一种制导光缆用UV固化纤维涂覆树脂及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种制导光缆用UV固化纤维涂覆树脂，按重量百分比计，其各组分的含量为：自引发含羧基聚氨酯丙烯酸酯预聚物40～65％，纯丙烯酸酯树脂10～20％，甲基丙烯酸十八烷基酯15～35％，丙烯酸酯单体5～20％，可UV固化纤维素酯3％～15％，乙烯基三叔丁基过氧基硅烷0.1～5％，光引发剂0～2％，光固化脱泡剂0.01～1％，各组分之和满足100％。该UV固化纤维涂覆树脂采用UV光引发快速固化，无VOC排放，低气味，对玻璃纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、高强度混纺纤维等浸润性好，粘附力佳，同时对光纤及光纤外保护层材料粘附力好，全温力学性能优异。用该UV固化纤维涂覆树脂生产的制导光缆具有损耗低、微弯性能好、单根长度长(大于10KM)，抗拉强度高(＞160N)，制备工艺简单，使用温度范围宽(

【技术实现步骤摘要】
一种制导光缆用UV固化纤维涂覆树脂及制备方法


[0001]本专利技术涉及一种制导光缆用UV固化纤维涂覆树脂及其制备方法，属于特种光缆领域。

技术介绍

[0002]制导光缆是一种利用光纤实施制导信息传输的特种光缆，属于最先进的有线制导。制导光缆常位于制导导弹尾部，在导弹发射飞行后尾端不断的放线，用于反馈飞行数据，同时将导引头摄像机拍摄到的目标图像传到发射控制装置，控制指令通过光纤传给导弹制导系统，控制导弹命中目标。制导光缆常要求能够承受大张力、重量轻、外径小，单根长度大于10公里。
[0003]常见的制导光缆的结构形式主要有3种：芳纶编织型、聚合物材料挤塑型和芳纶复合增强型；采用芳纶编织及芳纶增强型的制导光缆，其最大抗拉力仅为8～15kg，而且芳纶编织型生产速度极慢，效率低，生产过程中编织线需要经常更换接头，不利于生产大长度的光缆，在实际使用中光缆需要接头，在接头处会增加信号传输的损耗和断纤的风险，降低制导光缆的可靠性。聚合物或复合增强型聚合物材料挤塑的光缆，其抗拉力更小，一般只适用于短距离、低速制导系统。
[0004]目前有一种特殊结构的超抗弯曲高抗拉制导光缆，不仅极大提高了制导光缆的抗拉力，使制导光缆在线团绕制及制导放线过程中不易断裂，提高了制导光缆的可靠性，并且其生产工艺简单、生产效率高，易于生产大长度光缆，可适用于长距离、高速飞行武器的制导，其具体结构见图1。
[0005]为了满足快速生产的需求，其中纤维增强材料2必须采用光固化基体树脂。目前市场上光固化纤维预浸料基体树脂多采用不饱和聚酯树脂、乙烯基树脂作为树脂基体进行预浸，但由于其VOC排放、力学强度低、而且低温较脆性能较差，造成光缆低温(
‑
50℃以下)时产生很大的微弯曲损耗，由于基体树脂对纤维和光纤粘附力不够导致制导光缆整体的抗拉强度和抗弯曲性能达不到使用要求甚至还会出现散纤、断纤等严重问题，所以这些预浸料树脂远远达不到制导光缆的特定使用要求。因此，开发一款UV快速固化、对增强纤维浸润性好、粘附力佳、同时和光纤外保护层材料粘附力好、且全温力学性能优异的树脂是目前需要解决的问题。

技术实现思路

[0006]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制导光缆用UV固化纤维涂覆树脂。该制导光缆用UV固化纤维涂覆树脂，全温性能优异，柔韧性好，抗弯曲性能佳，对各种基材(如增强纤维、光纤及外保护层材料)均有极佳粘附力；而且，无需生产现场配制可直接使用，操作时间长，储存时间长，涂覆工艺简单、UV固化速度快、生产效率高。
[0007]本专利技术为解决上述提出的问题所采用的技术方案为：
[0008]一种制导光缆用UV固化纤维涂覆树脂，按重量百分比计，其各组分的含量为：自引发含羧基聚氨酯丙烯酸酯预聚物40～65％，纯丙烯酸酯树脂10～20％，甲基丙烯酸十八烷基酯15～35％，丙烯酸酯单体5～20％，可UV固化纤维素酯3％～15％，乙烯基三叔丁基过氧基硅烷0.1～5％，光引发剂0～2％，光固化脱泡剂0.01～1％，各组分之和满足100％。
[0009]上述方案中，所述自引发含羧基聚氨酯丙烯酸酯预聚物为分子链上带有两个羧基和一个光引发剂的两官能度预聚物，其结构如式(1)所示：
[0010][0011]该自引发含羧基聚氨酯丙烯酸酯预聚物主体分子结构为5000左右分子量的三官聚醚，保证了预聚物较好的低温柔韧性，而且多官能度保证了预聚物的高反应活性，高分子量的长链聚醚结构使得预聚物固化收缩率小，对各种基材粘附力好。预聚物分子链中的两个羧基能与材料表面的极性基团形成一定数量的氢键，大大促进了基体树脂与增强纤维、光纤涂层材料及外保护层材料的附着。而且，该预聚物不同于普通聚氨酯丙烯酸酯预聚物，其分子链上接入了光引发剂，成为自身具有光引发活性的预聚物，在少量光引发剂甚至没有光引发剂的条件下也能完成固化过程，大大提高基体树脂的光固化活性，减少了光引发剂的用量，降低了光引发剂有害的光分解产物的产生，更加绿色环保。
[0012]上述方案中，所述自引发含羧基聚氨酯丙烯酸酯预聚物的制备方法包括如下步骤：
[0013](1)将1mol 2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基
‑1‑
丙酮与1mol异佛尔酮二异氰酸酯，加入总质量0.5％的催化剂二月桂酸二丁基锡及总质量0.1％阻聚剂对羟基苯甲醚，然后升温至40～45℃恒温反应4～6小时，即得中间体A；
[0014](2)将1mol异氰酸酯丙烯酸乙酯与1mol二羟甲基丁酸，加入总质量0.5％的催化剂二月桂酸二丁基锡及总质量0.1％阻聚剂对羟基苯甲醚，然后升温至40～45℃继续恒温反应4～6小时，反应完毕再加入1mol异佛尔酮二异氰酸酯、异佛尔酮投料质量0.5％的催化剂二月桂酸二丁基锡及异佛尔酮投料质量0.1％的阻聚剂对羟基苯甲醚，然后继续40～45℃
恒温反应4～6小时，即得中间体B；
[0015](3)将1mol三官聚醚多元醇EP
‑
330NG、1mol中间体A和2mol中间体B，加入总质量0.5％的催化剂二月桂酸二丁基锡及总质量0.1％阻聚剂对羟基苯甲醚，升温至70～75℃恒温反应4～6小时，即得自引发含羧基聚氨酯丙烯酸酯预聚物。
[0016]上述方案中，所述纯丙烯酸酯树脂为长兴化学生产的DR
‑
A801，DR
‑
A830，DR
‑
A835，DR
‑
A870等中的一种或多种按任意比例的混合物。该纯丙烯酸酯树脂柔韧性佳，对一些难附着的基材如对玻璃纤维、芳纶纤维、聚酯纤维、聚乙烯纤维、碳纤维、高强度混纺纤维等附着力佳，可以保证UV固化纤维涂覆树脂对不同材质的增强纤维都有较好的粘附力，可以显著提高制导光缆整体的抗拉强度、拉伸模量等力学性能，从而保证制导光缆在线团绕制和快速放线过程不散纤不断纤，具有较好的可靠性。
[0017]上述方案中，所述甲基丙烯酸十八烷基酯的玻璃化转变温度Tg为
‑
100℃，具有优异的低温性能。该甲基丙烯酸十八烷基酯加入配方中，保证了UV固化纤维涂覆树脂较低的Tg和较好的低温性能，使制导光缆在低温时不会产生较大的弯曲损耗。
[0018]上述方案中，所述丙烯酸酯单体为甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)、四氢化糠基丙烯酸酯(THFA)、3,3,5
‑
三甲基环己基丙烯酸酯(TMCHA)等中的一种或多种按任意比例的混合物。这些丙烯酸酯单体黏度较低，具有极强的稀释能力、溶解、溶胀能力，固化收缩率低，且分子中带有极性环状结构，有利于提高树脂对基材的粘附力。
[0019]上述方案中，所述可UV固化纤维素酯是利用带羟基的纤维素衍生物与带异氰酸根的丙烯酸酯或马来酸酐反应，引入不饱和双键即制得可UV固化的纤维素酯。这类树脂具有分子量大、收缩率低、触变性好、高成膜性等特点，在增强纤维涂覆基体树脂后，可以利用其触变性使增强纤维保持设计的排列方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制导光缆用UV固化纤维涂覆树脂，其特征在于，按重量百分比计，各组分以及含量为：自引发含羧基聚氨酯丙烯酸酯预聚物40～65％，纯丙烯酸酯树脂10～20％，甲基丙烯酸十八烷基酯15～35％，丙烯酸酯单体5～20％，可UV固化纤维素酯3％～15％，乙烯基三叔丁基过氧基硅烷0.1～5％，光引发剂0～2％，光固化脱泡剂0.01～1％，各组分之和满足100％；所述的自引发含羧基聚氨酯丙烯酸酯预聚物的结构如式(1)所示：其中x+y+z＝73～84。2.权利要求1所述的一种制导光缆用UV固化纤维涂覆树脂，其特征在于所述自引发含羧基聚氨酯丙烯酸酯预聚物的制备方法包括如下步骤：(1)将2
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羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基
‑1‑
丙酮与异佛尔酮二异氰酸酯，加入催化剂二月桂酸二丁基锡及阻聚剂对羟基苯甲醚，然后升温至40～45℃恒温反应4～6小时，即得中间体A；(2)将异氰酸酯丙烯酸乙酯与二羟甲基丁酸，加入催化剂二月桂酸二丁基锡及阻聚剂对羟基苯甲醚，然后升温至40～45℃继续恒温反应4～6小时，反应完毕再加入异佛尔酮二异氰酸酯、催化剂二月桂酸二丁基锡及阻聚剂对羟基苯甲醚，然后继续40～45℃恒温反应4～6小时，即得中间体B；(3)将三官聚醚多元醇、中间体A和中间体B，加入催化剂二月桂酸二丁基锡及阻聚剂对羟基苯甲醚，升温至70～75℃恒温反应4～6小时，即得自引发含羧基聚氨酯丙烯酸酯预聚物。3.根据权利要求2所述的一种制导光缆用UV固化纤维涂覆树脂，其特征在于步骤(1)中，2
‑
羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基
‑1‑
丙酮与异佛尔酮二异氰酸酯投料量按摩尔比1:1；步骤(2)中，异氰酸酯丙烯酸乙酯、二羟甲基丁酸和异佛尔酮二异氰酸酯的投料量按摩尔比1:1:1；步骤(3)中，三官聚醚多元醇、中间体A和中间体B的投料量按摩尔比1:1:2；步骤(1)～(3)中，催化剂和阻聚剂用量分别为相应步骤总投料质量的0.1％～0.5％。
4.根据权利要求2所述的一种制导光缆用UV固化纤维涂覆树脂，其特征在于所述2
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羟基
‑2‑
甲基
‑1‑
苯基
‑1‑
丙酮、异佛尔酮二异氰酸酯、中间体A、异氰酸酯丙烯酸乙酯、二羟甲基丁酸、中间体B、三官聚醚多元醇的结构依次如式(2)～式(8)所示：
其中x+y+z＝73～84。5.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：万欢，余晓梦，桂振东，崔丽云，黄星，高旭，皮亚斌，
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：