一种高硬度光纤包层涂料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高硬度光纤包层涂料及其制备方法。所述光纤包层涂料原材料包括以下成分：按重量计，聚乙二醇丙烯酸酯45～55份、三甲基丙烷三丙烯酸酯38～42份、疏基三甲基硅烷2～3份、复合纳米填料10～15份、细菌纤维素1.2～1.5份、光敏引发剂1～1.5份、相容剂0.05～0.1份。(1)利用细菌纤维素与聚乙二醇丙烯酸酯中聚乙二醇支链的氢键相互作用，与三功能的三甲基丙烷三丙烯酸酯之间的交联，产生丰富的交联网络，显著增强提高硬度。(2)利用迈克尔加成反应，将六角形中空二氧化硅接枝丙烯酸丁酯，再利用丙烯酸丁酯的自聚形成“软壳芯”，利用甲基丙烯酸甲酯在其表面自聚产生“硬外壳”，得到复合纳米填料，显著增强界面相容性、低折射率和断裂韧性。和断裂韧性。

【技术实现步骤摘要】
一种高硬度光纤包层涂料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及光纤涂料
，具体为一种高硬度光纤包层涂料及其制备方法。

技术介绍

[0002]光纤包层涂料是一种可以保护石英玻璃纤维可以避免外界环境影响的具有优异机械强度和光学性能的涂料。而由于光纤复杂的制备条件和方法，对包层涂料的选择尤为重要。在热固性、热塑性等涂料类型中，紫外光固化类型的涂料，由于其绿色无污染，固化速度快，使其成为了光纤包层涂料的首选。
[0003]而目前市场已经在商业化的光纤涂料的硬度上都不能和通常使用的玻璃包层材料相比，由于硬度问题，从而在高层光纤切割时，带来了端面切割平整性的问题。而硬度不高的其中一个原因是因为光敏引发剂是小分子物质，容易引发迁移或挥发，使得光固化的不均匀性，以及固化的不完全性；另外，通常情况下，包层涂料中会添加无机材料等功能性材料增加涂料的硬度，但是无机材料与涂料基质之间的相容性，会影响折射率，从而存在包层能量外泄的问题。因此，制备一种高硬度光纤包层涂料具有重要意义。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种高硬度光纤包层涂料及其制备方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案：
[0006]一种高硬度光纤包层涂料，所述光纤包层涂料原材料包括以下成分：按重量计，聚乙二醇丙烯酸酯45～55份、三甲基丙烷三丙烯酸酯38～42份、疏基三甲基硅烷2～3份、复合纳米填料10～15份、细菌纤维素1.2～1.5份、光敏引发剂1～1.5份、相容剂0.05～0.1份；所述光敏引发剂包括80wt％～90wt％的负载型光敏引发剂和10wt％～20wt％的2
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羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基
‑1‑
丙酮。
[0007]较为优化地，所述复合纳米填料的粒径为100～180nm。
[0008]较为优化地，所述复合纳米填料是以氨基化二氧化硅纳米粒子/丙烯酸丁酯为壳芯，以甲基丙烯酸甲酯为外壳的纳米粒子。
[0009]较为优化地，所述负载型光敏引发剂的原材料包括以下成分：按重量计，2
‑
氯噻吨酮6～12份、氨基化二氧化硅纳米粒子5～10份。
[0010]较为优化地，所述氨基化二氧化硅纳米粒子是六角形中空结构。
[0011]较为优化地，一种高硬度光纤包层涂料的制备方法，包括以下步骤：
[0012]步骤1：二氧化硅纳米粒子的制备：以六角形氧化锌颗粒为模板，将其超声分散乙醇溶液中，加入氨水溶液搅拌；缓慢加入正硅酸乙酯，反应，离心分离，洗涤干燥；转移至盐酸溶液中，搅拌反应，溶液从乳白色变成透明状，洗涤过滤，得到六角形中空结构的二氧化硅纳米粒子，备用；
[0013]步骤2：将二氧化硅纳米粒子超声分散在乙醇溶液中，加入3
‑
氨基丙基三乙氧基硅
烷偶联剂水溶液，设置反应温度为60～70℃，反应时间为7～9小时，过滤洗涤干燥，得到氨基化二氧化硅纳米粒子；
[0014]步骤3：负载型光敏引发剂的制备：将氨基化二氧化硅纳米粒子和2
‑
氯噻吨酮依次分散在甲苯溶液中，搅拌混合，反应，过滤洗涤干燥，得到负载型光敏引发剂；
[0015]步骤4：复合纳米填料的制备：按比例称取氨基化二氧化硅纳米粒子、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯，备用；将氨基化二氧化硅纳米粒子、4
‑
十二烷基磺酸钠和乙醇
‑
水溶液依次加入反应釜中，搅拌15～30分钟；将5％的丙烯酸丁酯在60～100℃下缓慢滴加，设置反应时间为4～8小时，降温；缓慢加入剩余95％的丙烯酸丁酯，加入时间为2～2.5小时；加入摩尔比为1:1的过硫酸铵溶液和甲醛磺氧酸钠溶液作为引发剂，加入时间为3～3.5小时；反应50～60分钟，得到二氧化硅纳米粒子/聚丙烯酸丁酯；依次缓慢加入甲基丙烯酸甲酯和叔丁基氢过氧化物，加入时间分别为2.5～3小时和3.5～4小时；反应60～80分钟，过滤洗涤干燥，得到复合纳米填料；
[0016]步骤5：光纤包层涂料的制备：将聚乙二醇丙烯酸酯、三甲基丙烷三丙烯酸酯、疏基三甲基硅烷混合，设置搅拌速度为800～1000rmp，升温至75～85℃，搅拌20～40分钟；依次加入复合纳米填料、细菌纤维素、相容剂，继续搅拌15～30分钟，剪切5～8分钟；降温至48～52℃，加入80wt％～90wt％的负载型光敏引发剂和10wt％～20wt％的2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基
‑1‑
丙酮，搅拌30～40分钟，得到光纤包层涂料。
[0017]较为优化地，步骤1的具体过程如下：以六角形氧化锌颗粒为模板，将其超声分散在含有PVP的乙醇溶液中，加入氨水溶液，室温下搅拌10～20分钟；缓慢加入正硅酸乙酯，反应4～5小时，离心分离，洗涤干燥；转移至0.2～0.22M的盐酸溶液中，搅拌反应5～6小时，溶液从乳白色变成透明状，洗涤过滤，得到六角形中空结构的二氧化硅纳米粒子。
[0018]较为优化地，步骤3的具体过程如下：将氨基化二氧化硅纳米粒子和2
‑
氯噻吨酮依次分散在甲苯溶液中，搅拌混合30～50分钟；设置温度为60～70℃反应6～8小时，过滤洗涤干燥，得到负载型光敏引发剂。
[0019]较为优化地，步骤4中，氨基化二氧化硅纳米粒子、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯的摩尔比为(1:4:5)～(1:8:10)。
[0020]较为优化地，步骤4中，降温的温度为70～75℃。
[0021]本技术方案中，以聚乙二醇丙烯酸酯为主体，以三甲基丙烷三丙烯酸酯为活性稀释剂，引入疏基三甲基硅烷增加附着力，添加细菌纤维素增加硬度、引入复合纳米填料增加断裂伸长率和低折射率性能。采用混合光敏引发剂，在紫外条件下固化成包层，制备的涂料具有固化快、固化均匀、硬度高、折射率低等优点。
[0022]聚乙二醇丙烯酸酯是一种具有丙烯酸酯和聚乙二醇双官能团的线性聚合物，而细菌纤维素是一种具有独特三维结构的聚合物，具有柔韧性和生物相容性，聚乙二醇丙烯酸酯可以在细菌纤维素的三维结构中自旋扩散，从而交联后产生交错的三维网络，使得产生的网络刚性较强，硬度较大；而聚乙二醇丙烯酸酯上的聚乙二醇支链可以与细菌纤维素上的氢键产生了分子间的氢键相互作用，使其具有一定弹性，增加了涂料的储存稳定性。但是，当含量过高，硬度过大时，会产生脆性，从而易产生裂纹，因此，需要控制细菌纤维素的加入量抑制脆性。在定量下，涂层具有高硬度，抗压缩变形能力更强，且具有一定弹性。
[0023]同时，三官能团的三甲基丙烷三丙烯酸酯具有高活性、低挥发性、硬度附着力，与
丙烯酸类物质具有良好的相容性，其与聚乙二醇丙烯酸酯都具有不饱和键，在光敏引发剂的作用下交联，产生丰富的交联网络，增加硬度。而巯丙基三甲氧基硅烷中的巯基可与不饱和键产生硫醇
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烯点击反应，嵌接在交联网本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高硬度光纤包层涂料，其特征在于：所述光纤包层涂料原材料包括以下成分：按重量计，聚乙二醇丙烯酸酯45～55份、三甲基丙烷三丙烯酸酯38～42份、疏基三甲基硅烷2～3份、复合纳米填料10～15份、细菌纤维素1.2～1.5份、光敏引发剂1～1.5份、相容剂0.05～0.1份；所述光敏引发剂包括80wt％～90wt％的负载型光敏引发剂和10wt％～20wt％的2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基
‑1‑
丙酮。2.根据权利要求1所述的一种高硬度光纤包层涂料，其特征在于：所述复合纳米填料的粒径为100～180nm。3.根据权利要求1所述的一种高硬度光纤包层涂料，其特征在于：所述复合纳米填料是以氨基化二氧化硅纳米粒子/丙烯酸丁酯为壳芯，以甲基丙烯酸甲酯为外壳的纳米粒子。4.根据权利要求1所述的一种高硬度光纤包层涂料，其特征在于：所述负载型光敏引发剂的原材料包括以下成分：按重量计，2
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氯噻吨酮6～12份、氨基化二氧化硅纳米粒子5～10份。5.根据权利要求3
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4所述的一种高硬度光纤包层涂料，其特征在于：所述氨基化二氧化硅纳米粒子是六角形中空结构。6.一种高硬度光纤包层涂料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1：二氧化硅纳米粒子的制备：以六角形氧化锌颗粒为模板，将其超声分散乙醇溶液中，加入氨水溶液搅拌；缓慢加入正硅酸乙酯，反应，离心分离，洗涤干燥；转移至盐酸溶液中，搅拌反应，溶液从乳白色变成透明状，洗涤过滤，得到六角形中空结构的二氧化硅纳米粒子，备用；步骤2：将二氧化硅纳米粒子超声分散在乙醇溶液中，加入3
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氨基丙基三乙氧基硅烷偶联剂水溶液，设置反应温度为60～70℃，反应时间为7～9小时，过滤洗涤干燥，得到氨基化二氧化硅纳米粒子；步骤3：负载型光敏引发剂的制备：将氨基化二氧化硅纳米粒子和2
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氯噻吨酮依次分散在甲苯溶液中，搅拌混合，反应，过滤洗涤干燥，得到负载型光敏引发剂；步骤4：复合纳米填料的制备：按比例称取氨基化二氧化硅纳米粒子、丙烯酸丁酯、甲基丙烯酸甲酯，备用；将氨基化二氧化硅纳米粒子、4
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十二烷基磺酸钠和乙醇

【专利技术属性】
技术研发人员：沈亚汝，郑超，王朝磊，
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：