一种光纤环圈用粘合胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种光纤环圈用粘合胶及其制备方法，其特征是：该光纤环圈用粘合胶由35～60质量份柔性氨基树脂、35～60质量份柔性环氧基丙烯酸树脂、以及1～5质量份偶联剂改性导热无机纳米填料混合组成；本发明专利技术光纤环圈用粘合胶25℃时粘度为5000～5500cps，玻璃化转变温度为‑60～‑40℃，23℃下弹性模量为50～60MPa，固化收缩率为0.1～0.5%，热导率为0.8～1.2W/（m·K）；在50℃～90℃的条件下5～8小时能够完全固化。本发明专利技术光纤环圈用粘合胶高粘度、低玻璃化转变温度、高弹性模量、低固化收缩率、高热导率，且固化周期可调，适用于光学及其器件的粘合。

An adhesive adhesive for ring ring of fiber and its preparation method

The invention discloses a preparation method of fiber ring with adhesive and its preparation, which is characterized in that the adhesive is composed of 35 ~ 60 phr of flexible amino resin, 35 to 60 mass of flexible epoxy acrylic resin, and 1 to 5 mass coupling agent modified conductive inorganic nano filler mixed composition of the fiber ring with the invention of 25 DEG C; the adhesive fiber ring with a viscosity of 5000 ~ 5500cps, the glass transition temperature is 60 ~ 40 DEG, 23 DEG C elastic modulus is 50 ~ 60MPa, the curing shrinkage rate is 0.1 ~ 0.5%, the thermal conductivity is 0.8 ~ 1.2W/ (M - K) in 50; to 90 DEG C for 5 ~ 8 hours can be completely cured. The fiber ring of the invention has high viscosity, low glass transition temperature, high elastic modulus, low curing shrinkage rate and high thermal conductivity, and the curing cycle is adjustable, which is suitable for the adhesion of Optics and devices.

【技术实现步骤摘要】
一种光纤环圈用粘合胶及其制备方法
本专利技术属于光学及其器件用粘合胶及其制备，特别涉及一种光纤环圈用粘合胶及其制备方法。本专利技术提供一种高粘度、高弹性模量、低固化收缩率、高热导率，且固化周期可调的光纤环圈用粘合胶及其制备方法，本专利技术粘合胶特别适用作光学及其器件用粘合胶。
技术介绍
一种基于Sagnac效应的角速度光纤传感器——光纤陀螺，其中光纤环圈是光纤陀螺的重要组成部分之一，光纤环圈用粘合胶是用来制造该光纤环圈等光纤元器件的粘合胶。目前通常采用粘合剂封装和固定光纤环圈，使其与光纤陀螺骨架成为一个整体，以提高光纤环圈的热稳定性和抗震性，从而确保光纤陀螺的正常输出，同时提高光纤陀螺的精度。由于光纤本身对外加应力非常敏感，对于封装后的光纤环圈而言，当温度变化时，因光纤与粘合剂的热膨胀系数的不一致而产生应力，这将会影响光纤陀螺的精度和输出。关于光纤环圈粘合胶的研制，现有文献报道例如：美国EPOXYTechnology公司研制的EPO-TEK353ND(简称353ND胶)热固化胶，该胶为高温条件下研制的一种热固化环氧树脂胶，对多种溶剂和化学品都具有优异的抵抗性，但其固化周期较短，只有4个小时，混合后气泡多且难以消除，固化后收缩力太大会形成不可消除的内应力和极大的脆性，而不适用于易弯曲的光纤粘接(黄春娟·EPO-TEK353ND热固化胶在光纤耦合器制作中的应用[J]·自动驾驶仪与红外技术，2005，(4)：34-36)。孟照魁等在常温下研制出含乙烯基端基聚二甲基硅氧烷的硫化加成型硅橡胶，此胶虽减小应力对光纤的影响，但固化周期较短。(孟照魁，伊小素等·光纤陀螺线圈的涂胶工艺及其涂胶装置·中国，CN1597143A[P].2005-03-23)。张宝华等使用柔性链超支化固化剂和柔性链环氧树脂相结合，制备了一种光纤陀螺用的弹性粘合剂，此粘合剂具有长的固化周期，高弹性模量、良好韧性等，但是该胶的固化时间太长，需要80℃固化48小时，且热导率仅有0.2W/(m·K)。(张宝华，陈斌等·一种光纤陀螺用弹性粘合剂及其制备方法·中国CN102140324[A].2011-08-03)。因此，光纤环圈用粘合剂需要具备弹性模量大、蠕变小；粘结力强、固化收缩率0.1～0.5％；耐老化、温湿度抵抗性好，高热导率，热导率0.8～1.2W/(m·K)。此外，光纤环圈绕环的过程一般需要6小时，因此粘合剂的可操作固化周期时间可控制在5～8小时。且弹性模量大、蠕变小、粘结力强等性能能降低在温度变化时光纤环圈受应力的影响。而现有技术尚不能满足上述性能要求。
技术实现思路
本专利技术的目的旨在克服上述现有技术中的不足，提供一种光纤环圈用粘合胶及其制备方法。从而提供一种高粘度、高弹性模量、低固化收缩率、高热导率，且固化周期可调的光纤环圈用粘合胶及其制备方法。本专利技术的内容是：一种光纤环圈用粘合胶，其特征是：该光纤环圈用粘合胶由35～60质量份柔性氨基树脂、35～60质量份柔性带环氧基丙烯酸树脂、以及1～5质量份偶联剂改性导热无机纳米填料混合组成；所述光纤环圈用粘合胶25℃时粘度为5000～5500cps，23℃下弹性模量为50～60MPa，固化收缩率为0.1～0.5％，热导率为0.8～1.2W/(m·K)；所述光纤环圈用粘合胶在50℃～90℃的条件下5～8小时能够完全固化；所述柔性氨基树脂是在四氢呋喃中，由三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(简称TMPTA)与一种或两种以上的二仲胺化合物反应而制得，其氨基基团官能度为6～9；所述二仲胺化合物是通式为R1-NH-R-NH-R2或的化合物中的任一种或两种以上的混合物，其中：R＝-(CH2)x-、X＝1～3，R1＝-(CH2)x1CH3，X1＝0～4，R2＝-(CH2)x2CH3，X2＝0～4，R3＝H/-(CH2)X3CH3，X3＝0～3，R4＝H/-(CH2)X4CH3，X4＝0～3，R5＝H/-(CH2)X5CH3，X5＝0～3，R6＝H/-(CH2)X6CH3，X6＝0～3；所述柔性带环氧基丙烯酸树脂，是由丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯作为单体，共聚合成得到玻璃化转变温度为-60～-40℃的柔性带环氧基丙烯酸树脂，该柔性带环氧基丙烯酸树脂是B-1型柔性带环氧基丙烯酸树脂(简称：B-1)、B-2型柔性带环氧基丙烯酸树脂(简称：B-2)或B-3型柔性带环氧基丙烯酸树脂(简称：B-3)，合成反应与化学结构式如下；B-1型柔性带环氧基丙烯酸树脂(简称：B-1)的合成反应与化学结构通式：结构通式中m1＝1～8，n1＝1～4；B-2型柔性带环氧基丙烯酸树脂(简称：B-2)的合成反应与化学结构通式：结构通式中m2＝1～8，n2＝1～4；B-3型柔性带环氧基丙烯酸树脂(简称：B-3)的合成反应与化学结构通式：结构通式中m3＝1～8；n3＝1～4；p＝1～8；所述偶联剂改性导热无机纳米填料是采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(简称KH560)等硅烷偶联剂对高热导率的无机纳米材料Al2O3、MgO、BeO、AlN、BN或SiC进行表面改性后的材料，其中：采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷(简称KH560)的偶联剂改性导热无机纳米填料是Al2O3/KH560、MgO/KH560、BeO/KH560、AIN/KH560、BN/KH560、SiC/KH560，与柔性带环氧基丙烯酸树脂发生共混，不参与体系反应。本专利技术的内容中：所述二仲胺化合物可以是N,N′-二甲基乙二胺、N,N′-二甲基丙二胺、哌嗪、1,2-二甲基哌嗪、以及2-甲基哌嗪中的任一种或两种以上的混合物。本专利技术的另一内容是：一种光纤环圈用粘合胶的制备方法，其特征是步骤为：(1)制备柔性氨基树脂：将二仲胺化合物与四氢呋喃按照摩尔比1:3～6取量、在反应器A中将二仲胺化合物溶解在四氢呋喃中，在氮气保护下，将三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(简称TMPTA)与四氢呋喃按照摩尔比1:1～8混合均匀后(快速)加入到反应器A中，混合均匀，反应器A中三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与二仲胺化合物的摩尔比为1:2～4，在温度30℃～40℃、氮气保护下反应24h，经蒸发除去四氢呋喃，余下物料再用乙醚洗涤2～5次，再在50℃～60℃真空为0.08～0.09MPa烘箱中干燥3h，得到柔性氨基树脂，该柔性氨基树脂的氨基基团官能度为6～9；所述二仲胺化合物是通式为R1-NH-R-NH-R2或的化合物中的任一种或两种以上的混合物，其中R＝-(CH2)x-、X＝1～3，R1＝-(CH2)x1CH3，X1＝0～4，R2＝-(CH2)x2CH3，X2＝0～4，R3＝H/-(CH2)X3CH3，X3＝0～3，R4＝H/-(CH2)X4CH3，X4＝0～3，R5＝H/-(CH2)X5CH3，X5＝0～3，R6＝H/-(CH2)X6CH3，X6＝0～3；(2)制备柔性带环氧基丙烯酸树脂：A、制备B-1型柔性带环氧基丙烯酸树脂：在反应器B中，加入质量比为丙烯酸-2-乙基己酯：甲基丙烯酸缩水甘油酯＝2～10:1的总质量为99～99.8质量份的丙烯酸-2-乙基己酯与甲基丙烯酸缩水甘油酯混合物，在有氮气保护的条件下，再加入0.2～1质量份自由基引发剂，在反应温度70～80℃下进行聚合反应3～5h，得到聚合物；将该聚合物本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光纤环圈用粘合胶，其特征是：该光纤环圈用粘合胶由35～60质量份柔性氨基树脂、35～60质量份柔性带环氧基丙烯酸树脂、以及1～5质量份偶联剂改性导热无机纳米填料混合组成；所述光纤环圈用粘合胶25℃时粘度为5000～5500cps，23℃下弹性模量为50～60MPa，固化收缩率为0.1～0.5％，热导率为0.8～1.2W/(m·K)；所述柔性氨基树脂是在四氢呋喃中，由三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与一种或两种以上的二仲胺化合物反应而制得，其氨基基团官能度为6～9；所述二仲胺化合物是通式为R1‑NH‑R‑NH‑R2或

【技术特征摘要】
1.一种光纤环圈用粘合胶，其特征是：该光纤环圈用粘合胶由35～60质量份柔性氨基树脂、35～60质量份柔性带环氧基丙烯酸树脂、以及1～5质量份偶联剂改性导热无机纳米填料混合组成；所述光纤环圈用粘合胶25℃时粘度为5000～5500cps，23℃下弹性模量为50～60MPa，固化收缩率为0.1～0.5％，热导率为0.8～1.2W/(m·K)；所述柔性氨基树脂是在四氢呋喃中，由三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与一种或两种以上的二仲胺化合物反应而制得，其氨基基团官能度为6～9；所述二仲胺化合物是通式为R1-NH-R-NH-R2或的化合物中的任一种或两种以上的混合物，其中：R＝-(CH2)x-、X＝1～3，R1＝-(CH2)x1CH3，X1＝0～4，R2＝-(CH2)x2CH3，X2＝0～4，R3＝H/-(CH2)X3CH3，X3＝0～3，R4＝H/-(CH2)X4CH3，X4＝0～3，R5＝H/-(CH2)X5CH3，X5＝0～3，R6＝H/-(CH2)X6CH3，X6＝0～3；所述柔性带环氧基丙烯酸树脂，是由丙烯酸-2-乙基己酯、丙烯酸丁酯和甲基丙烯酸缩水甘油酯作为单体，共聚合成得到玻璃化转变温度为-60～-40℃的柔性带环氧基丙烯酸树脂；所述偶联剂改性导热无机纳米填料是采用γ-缩水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷对无机纳米材料Al2O3、MgO、BeO、AlN、BN或SiC进行表面改性后的材料。2.按权利要求1所述的光纤环圈用粘合胶，其特征是：所述二仲胺化合物是N,N′-二甲基乙二胺、N,N′-二甲基丙二胺、哌嗪、1,2-二甲基哌嗪、以及2-甲基哌嗪中的任一种或两种以上的混合物。3.一种光纤环圈用粘合胶的制备方法，其特征是步骤为：(1)制备柔性氨基树脂：将二仲胺化合物与四氢呋喃按照摩尔比1:3～6取量、在反应器A中将二仲胺化合物溶解在四氢呋喃中，在氮气保护下，将三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与四氢呋喃按照摩尔比1:1～8混合均匀后加入到反应器A中，混合均匀，反应器A中三羟甲基丙烷三丙烯酸酯与二仲胺化合物的摩尔比为1:2～4，在温度30℃～40℃、氮气保护下反应24h，经蒸发除去四氢呋喃，余下物料再用乙醚洗涤2～5次，再在50℃～60℃真空为0.08～0.09MPa下烘箱中干燥3h，得到柔性氨基树脂；所述二仲胺化合物是通式为R1-NH-R-NH-R2或的化合物中的任一种或两种以上的混合物，其中R＝-(CH2)x-、X＝1～3，R1＝-(CH2)x1CH3，X1＝0～4，R2＝-(CH2)x2CH3，X2＝0～4，R3＝H/-(CH2)X3CH3，X3＝0～3，R4＝H/-(CH2)X4CH3，X4＝0～3，R5＝H/-(CH2)X5CH3，X5＝0～3，R6＝H/-(CH2)X6CH3，X6＝0～3；(2)制备柔性带环氧基丙烯酸树脂：A、制备B-1型柔性带环氧基丙烯酸树脂：在反应器B中，加入质量比为丙烯酸-2-乙基己酯：甲基丙烯酸缩水甘油酯＝2～10:1的总质量为99～99.8质量份的丙烯酸-2-乙基己酯与甲基丙烯酸缩水甘油酯混合物，在有氮气保护的条件下，再加入0.2～1质量份自由基引发剂，在反应温度70～80℃下进行聚合反应3～5h，得到聚合物；将该聚合物先用乙醇凝聚，再在50～70℃真空为0.08～...

【专利技术属性】
技术研发人员：余莉，王明，肖尧，蒋绍强，
申请(专利权)人：四川东材科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51