂层的释放。释放的多元醇后续可能分解成对应的非烷氧基化的多元醇，这对于环境可能存在威胁。本说明书的目标是防止或最小化从光纤涂层释放的环境有害组分(或其前体)的潜在性。本文所揭示的策略提供了衍生化方案，其将烷氧基化的丙烯酸烷基酯单体中的残留多元醇组分转化成衍生化形式，其是环境无害的和/或从光纤涂层释放的可能性较小。在衍生化方案中，用衍生化试剂处理烷氧基化的丙烯酸烷基酯单体，所述衍生化试剂与终端醇基团反应以提供衍生化化合物。在衍生化化合物中，终端醇被官能化成为不同基团。因而衍生化化合物不含终端醇基团，并且发生降解或以其他形式回复到对应的非烷氧基化醇或其他低级烷氧基化醇的可能性较小。在一个实施方式中，衍生化试剂包含异氰酸酯基团，以及衍生化方案涉及残留多元醇的终端羟基与异氰酸酯基团反应形成氨基甲酸酯连接键。衍生化试剂可包含一个或多个异氰酸酯基团。在一个实施方式中，衍生化试剂是二异氰酸酯化合物，并且二异氰酸酯化合物的每个异氰酸酯基团分别与等量的多元醇反应。可以在涂料配制过程的各个阶段进行衍生化反应。优选地，在涂料组合物固化之前用衍生化试剂进行处理。用衍生化试剂处理烷氧基化的丙烯酸烷基酯单体可仅与烷氧基化的丙烯酸烷基酯单体发生或者与涂料组合物的一种或多种其他组分结合发生。在一个实施方式中，用衍生化试剂处理烷氧基化的丙烯酸烷基酯单体，从而在单体与其他组分结合形成涂料组合物之前，使得残留多元醇发生衍生化。在另一个实施方式中，未处理的烷氧基化的丙烯酸烷基酯单体与低聚物结合，并且在添加涂料组合物的其他组分之前用衍生化试剂处理该组合。在另一个实施方式中，未处理的烷氧基化的丙烯酸烷基酯单体与涂料组合物的所有其他组分结合，并且之后用衍生化试剂处理涂料组合物。在一个实施方式中，在结合到涂料组合物之前，用衍生化试剂处理烷氧基化的丙烯酸烷基酯单体，所述衍生化试剂的量足以使得烷氧基化的丙烯酸酯单体的残留多元醇浓度降低至小于1.0重量％、或者小于0.5重量％、或者小于0.25重量％、或者本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种涂料组合物，其包含：具有如下化学式的丙烯酸酯单体

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.04 US 62/007,4481.一种涂料组合物，其包含：具有如下化学式的丙烯酸酯单体以及具有如下化学式的衍生化化合物其中，n是整数，R1是H、烷基基团、芳族基团或烷基取代的芳族基团，R2是亚烷基基团，R3是H或烷基基团，以及R4不是H。2.如权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，R1是烷基基团，以及R2是线性亚烷基基团。3.如权利要求1或2所述的涂料组合物，其特征在于，R3是H或甲基基团。4.如权利要求1或2所述的涂料组合物，其特征在于，R1是C4或者更高级的烷基基团。5.如权利要求1-4中任一项所述的涂料组合物，其特征在于，R2是亚甲基、亚乙基或者亚丙基，以及R3是H。6.如权利要求5所述的涂料组合物，其特征在于，R1包括芳族基团。7.如权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，R1是壬基取代的苯基，R2是亚乙基，以及R3是H。8.如权利要求1-7中任一项所述的涂料组合物，其特征在于，n是1-10。9.如权利要求1-7中任一项所述的涂料组合物，其特征在于，n是3-8。10.如权利要求1-9中任一项所述的涂料组合物，其特征在于，所述衍生化化合物是以及R5是有机基团。11.如权利要求10所述的涂料组合物，其特征在于，R5包括异氰酸酯基团。12.如权利要求10所述的涂料组合物，其特征在于，所述衍生化化合物是以及R6是有机基团。13.如权利要求12所述的涂料组合物，其特征在于，R6是14.如权利要求12或13所述的涂料组合物，其特征在于，所述涂料组合物基本不含未反应的异氰酸酯基团。15.如前述任一项权利要求所述的涂料组合物，所述涂料组合物还包括固化剂。16.如前述任一项权利要求所述的涂料组合物，所述涂料组合物还包括光引发剂。17.如前述任一项权利要求所述的涂料组合物，所述涂料组合物还包括低聚物。18.如权利要求17所述的涂料组合物，其特征在于，所述低聚物包括两个或更多个丙烯酸酯基团。19.如权利要求17或18所述的涂料组合物，其特征在于，所述低聚物包括多元醇嵌段。20.如权利要求19所述的涂料组合物，其特征在于，所述低聚物具有如下化学式以及R7是有机基团，R8是有机基团，以及R9是氢或者烷基基团。21.如权利要求17-20中任一项所述的涂料组合物，所述涂料组合物包括具有如下化学式的衍生化化合物：其中，R10是H、烷基基团、芳族基团、或者烷基取代的芳族基团，R7是亚烷基基团，R11不是H，以及R10、R7和R11中的至少一个分别不同于R1、R2和R4。22.如权利要求21所述的涂料组合物，其特征在于，R11是如下基团：以及R12是有机基团。23.如前述任一项权利要求所述的涂料组合物，所述涂料组合物还包括具有如下化学式的多元醇：24.如权利要求23所述的涂料组合物，其特征在于，所述多元醇的浓度小于0.10重量％。25.如权利要求24所述的涂料组合物，所述涂料组合物还包括低聚物和光引发剂。26.涂料组合物的固化产物，所述涂料组合物包含：具有如下化学式的丙烯酸酯单体以及具有如下化学式的衍生化化合物其中，n是整数，R1是H、烷基基团、芳族基团或烷基取代的芳族基团，R2是亚烷基基团，R3是H或烷基基团，以及R4不是H。27.如权利要求26所述的固化产物，其特征在于，所述固化产物还包括具有如下化学式的多元醇化合物28.如权利要求27所述的固化产物，其特征在于，所述固化产物中所述多元醇化合物的浓度小于0.15重量％。29.如权利要求27所述的固化产物，其特征在于，所述固化产物中所述多元醇化合物的浓度小于0.10重量％。30.如权利要求27所述的固化产物，其特征在于，所述固化产物中所述多元醇化合物的浓度小于0.05重量％。31.如权利要求27-30中任一项所述的固化产物，其特征在于，R1是壬基取代的苯基，R2是亚乙基，以及R3是H。32.如权利要求31所述的固化产物，其特征在于，所述衍生化化合物包括氨基甲酸酯连接键。33.一种包括玻璃和涂层的纤维，所述涂层包括涂料组合物的固化产物，所述涂料组合物包括：具有如下化学式的丙烯酸酯单体以及具有如下化学式的衍生化化合物其中，n是整数，R1是H、烷基基团、芳族基团或烷基取代的芳族基团，R2是亚烷基基团，R3是H或烷基基团，以及R4不是H。34.如权利要求33所述的纤维，其特征在于，所述纤维还包括具有如下化学式的多元醇化合物35.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·W·博特略，R·坦登，
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