一种低折射率光纤涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种低折射率光纤涂料及其制备方法。所述光纤涂料的原料包括氟化丙烯酸树脂，1H,1H,11H‑全氟十一烷基丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，光敏引发剂1～3份，巯丙基三甲氧基硅烷，磷基聚氨酯丙烯酸酯，三甲氧基丙基硅烷丙烯酸酯。有益效果：(1)制备了磷基聚氨酯丙烯酸酯，抑制含氟烷基的移动，减少涂层内外折射率的差异，增加涂层的韧性，增加涂层的阻燃性；(2)以基于2‑羟基‑2‑甲基‑1‑苯基‑1‑丙酮的大分子光敏引发剂，增加相容性的同时，抑制迁移和挥发行为，增加固化的均匀性；(3)涂料中各相相容性好，抑制了多相混合后折射率的升高。

【技术实现步骤摘要】
一种低折射率光纤涂料及其制备方法
本专利技术涉及光纤涂料
，具体为一种低折射率光纤涂料及其制备方法。
技术介绍
光纤是一种由玻璃制成的光传导材料，但是其具有脆性，极易折断；且光纤因表面附着污染物会影响信号的传输，因此需要涂层进行对其进行保护。涂层所用的涂料对光纤的力学强度及传输性能具有十分重要的影响。目前低折射率、柔韧性好的涂料中，光固化的是涂料由于环保无污染、固化速度快、粘度适中得到了广泛应用。低折射光固化涂料中，目前市场已经在商业化的丙烯酸涂料的折射率高于石英玻璃,或略低于石英玻璃的折射率,在实际使用中,能量光纤在传输能量时,部分包层能量外泄到内涂层里,导致涂层失效,最终光纤失效，可以通过替换氟原子降低涂料折射率，解决该问题，但是由于含氟烷基容易移动，所以使得涂料表面含氟较多，内部氟含量较少，从而导致折射率分布不均匀，影响透射光，透射光在不同折射率相交界面产生折射和散射，增加光损耗，影响光传输。且当氟化单体含量过高时，会影响氟化单体与聚氨酯的相容性，产生微相分离，从而增加折射率。另外，由于相容性问题，光纤涂料中极少添加阻燃剂，使得光纤涂料不具有阻燃性。综上所述，制备具有阻燃性、相容性好的一种低折射率光纤涂料具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种低折射率光纤涂料及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：一种低折射率光纤涂料，所述光纤涂料的原料包括以下成分：按重量计，氟化丙烯酸树脂50～60份，1H,1H,11H-全氟十一烷基丙烯酸酯20～30份，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯5～18份，光敏引发剂1～3份，巯丙基三甲氧基硅烷2～3份，磷基聚氨酯丙烯酸酯8～12份，三甲氧基丙基硅烷丙烯酸酯0.5～1份。较为优化地，所述磷基聚氨酯丙烯酸酯的原料包括以下组分：按重量计，乙二醇10～25份、六亚甲基二异氰酸酯22～35份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯10～20份、磷基三唑化合物2～5份。较为优化地，所述磷基三唑化合物的原料包括以下组分：按重量计，2-氯-5,5-二甲基-1,3,2-二氧杂磷杂环丁烷-2-氧化物18～20份、3-氨基-1,2,4-三唑8～10份、三乙胺0.01～0.05份。较为优化地，所述光敏引发剂是基于2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的大分子光敏引发剂。较为优化地，所述氟化丙烯酸酯由1H,1H,11H-全氟十一烷基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯在引发剂下聚合制备的。较为优化地，一种低折射率光纤涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：S1：光敏引发剂的制备：将2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮溶于丙酮中，得到溶液A，备用；将甲苯-2,4-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯三聚体和催化剂依次加入至反应釜中，缓慢加入溶液A，升温至60℃反应一段时间；滴加三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，设置温度为70℃继续反应，当-NCO含量低于0.3％时停止反应，得到光敏引发剂；S2：磷基聚氨酯丙烯酸酯的制备：(1)将2-氯-5,5-二甲基-1,3,2-二氧杂磷杂环丁烷-2-氧化物溶解在溶剂中，得到溶液B，备用；将3-氨基-1,2,4-三唑、三乙胺依次加入反应釜中，滴加溶液B，设置反应温度为80～85℃反应一段时间，得到磷基三唑化合物，备用；(2)将乙二醇加入至反应釜中，加入催化剂和六亚甲基二异氰酸酯，保持反应体系为50～55℃，当反应中-NCO到达理论值后，加入磷基三唑化合物，升温至70～80℃反应一段时间，加入三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和催化剂，继续反应，当游离的-NCO含量低于0.3％时停止反应，得到磷基聚氨酯丙烯酸酯；S3：光纤涂料的制备：称取氟化丙烯酸树脂，1H,1H,11H-全氟十一烷基丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，巯丙基三甲氧基硅烷，磷基聚氨酯丙烯酸酯，三甲氧基丙基硅烷丙烯酸酯依次加入反应釜中，搅拌均匀；加入光敏引发剂搅拌均匀，得到光纤涂料。较为优化地，步骤S1的具体步骤为：将2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮溶于丙酮中，得到溶液A，备用；将甲苯-2,4-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯三聚体和催化剂依次加入至反应釜中，设置搅拌速度为200～500rmp混合均匀，设置温度为35～40℃，缓慢加入溶液A，升温至60℃反应3～4小时；将三羟甲基丙烷三丙烯酸酯在1小时内滴加完毕，设置温度为70℃继续反应2～4小时，当-NCO含量低于0.3％时停止反应，混合物溶于石油醚，洗涤萃取，用无水硫酸钠干燥，旋转蒸发，得到光敏引发剂。较为优化地，步骤S2的具体步骤为：(1)将2-氯-5,5-二甲基-1,3,2-二氧杂磷杂环丁烷-2-氧化物溶解在乙腈中，得到溶液B，备用；将3-氨基-1,2,4-三唑、三乙胺和乙腈依次加入反应釜中，设置搅拌速度为200～500rmp，滴加溶液B，滴加结束后，设置反应温度为80～85℃，反应10～12小时，洗涤过滤干燥，得到磷基三唑化合物，备用；(2)将乙二醇加入至反应釜中，设置温度为120℃减压脱水2小时，降温至50～60℃，加入催化剂和六亚甲基二异氰酸酯，保持反应体系为50～55℃，当反应中-NCO到达理论值后，加入磷基三唑化合物，升温至70～80℃反应1～2小时，加入三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和催化剂，继续反应2～4小时，当游离的-NCO含量低于0.3％时停止反应，得到磷基聚氨酯丙烯酸酯。较为优化地，步骤S3的具体步骤为：称取氟化丙烯酸树脂，1H,1H,11H-全氟十一烷基丙烯酸酯，三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，巯丙基三甲氧基硅烷，磷基聚氨酯丙烯酸酯，三甲氧基丙基硅烷丙烯酸酯依次加入反应釜中，设置搅拌速度为500～800rmp，升温至80～85℃，搅拌30～60分钟；降温至40～50℃，加入光敏引发剂继续搅拌20～30分钟，降温脱气，得到光纤涂料。较为优化地，步骤S2的(2)中，反应中-NCO到达的理论值为10％～13％。本技术方案中，以氟化丙烯酸树脂为主体，以磷基聚氨酯丙烯酸酯副体，以1H,1H,11H-全氟十一烷基丙烯酸酯为含氟单体，以巯丙基三甲氧基硅烷为硅烷偶联剂，以制备的基于2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的大分子引发剂为光敏引发剂，以三甲氧基丙基硅烷丙烯酸酯为相容剂，制备了光纤涂料，所制备的光纤涂料，具有较低的折射率，低至为1.376；具有较好的疏水性为95～100°，具有较好的阻燃性，极氧指数可以达到31％。首先，低折射率和低光损耗通常是通过氟原子取代氢原子，避免O-H和N-H的结合。因此，在本方案的配方中以1H,1H,11H-全氟十一烷基丙烯酸酯和三羟甲基丙烷三丙烯酸酯在引发剂下聚合制备的氟化丙烯酸酯为主体，同时以1H,1H,11H-全氟十一烷基丙烯酸酯作为含氟单体，奠定光纤涂料低折射率的基石。但是由于含氟烷基容易移动，所以使得涂料表面含氟较多，内部氟含量较少，从而导致折射率分布不均匀，影响透射光，透射光在不同折射率相交界面产生折射和散射，增加光损耗，影响光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低折射率光纤涂料，其特征在于：所述光纤涂料的原料包括以下成分：按重量计，氟化丙烯酸树脂50～60份、1H,1H,11H-全氟十一烷基丙烯酸酯20～30份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯5～18份、光敏引发剂1～3份、巯丙基三甲氧基硅烷2～3份、磷基聚氨酯丙烯酸酯8～12份、三甲氧基丙基硅烷丙烯酸酯0.5～1份。/n

【技术特征摘要】
1.一种低折射率光纤涂料，其特征在于：所述光纤涂料的原料包括以下成分：按重量计，氟化丙烯酸树脂50～60份、1H,1H,11H-全氟十一烷基丙烯酸酯20～30份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯5～18份、光敏引发剂1～3份、巯丙基三甲氧基硅烷2～3份、磷基聚氨酯丙烯酸酯8～12份、三甲氧基丙基硅烷丙烯酸酯0.5～1份。


2.根据权利要求1所述的一种低折射率光纤涂料，其特征在于：所述磷基聚氨酯丙烯酸酯的原料包括以下组分：按重量计，乙二醇10～25份、六亚甲基二异氰酸酯22～35份、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯10～20份、磷基三唑化合物2～5份。


3.根据权利要求2所述的一种低折射率光纤涂料，其特征在于：所述磷基三唑化合物的原料包括以下组分：按重量计，2-氯-5,5-二甲基-1,3,2-二氧杂磷杂环丁烷-2-氧化物18～20份、3-氨基-1,2,4-三唑8～10份、三乙胺0.01～0.05份。


4.根据权利要求1所述的一种低折射率光纤涂料，其特征在于：所述光敏引发剂是基于2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮的大分子光敏引发剂。


5.根据权利要求1所述的一种低折射率光纤涂料，其特征在于：所述氟化丙烯酸酯由1H,1H,11H-全氟十一烷基丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯在引发剂下聚合制备的。


6.一种低折射率光纤涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1：光敏引发剂的制备：将2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮溶于丙酮中，得到溶液A，备用；将甲苯-2,4-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、六亚甲基二异氰酸酯三聚体和催化剂依次加入至反应釜中，缓慢加入溶液A，升温至60℃反应一段时间；滴加三羟甲基丙烷三丙烯酸酯，设置温度为70℃继续反应，当-NCO含量低于0.3％时停止反应，得到光敏引发剂；
S2：磷基聚氨酯丙烯酸酯的制备：
(1)将2-氯-5,5-二甲基-1,3,2-二氧杂磷杂环丁烷-2-氧化物溶解在溶剂中，得到溶液B，备用；将3-氨基-1,2,4-三唑、三乙胺依次加入反应釜中，滴加溶液B，设置反应温度为80～85℃反应一段时间，得到磷基三唑化合物，备用；
(2)将乙二醇加入至反应釜中，加入催化剂和六亚甲基二异氰酸酯，保持反应体系为50～55℃，当反应中-NCO到达理论值后，加入磷基三唑化合物，升温至70～80℃反应一段时间，加入三羟甲基丙烷三丙烯酸酯和催化剂，继续反应，当游离的-NCO含量低于0.3％时停止反应，得到磷基聚氨酯丙烯酸酯；
S3...

【专利技术属性】
技术研发人员：沈亚汝，郑超，
申请(专利权)人：上海先权光纤科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31