用于光波导的涂料组合物和涂有它的光波导制造技术

本发明专利技术公开了一种用于涂覆光波导，更具体地说，光学纤维的组合物、以及由其涂覆的光学纤维。该涂料组合物是一种可辐射固化组合物，包括脂族环氧化物、氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物、阳离子光引发剂、自由基光引发剂、和反应性稀释剂。所述阳离子光引发剂作用于脂族环氧化物，而所述自由基光引发剂作用于氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物。所得固化涂层形成一种互穿聚合物网状结构。按照本发明专利技术的涂层性能，包括其玻璃化转变温度可通过调节以获得有利地适用作光学纤维主涂层和次涂层的涂层。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于涂覆玻璃表面的组合物，更具体地说，用于光波导如光学纤维的涂料组合物，该涂料组合物具有改进的机械性能和玻璃粘附性。光学纤维波导已涂有各种材料的塑料组合物以保护纤维和增加其拉伸强度。已经使用的涂覆材料包括聚偏二氟乙烯、聚甲基硅氧烷、聚酯、聚酰亚胺、聚酯酰亚胺、环氧化物和聚氨酯。例如，美国专利4099837公开了一种用于光学纤维波导的涂料组合物，该组合物通过混合某些环氧树脂并将该混合物与丙烯酸和/或甲基丙烯酸反应而制成。该混合物包含脂族型缩水甘油醚和芳族型缩水甘油醚，如1，4-丁二醇二缩水甘油醚与双酚A或取代，如卤代双酚A，如溴化双酚A的二缩水甘油醚的混合物。脂族二缩水甘油醚与芳族二缩水甘油醚的比例为0.4∶1.0(基于重量比)。环氧树脂混合物与丙烯酸和/或甲基丙烯酸根据当量，以0.5-1.0摩尔酸/环氧当量，优选0.8-0.95摩尔酸/当量进行反应。美国专利4311726公开了一种制造具有位于光导纤维上的环氧-丙烯酸酯型塑料层的光波导的方法。将可辐射硬化的预聚物组合物在纤维拉伸工艺之后立即施用到光导纤维上。该预聚物通过光化辐射而硬化，并包括丙烯酸和/或甲基丙烯酸的丙烯酸化羟基酯和环氧化物。美国专利5229433公开了一种用于涂覆玻璃表面的液体可辐射固化的涂料组合物。该涂料组合物包括56-89％重量的一种或多种视需要包含脲基的二烯属不饱和聚氨酯、3-30％重量的一种或多种烯属不饱和单体、0.5-8％重量的一种或多种光引发剂和0.05-6％重量的烷氧基硅烷。该烯属不饱和单体包括一种或多种包含羧基的烯属不饱和单体，视需要与其它的烯属不饱和单体一起，且烷氧基硅烷包含环氧化物基团。该涂料组合物用于涂覆光学玻璃纤维。美国专利5985952公开了一种用于涂覆光学纤维的可辐射固化的主涂料组合物，该光学纤维由具有第一端和第二端的组分、基于聚乙烯/丁烯结构的饱和脂族主链、以及在所述组分第一端的至少一种环氧化物基团和在第二端的至少一种反应性官能团组成。所述组合物还包含丙烯酸酯单体的混合物，其中之一是单官能的且之一是至少双官能的。该专利还提出与脂族主链/环氧化物部分结合使用乙烯基醚单体以形成IPN。在常规涂料组合物不适合大多数场合的情况下，需要能够调节涂料配方的性能以提高应力松弛性能并仍保持良好的机械特性和玻璃粘附性。因此，本专利技术的一个目的是提供一种用于光学纤维的新的涂料组合物，这样可惊人地调节固化涂层的特性以获得所需的光学纤维涂层规格或多种规格。本专利技术的另一目的是提供涂有按照本专利技术的涂料组合物的光学纤维。这些目的和其它目的通过提供一种用于涂覆光学纤维的液体可辐射固化的组合物、以及一种涂有它的光学纤维而实现。该涂料组合物包括脂族环氧化物、氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物、阳离子光引发剂、自由基光引发剂、和反应性稀释剂。阳离子光引发剂在该组合物中的存在量能够有效地引发脂族环氧化物的聚合反应，而且自由基光引发剂在该组合物中的存在量能够有效地引发氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯低聚物的聚合反应。本专利技术提供了一种改进的光学纤维涂料组合物，该组合物通过调节其组分的分子量和多分散性来满足特定的用于主和次涂层两者的光学纤维涂层规格。本领域熟练技术人员容易认识，按照本专利技术的涂料组合物的性能还可通过控制固化条件，如温度、以及固化环境中存在的氧含量而调节。按照本专利技术的组合物包括脂族环氧化物、氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物、反应性稀释剂、和适用于脂族环氧化物和氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物的光引发剂。不愿受理论局限，据信按照本专利技术的组合物形成了一种互穿聚合物网状结构。在任何情况下，该光固化组合物尽管较硬，具有一定的聚合物链间柔韧性，因此能够有利地通过调节来满足涂层的所需特性或多种特性。同样在不愿受理论局限的情况下，据信脂族环氧化物在阳离子光引发剂的影响下聚合。另外，氨基甲酸乙酯丙烯酸酯在自由基光引发剂的影响下聚合，其中某些与反应性稀释剂共聚。但在脂族环氧化物与氨基甲酸乙酯丙烯酸酯之间没有或基本上没有共聚反应。按照本专利技术的涂料组合物可有利地用于光学纤维的主和次涂层两者。本文所用的术语“主涂层”定义为直接接触光学纤维的玻璃部分的涂层。主涂层应该在室温下为液体。主涂层还应该具有适用于高速处理的粘度，而且主涂层应该具有高固化速度。主涂层应该具有与玻璃的良好粘附性以防涂层从光学纤维的玻璃部分过早脱层。主涂层应该在较低温度下具有低模量以使因光学纤维自身上的小应力而微弯变细的作用最小化。主涂层应该具有足够高的折射指数以保证由玻璃核逃脱的不定信号折射回到光学纤维的核。本文所用的术语“次涂层”定义为覆盖光学纤维上的主涂层的涂层。次涂层应该具有足够的模量以产生耐冲击性和提供保护隔绝层，并赋予光学纤维以拉伸强度。次涂层应该具有在宽温度范围内的小物理变化，对水和溶剂吸收的良好耐性并具有良好的颜色稳定性。主和次涂层两者都应该具有良好的粘附性，但仍然是可剥离的，例如用于现场接合、等。如果用作主涂层，按照本专利技术的固化涂层优选具有约-60℃至约0℃，更优选约-50℃至约-30℃，最优选约-40℃的玻璃化转变温度(Tg)，以及约0.5-3.0MPa，更优选约1.0-2.0MPa，最优选约1.6MPa的低弹性模量。如果用作次涂层，按照本专利技术的固化涂层优选具有约40-100℃，更优选约50-80℃，最优选约75℃的Tg，以及约60-900MPa，更优选约500-900MPa，最优选约700MPa的低弹性模量。按照本专利技术的涂料组合物具有较窄范围的分子量(除非另有所指，本文表示的所有分子量为重均分子量)，如果该组合物用作主涂层，优选约100-25000，更优选约500-200000，最优选约10000。如果用作次涂层，分子量优选为约100-10000，更优选约5000-7000，最优选约5000。按照本专利技术的涂料组合物的多分散性优选约1.0-4.0，更优选约1.2-2.5，最优选约2.1。由按照本专利技术的涂料组合物制成的固化涂层具有良好的玻璃粘附性和良好的应力特性。本文所用的术语“脂族环氧化物”包括，例如环脂族环氧化物。适用于本专利技术的脂族环氧化物树脂具有至少一个环氧乙烷官能度；且优选最高3-4环氧化物官能度。脂族环氧化物的分子量优选约150-2000克/摩尔，更优选约150-1500克/摩尔，最优选约500克/摩尔。环氧化物可在分子内具有其它的官能度如羟基或乙烯基不饱和度。例如，脂族环氧化物可以是一种环脂族环氧化物，包括具有以下通式的3，4-环氧环己基甲基-3，4-环氧环己烷羧酸酯 其中R1-R18可以相同或不同，为氢原子或一般包含1-9个碳原子(含)，优选包含1-3个碳原子(含)的烷基，例如甲基、乙基、正丙基、正丁基、正己基、2-乙基己基、正辛基、正壬基和类似物。优选地，R1-R18各为氢原子。可用于本专利技术的以上结构式范围内的环脂族环氧化物包括以下非详尽的列举3，4-环氧环己基甲基-3，4-环氧环己烷羧酸酯、3，4-环氧-1-甲基环己基甲基-3，4-环氧-1-甲基环己烷羧酸酯、6-甲基-3，4-环氧环己基甲基-6-甲基-3，4-环氧环己烷羧酸酯、3，4-环氧-3-甲基环己基甲基-3，4-环氧-3-甲基环己烷羧酸酯、和3，4-环氧-5-甲基环己基甲基-3，4-环氧-5-甲基环己烷本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于涂覆光波导的液体可辐射固化的组合物，包含脂族环氧化物、氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物、阳离子光引发剂、自由基光引发剂、和反应性稀释剂，所述阳离子光引发剂在该组合物中的存在量能够有效地引发所述脂族环氧化物的聚合反应，且所述自由基光引发剂在该组合物中的存在量能够有效地引发所述氨基甲酸乙酯二丙烯酸酯低聚物的聚合反应。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：TW甘特，MB普维斯，IV库德亚夫，BJ欧沃顿，
申请(专利权)人：阿尔卡塔尔公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]