一种超低玻璃化温度有机硅特种光纤内层涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种超低玻璃化温度有机硅特种光纤内层涂料及其制备方法；本发明专利技术涂料是预聚物结构引入苯基有机硅，提升了涂料的折射率及抗老化性能；引入了界面活化树脂提升了光纤的机械强度及长期可靠性。按重量百分比计，涂料各组分的含量为：有机硅预聚物40‑80％、助剂0.1‑10％、光引发剂2‑10％、低温活性单体10‑50％、界面活化树脂0.5‑10％，各组分之和满足100％。本发明专利技术所述该内层涂料具有玻璃化温度低，固化后折射率高，对光纤的附着力较好，耐老化性能好、耐高低温冲击等特点，可以在LED紫外灯或传统紫外灯的辐射下固化成型。

【技术实现步骤摘要】
一种超低玻璃化温度有机硅特种光纤内层涂料及其制备方法
本专利技术涉及光纤及光纤涂层
，具体地说是一种超低玻璃化温度有机硅特种光纤内层涂料及其制备方法。
技术介绍
特种光纤是指区别于传统单多模通信光纤的一类光纤，根据应用领域可以细分到非常多的品种，如保偏光纤、保圆光纤、大芯径光纤、抗辐射光纤等。这些特种光纤具有价格高、制造技术难度高、应用领域窄、对光纤的性能要求很高、但需求量又相对较小等特点。在制造这些光纤的过程中均需要使用特种光纤涂料。特种光纤主要由三部分组成，核心是包层，由光纤预制棒拉制而成，包层外面是内层涂料，最外面是外层涂料。光纤涂料直接涂覆于光纤包层表面，保护其免受环境、外力等影响，使光纤强度增加，提高抗微弯性能。由于该特种光纤涂料性能要求高，研发过程又必须要光纤厂的密切配合，所以开发难度较大；而且特种光纤主要应用于军工、惯性导航、高端光纤传感、医疗器械等高新
，这方面涉及到一些敏感信息，文献或专利对特种光纤涂料的报道较少，多数是直接报道成品特种光纤。随着技术的发展，特种光纤制备的光器件小体积化、使用温度环境极端化是一个重要的发展方向。最开始的光纤直径250微米，发展到165微米，135微米，125微米，甚至110微米的光纤，使用温度也从-30℃～60℃逐渐提高到-45℃～80℃，甚至-55℃～150℃。随着光纤逐渐变细，使用温度要求也越来越宽，对光纤涂料的要求也越来越高，使用现有的光纤涂料制备成细径光纤后展现出光学性能下降(如衰减、串音等)、动态疲劳参数Nd值下降等问题，使光纤的整体性能下降明显。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足而提供一种超低玻璃化温度有机硅特种光纤内层涂料及其制备方法。该内层涂料具有玻璃化温度低、固化后折射率高、对光纤的附着力较好、耐老化性能好、耐高低温冲击等优势，可以在LED紫外灯或传统紫外灯的辐射下固化成型。为特种光纤提供极佳的保护，满足特种光纤行业的快速发展需求。本专利技术第一方面保护一种超低玻璃化温度有机硅特种光纤内层涂料，包括下述重量百分比的组分：有机硅预聚物40-80％、助剂0.1-10％、光引发剂2-10％、低温活性单体10-50％、界面活化树脂0.5-10％，各组分之和满足100％。所述有机硅预聚物由以下方法制备获得：S1、将苯基含氢硅油与羟基-烯丙基化合物反应制备羟基改性的苯基有机硅，其中，苯基含氢硅油与羟基-烯丙基化合物的摩尔比为1:2～1:2.2；S2、将步骤S1获得的苯基有机硅与大分子多元醇混合均匀后，使用二异氰酸酯扩链制备得到有机硅扩链多元醇(-OH：-NCO的摩尔比为2:1)；S3、将丙烯酸羟基酯与二异氰酸酯反应得到丙烯酸酯半封端产物，其中，丙烯酸羟基酯与二异氰酸酯的摩尔比为1:1；S4、将步骤S1获得的苯基有机硅单独添加至步骤S3制备的丙烯酸酯半封端产物(-OH：-NCO的摩尔比为1:1)中，或将步骤S1获得的苯基有机硅、步骤S2获得的有机硅扩链多元醇与大分子多元醇混合后添加至步骤S3制备的丙烯酸酯半封端产物(-OH：-NCO的摩尔比为1:1)中，再加入催化剂二月桂酸二丁基锡(0.02％-0.1％)、阻聚剂对甲氧基苯酚(0.01％-0.1％)，保持60-90℃反应1-8h，得到所述的有机硅预聚物；其中，大分子多元醇的质量分数小于50％。具体地，步骤S1，是将苯基含氢硅油与10-300ppm的铂催化剂混合均匀后升温至80-150℃，然后滴加羟基-烯丙基化合物，维持80-150℃反应3-10h得到羟基改性的苯基有机硅；其中，苯基含氢硅油与羟基-烯丙基化合物的摩尔比为1:2～1:2.2；下述为该步骤的化学反应式：其中R1＝-CH3或x与y不限比例；优选地，所述苯基含氢硅油是端含氢的苯基有机硅，苯基可以是主链硅原子上的单取代或双取代，苯基含量为3-30％，数均分子量为500到4000之间。优选地，所述羟基-烯丙基化合物是带烯丙基小分子醇或单烯丙基封端的聚醚。所述带烯丙基小分子醇包括但不限于烯丙醇、乙二醇单烯丙基醚、丙二醇单烯丙基醚，丁二醇单烯丙基醚中的一种或几种；所述单烯丙基封端的聚醚可以是由环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、四氢呋喃、甲基四氢呋喃单独或任意比例开环聚合而成的聚醚多元醇经烯丙基醚单封端制备而成，数均分子量500到4000之间。优选地，所述铂催化剂是氯铂酸、铂碳催化剂或商业铂催化剂。更优选的是上海中子星化工科技有限公司生产的KP33铂催化剂。铂催化剂的添加量为10-300ppm。具体地，步骤S2，为了提高低温性能及对基材的附着力，是将羟基改性苯基有机硅与大分子多元醇混合均匀后，加入二异氰酸酯与催化剂二月桂酸二丁基锡(0.02％-0.1％)，保持40-80℃反应2-8h，得到有机硅扩链多元醇。优选地，所述大分子多元醇是由环氧乙烷、环氧丙烷、环氧丁烷、四氢呋喃、甲基四氢呋喃中单独或任意比例合成的聚醚多元醇，聚己内酯多元醇，以上述聚醚多元醇作为起始剂合成的聚醚嵌段聚己内酯多元醇，端羟基聚丁二烯，烷羟基封端的聚二甲基硅氧烷，新戊二醇与四氢呋喃共聚二醇、聚三亚甲基醚二醇、UNIPOL-B系列液态聚酯多元醇的一种或多种任意比例的混合物。数均分子量为1000到6000之间，优选的是2000到4000之间。具体地，步骤S3，是将二异氰酸酯和催化剂二月桂酸二丁基锡(0.02％-0.1％)混合均匀后滴加丙烯酸羟基酯，保持40-60℃反应1-4h，得到丙烯酸酯半封端产物；其中，丙烯酸羟基酯与二异氰酸酯的摩尔比为1:1。优选地，所述二异氰酸酯是六亚甲基二异氰酸酯(HDI)，异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)，苯二亚甲基二异氰酸酯(XDI)中的一种或多种混合物，优选的是XDI，其具有较高的折射率和不黄变特性。所述丙烯酸羟基酯是丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟丙酯、丙烯酸己内酯的一种或多种任意比例的混合物。优选地，所述助剂包括流平剂、消泡剂、抗氧化剂、阻聚剂、抗静电剂，按重量百分比计，其组分含量为0-30％的流平剂、0-20％的消泡剂、25-85％的抗氧化剂、5-10％的阻聚剂、10-35％的抗静电剂。更进一步地，助剂中所述流平剂可以是非硅的聚丙烯酸酯及有机氟改性丙烯酸酯类中一种或多种按任意比例的混合物；可以选自BYK公司的BYK-352、BYK-358，迪高化学的TEGOFlow370等；助剂中所述消泡剂是聚丙烯酸酯类的非硅消泡剂或有机硅消泡剂中一种或多种按任意比例的混合物。可以选自市售的BKY公司的BKY-054、BYK-088、BYK-1790，巴斯夫公司的EFKA-2020、EFKA-2022、EFKA-2008，海明斯德谦的Defom3100及其他公司提供的可以适用于UV体系的消泡剂；助剂中所述抗氧化剂的作用是提高涂料的耐老化性能，可以选自CHINOXGM，其结构如下式所示：该抗氧剂与无反应活性的抗氧剂不同，其拥有活性反应的丙烯酸酯基团，可以参与固化反应，永久的固定在涂料内部，减少抗氧剂的迁移，提高抗氧化效果。助剂中所述阻聚剂的作用是提高涂料的储存稳定性，可以选自对苯二酚、苯醌、特丁基对苯二酚、特丁基邻苯二酚、甲基对苯二酚、2，6-二叔丁基-4-甲基苯酚(BHT)、对甲氧基苯酚(MEHQ)中的一种或几种任意比例的混合物。助剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超低玻璃化温度有机硅特种光纤内层涂料，其特征在于，包括下述重量百分比的组分：有机硅预聚物40‑80％、助剂0.1‑10％、光引发剂2‑10％、低温活性单体10‑50％、界面活化树脂0.5‑10％，各组分之和满足100％。

【技术特征摘要】
1.一种超低玻璃化温度有机硅特种光纤内层涂料，其特征在于，包括下述重量百分比的组分：有机硅预聚物40-80％、助剂0.1-10％、光引发剂2-10％、低温活性单体10-50％、界面活化树脂0.5-10％，各组分之和满足100％。2.根据权利要求1所述一种超低玻璃化温度有机硅特种光纤内层涂料，其特征在于，所述有机硅预聚物由以下方法制备获得：S1、将苯基含氢硅油与羟基-烯丙基化合物反应制备羟基改性的苯基有机硅，其中，苯基含氢硅油与羟基-烯丙基化合物的摩尔比为1:2～1:2.2；S2、将步骤S1获得的苯基有机硅与大分子多元醇混合均匀后，使用二异氰酸酯扩链制备得到有机硅扩链多元醇，其中-OH：-NCO的摩尔比为2:1；S3、将丙烯酸羟基酯与二异氰酸酯反应得到丙烯酸酯半封端产物，其中，丙烯酸羟基酯与二异氰酸酯的摩尔比为1:1；S4、将步骤S1获得的苯基有机硅、步骤S2获得的有机硅扩链多元醇混匀后加入步骤S3获得的丙烯酸酯半封端产物中，其中，-OH：-NCO的摩尔比为1:1；再加入催化剂二月桂酸二丁基锡、阻聚剂对甲氧基苯酚，保持60-90℃反应1-8h，得到所述的有机硅预聚物。3.根据权利要求1所述一种超低玻璃化温度有机硅特种光纤内层涂料，其特征在于，所述有机硅预聚物由以下方法制备获得：S1、将苯基含氢硅油与羟基-烯丙基化合物反应制备羟基改性的苯基有机硅，其中，苯基含氢硅油与羟基-烯丙基化合物的摩尔比为1:2～1:2.2；S2、将丙烯酸羟基酯与二异氰酸酯反应得到丙烯酸酯半封端产物，其中，丙烯酸羟基酯与二异氰酸酯的摩尔比为1:1；S3、将步骤S1获得的苯基有机硅加入步骤S2获得的丙烯酸酯半封端产物中，其中，-OH：-NCO的摩尔比为1:1；再加入催化剂二月桂酸二丁基锡、阻聚剂对甲氧基苯酚，保持60-90℃反应1-8h，得到所述的有机硅预聚物。4.根据权利要求1所述一种超低玻璃化温度有机硅特种光纤内层涂料，其特征在于，所述界面活化树脂有以下A、B...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄星，余晓梦，皮亚斌，崔丽云，万欢，
申请(专利权)人：武汉长盈鑫科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42