低密度可紫外线固化的光纤涂层，用其制造的光纤，和光纤的制造方法技术

本文公开了一种涂覆光纤的组合物，它包括密度小于1.0g/cm

Low density UV curable optical fiber coatings, optical fibers fabricated with them, and methods of manufacturing optical fibers

A composition for coating an optical fiber, comprising a density less than 1.0g/cm, is disclosed

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】低密度可紫外线固化的光纤涂层，用其制造的光纤，和光纤的制造方法相关申请的交叉参考本申请要求2014年11月18日提交的美国临时申请No.62/081393的优先权，其全部内容在本文中通过参考引入。
技术介绍
本专利技术的公开内容涉及低密度可紫外线(UV)固化的光纤涂层，用其制造的光纤，和该光纤的制造方法。对于某些类型的通信应用，例如要求水中浮力或水下传感或导航的那些应用来说，例如在水下传声、航海天线的拖拽式阵列中，或者在拴车(tetheredvehicle)(水下遥控深潜器，ROV)中,有时期望使用具有降低密度的光纤(即单位长度降低的重量)。它们也可辅助设计并构造浮力纤维光缆。另一应用可以是气载纤维光导导弹用纤维。一般地，期望降低各种应用中光纤的重量，以便减少其移动和运输所使用的能量。这包括例如在管道内安装吹气纤维用纤维，和在油井内的流体填充管道中所使用的纤维。进一步期望光纤涂层是可UV固化的，以便使用公知技术，促进光纤的制造。对于玻璃光纤来说，光导组件通常是陶瓷，例如氧化硅或掺杂氧化硅，其中氧化硅本身的密度为约2.2克/厘米3(g/cm3)。它显著大于水，水的密度为约1.0g/cm3(和当然，远重于空气)。迄今为止，大多数已知的可UV固化的光纤涂层的密度大于1.0g/cm3，即本身比水致密。对于可商购的UV可固化的聚氨酯丙烯酸酯光纤涂层来说，典型的主(内部)涂层的密度大于或等于1.05g/cm3，和典型的辅助(外部)涂层的密度大于或等于1.15g/cm3。一些公司已报道或者提供了具有降低密度的聚合物涂层的纤维，其中密度下降通过或者诱导泡沫体结构或者掺入中空微球到纤维涂层内来实现。然而，难以控制发泡工艺和所得泡沫体密度，且同时仍然实现几何形状(壁厚)的控制。在掺入和混合之后，微球可沉降(或漂浮)在液体涂料内，从而要求费力的再混合，以保持均匀度。微球有时称为微球体，它可以是玻璃类型或者聚合物类型。玻璃微球尤其可能非所需地磨蚀和因划伤而潜在地削弱玻璃纤维表面，若在聚合物涂层内与玻璃表面直接相邻地施加的话。另外，玻璃或聚合物微球也可产生非所需的微观弯曲，当包括在纤维涂层内时。和在其中微球掺入到外部涂层内或之上的情况下，它们倾向于降低外涂层的光滑度。这本身会增加摩擦阻力，当纤维被拖动通过或者空气或者诸如水之类的流体时，和这种拖动在某些应用中可能是非所需的。已知相对很少的可挤出的非发泡的热塑性材料的密度小于1.0g/cm3(例如，聚甲基戊烯和某些类型和聚烯烃的共聚物，如聚丙烯和聚乙烯)。然而，与涂布具有UV可固化树脂的纤维相比，难以挤出薄层的热塑性材料，因为热塑性材料通常具有较高的抗流动性；例如，与典型的可UV固化的光纤涂层的粘度(约4000厘泊)相比，典型的热塑性材料的熔体粘度高(大于100,000厘泊)。因此，使用低密度热塑性材料会限制可容易实现的涂布纤维的微小度(smallness)。另外，对于与玻璃表面直接相邻施加的光纤涂层情况来说，必须过滤涂料，以除去尺寸大于约1微米的磨蚀粒子，以便实现足够的纤维强度；对于具有高粘度的大多数可挤出热塑性材料的树脂来说，这种过滤是极端困难的。专利技术概述本文公开了用于涂布光纤的组合物，它包括密度小于1.0g/cm3的自由基可固化的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯官能化低聚物；光引发剂；和任选地各自密度小于1.0g/cm3的一种或多种自由基可固化的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯稀释剂单体；其中该涂料组合物布置在光纤上并固化；其中固化的涂层的密度小于1.0g/cm3；和其中该组合物的平均官能度大于1。本文公开了一种方法，该方法包括在光纤上布置密度小于1.0g/cm3的自由基可固化的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯官能化低聚物；光引发剂；和任选地，各自密度小于1.0g/cm3的一种或多种自由基可固化的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯稀释剂单体；其中该涂料组合物布置在光纤上并固化；和其中该组合物的平均官能度大于1；和使用紫外线，固化该组合物，生产小于1.0g/cm3的涂层。本文进一步公开了一种含固化涂料组合物的光纤。本文还公开了通过前述方法制造的光纤。附图简述图1是一些涂料组合物的粘度/温度的图表。详细说明本文公开了一种光纤，其具有在光纤上布置的低密度涂层。该涂层可以是单层涂层或者可以是双层涂层部分。在优选的应用中，光纤具有在其上布置的双层涂层(低密度涂层和辅助涂层)。该低密度底漆涂层(下文底漆涂层)是由液体密度显著小于1.0g/cm3的烃-基(甲基)丙烯酸酯(即丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯)低聚物(尤其例如，聚丁二烯-基树脂)制造的紫外线-可固化的内层(它位于玻璃表面，即玻璃覆层，和辅助涂层之间)。烃-基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯低聚物与一种或多种生成自由基的光引发剂和任选地其他组分(例如，低密度稀释剂单体，以及粘合促进剂和/或抗氧剂)混合。主涂层和/或辅助涂层没有低密度填料粒子，例如中空微球。主涂层和/或辅助涂层也没有发泡。在主涂层的制造中没有使用发泡剂。主涂层具有其他性能特性，如粘度，折射率，固化速度，对玻璃的粘合性，模量和其他机械性能，如弹性，强度和伸长率的所需平衡。作为优选的选项，在主涂层上布置促进实现光纤目标密度值的较硬的辅助涂层(它可形成光纤的外层)。辅助涂层也优选紫外线固化，但热塑性外涂层可任选地在主涂层之上使用。本文公开了用于主涂层的涂料组合物，它在室温下的粘度范围为1000至70,000厘泊(cP)，优选2000至10,000cP，和更优选3000至5000cP，且密度小于1.0g/cm3(液态和固化状态二者中)，当在室温(约23℃)下测量时。该涂料组合物包括(液态下)密度小于1gm/cm3且其成分不具有低闪点(即，它们不是过分挥发性的或者可燃的)的烃丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯低聚物(尤其例如，聚丁二烯-基树脂)。混合丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯低聚物与一种或多种生成自由基的光引发剂和任选地其他组分(例如，低密度稀释剂单体和/或低聚物，以及粘合促进剂和/或抗氧剂)。取决于低聚物的粘度和所需的涂层性能，可通过共混丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯低聚物和在自由基聚合反应中可与该丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯低聚物共聚的其他丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯稀释剂单体或低聚物(下文稀释剂物种)，微调该配方。此处“(甲基)丙烯酸酯”是指或者丙烯酸酯或者甲基丙烯酸酯官能度。(甲基)丙烯酸酯具有式(A)中所示的结构。其中在式(A)中，R5是H或C2-10烷基，和R4代表丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯基团连接到其上的低聚物，其中包括低密度低聚物主链和任何间隔连接或桥连基团(可包括例如氨基甲酸酯，环氧基，烷基，羟烷基，碳酸酯，酯，或其组合)。在例举的实施方案中，R5是氢或甲基。基于较高固化速度和较低密度的倾向，与甲基丙烯酸酯官能单体和低聚物相比，优选丙烯酸酯官能单体和低聚物。基于丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯反应性基团的结合摩尔量，应当优选使用摩尔分数小于0.5的甲基丙烯酸酯官能度。丙烯酸酯官能单体和低聚物通常具有大于或等于1和优选1至2的官能度。丙烯酸酯化或甲基丙烯酸酯化低聚物优选是密度小于1.0g/cm3和其中该低聚物的主要部分在性质上是脂族烃，即主要包括碳和氢原子的那些。这些低聚物可选自聚氨酯(甲基)丙烯酸酯，环氧基(甲基)丙烯酸酯，聚丁本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于涂覆光纤的组合物，它包括：密度小于1.0g/cm

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.11.18 US 62/081,3931.一种用于涂覆光纤的组合物，它包括：密度小于1.0g/cm3的可自由基固化的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯官能化低聚物；其中该丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯官能化的低聚物的官能度大于或等于1；光引发剂；和任选地，密度小于1.0g/cm3的可自由基固化的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯稀释剂单体；其中该涂料组合物布置在光纤上并固化；其中固化的涂层的密度小于1.0g/cm3；和其中该组合物的平均官能度大于1。2.权利要求1的组合物，其中该组合物的折射率大于氧化硅，和当在室温下测量时的粘度为1000至100,000厘泊。3.权利要求1的组合物，其中可自由基固化的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯官能化低聚物包括聚氨酯(甲基)丙烯酸酯，环氧基(甲基)丙烯酸酯，聚丁二烯(甲基)丙烯酸酯，聚丁二烯聚氨酯(甲基)丙烯酸酯，聚丁二烯环氧基(甲基)丙烯酸酯，聚异戊二烯(甲基)丙烯酸酯，聚异戊二烯聚氨酯(甲基)丙烯酸酯，聚异戊二烯环氧基(甲基)丙烯酸酯，烃(甲基)丙烯酸酯，烃聚氨酯(甲基)丙烯酸酯，烃环氧基(甲基)丙烯酸酯，疏水(甲基)丙烯酸酯，疏水聚氨酯(甲基)丙烯酸酯，疏水环氧(甲基)酸酯，戊二烯(甲基)丙烯酸酯，戊二烯聚氨酯(甲基)丙烯酸酯，戊二烯环氧基(甲基)丙烯酸酯，或其组合。4.权利要求1的组合物，其中可自由基固化的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯官能化低聚物包括含聚丁二烯，取代聚丁二烯，聚异戊二烯，聚戊二烯，聚环戊二烯，前述二烯烃低聚物的氢化变体，聚异丁烯或其组合的主链。5.权利要求1的组合物，其中可自由基固化的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯官能化低聚物包括化学式(1)-(10)的结构中的至少一个：其中在式(1)-(10)中，R含有用以下式(11)-(13)表示的结构：其中R1和R2独立地为C2-10烷基，支化烷基，脂环族基团，芳基，其中一个或多个碳原子被...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·伯格斯，A·霍堪森，A·A·斯托罗夫，D·A·斯莫夫，J·乌贝尔，
申请(专利权)人：OFS菲特尔有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US