CN104950380B - 一种光导纤维 - Google Patents

Abstract

本发明属于光纤通信技术领域，公开了一种光导纤维，所述光导纤维包括：纤芯；包层，围绕在所述纤芯的周围；双涂覆层，所述双涂覆层包括第一涂覆层和第二涂覆层，所述第一涂覆层为环绕在所述包层周围的内涂层；所述第二涂覆层为涂覆在所述内涂层上的外涂层；所述双涂覆层在加热处理后被修饰为碳化状态。本申请达到了以下技术效果：碳化涂覆层可以有效地增强涂覆层和光导纤维芯间的粘附性，且碳化涂覆层提供气密封口，使光导纤维能够维持足够的机械强度，防止光导纤维因微弯曲导致的传输损失发生。此外，碳化修饰光导纤维将减少丙烯酸酯类聚合物中有机物的蒸发、在加热或减压条件下的排气，提高光导纤维的性能。

Description

一种光导纤维

技术领域

本发明涉及光纤通信技术领域，尤其涉及一种光导纤维。

背景技术

光导纤维因具有能在长距离内携带大量信息的能力而被广泛使用，它在通信领域的重要性日益增加。光导纤维表面非常容易受到磨损以及其他外界环境污染物。同时为了有利于其长距离传输，通常需要在光导纤维外涂覆防护涂层对其进行保护。光导纤维通常包括纤芯，包层和至少两层的涂覆层，即第一涂覆层(内涂层)和第二涂覆层(外涂层)。内涂层直接涂覆在包层上，固化时形成一种柔软、弹性的材料，内涂层起缓冲的作用，以便在光导纤维收到弯曲、捆绑或缠绕时缓冲和保护纤芯。对光导纤维施加的应力可能会诱发光导纤维的微弯曲，并使通过光导纤维的光发生衰减，从而导致低效率的信号传输。外涂层涂覆在内涂层上，它作为坚韧的保护外层在加工和使用过程中防止对光导纤维芯造成损害。

为了防止涂覆层从光导纤维分层，涂覆层应当表现出对光导纤维芯良好的粘附性。分层的涂覆层可以沿着光导纤维滑动而产生极小的划痕，从而使光导纤维强度变差。最终，这种分层将导致光导纤维传输的损失。

现有的技术中，通过热固化聚合物形成涂覆层将可能形成气泡，这些气泡可能会永久性的困在聚合物中导致产品缺陷，引起微弯损耗或降低光导纤维可靠性。金属涂覆层可能造成玻璃-金属交界面硬化导致微弯损耗的增加。有机材料，如热塑性塑料以及紫外光固化聚合物由于没有形成气密封口通常只能提供短时间的保护。此外，聚合物涂覆层通常会渗水，这将严重限制光导纤维在恶劣环境中的应用。

发明内容

本申请实施例通过提供一种光导纤维，解决了现有技术中光导纤维微弯损耗较高，涂覆层气密性较差的问题。

本申请实施例提供一种光导纤维，包括：纤芯；包层，围绕在所述纤芯的周围；双涂覆层，所述双涂覆层包括第一涂覆层和第二涂覆层，所述第一涂覆层为环绕在所述包层周围的内涂层；所述第二涂覆层为涂覆在所述内涂层上的外涂层；所述双涂覆层在加热处理后被修饰为碳化状态。

优选的，所述光导纤维碳化后包括未修饰段，过渡段和修饰段；其中，所述未修饰段，包括：所述纤芯、所述包层、所述第一涂覆层和所述第二涂覆层；所述修饰段，包括：所述纤芯、所述包层和所述环绕在包层周围的被碳化涂层。

优选的，所述外涂层的厚度在40-125微米范围内。

优选的，以重量百分比计，所述外涂层包括至少60％的第一丙烯酸聚氨酯涂层成分和5％-40％的第二丙烯酸聚氨酯涂层成分。

优选的，所述第一丙烯酸聚氨酯涂层成分包括至少一种紫外光固化单体、至少一种紫外光固化低聚物和至少一种光引发剂；其中，所述第一丙烯酸聚氨酯涂层成分的杨氏弹性模量至少为400兆帕。

优选的，所述第二丙烯酸聚氨酯涂层成分包括至少一种单体和至少一种低聚物；其中，所述第二丙烯酸聚氨酯涂层成分的杨氏弹性模量小于50兆帕。

优选的，所述光导纤维的加热时间在4-48小时范围内；所述光导纤维的加热温度在150-300℃范围内。

优选的，所述光导纤维的加热环境为空气。

优选的，所述光导纤维的加热环境为氮气；所述光导纤维的加热环境为真空。

本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

1、在本申请实施例中，双涂覆层经加热处理碳化后整个涂覆层致密、厚度小，碳化均匀，可以有效地增强涂覆层和光导纤维芯间的粘附性，同时光导纤维的整体强度不会降低。

2、在本申请实施例中，双涂覆层经加热处理碳化后将提供气密封口，使光导纤维维持足够的机械强度，防止光导纤维因微弯曲导致的传输损失发生。

3、在本申请实施例中，碳化修饰光导纤维将减少丙烯酸酯类聚合物中有机物的蒸发、在加热或减压条件下的排气，提高光导纤维的性能。

附图说明

为了更清楚地说明本实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种光导纤维的结构示意图；

图2为本发明实施例提供又一种光导纤维的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的一种光导纤维的形成方法流程图。

其中，10-光导纤维，12-纤芯，14-包层，16-内涂层，18-外涂层，22-碳化涂覆层，20-未修饰段，25-过渡段，30-修饰段。

具体实施方式

本申请实施例通过提供一种光导纤维，解决了现有技术中光导纤维微弯损耗较高，涂覆层气密性较差的问题。

本申请实施例的技术方案为解决上述技术问题，总体思路如下：

一种光导纤维，所述光导纤维包括：纤芯；包层，围绕在所述纤芯的周围；双涂覆层，所述双涂覆层包括第一涂覆层和第二涂覆层，所述第一涂覆层为环绕在所述包层周围的内涂层；所述第二涂覆层为涂覆在所述内涂层上的外涂层；所述双涂覆层在加热处理后被修饰为碳化状态。

为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。

本实施例提供了一种光导纤维，请参阅图1，光导纤维10的基本结构包括纤芯12，围绕在纤芯周围的包层14，环绕在包层周围的内涂层16，涂覆在内涂层上的外涂层18。纤芯和包层可为已有技术中已知的任何种类。例如，纤芯可以包含掺入锗或亚磷的氧化物或其他杂质的二氧化硅。包层可以包含纯净或掺杂的硅酸盐。

以重量百分比计，所述外涂层18包括至少60％的第一丙烯酸聚氨酯涂层组分，它的杨氏弹性模量至少为400兆帕；包含大约5％-40％的第二丙烯酸聚氨酯涂层组分，它的杨氏弹性模量小于50兆帕。优选的，以重量百分比计，外涂层18包含至少70％的第一丙烯酸聚氨酯涂层组分，它的杨氏弹性模量至少为400兆帕；更优选的，以重量百分比计，外涂层18包含80％-90％的第一丙烯酸聚氨酯涂层组分。

外涂层18的厚度在40-125微米之间。外涂层18的断裂延伸率在10-55％之间；优选的，外涂层18的断裂延伸率小于20％。外涂层18的抗拉强度在9-33兆帕之间；优选的，外涂层18的抗拉强度在15-25兆帕之间。外涂层18的杨氏弹性模量小于850兆帕；优选的，外涂层18的杨氏弹性模量小于800兆帕。

第一丙烯酸聚氨酯涂层组分无限溶于第二丙烯酸聚氨酯涂层组分，同时第二丙烯酸聚氨酯涂层组分无限溶于第一丙烯酸聚氨酯涂层组分。

第一丙烯酸聚氨酯涂层组分典型的是包含丙烯酸聚氨酯液体的涂料成分聚合后的产物，其中丙烯酸聚氨酯液体聚合后分子会交联。第一丙烯酸聚氨酯涂层组分典型的包含至少一种紫外光固化单体、至少一种紫外光固化低聚物和至少一种光引发剂。所述的单体或低聚物可以参与聚合，是第一丙烯酸聚氨酯涂层的主要组成部分。一个合适的单体可以是烯键式不饱和单体，烯键式不饱和单体包含很多官能团，可以使其交联。烯键式不饱和单体最好是多官能团的，尽管单官能团的单体也可以加入到涂层中。因此，烯键式不饱和单体可以是多官能团单体，单官能团单体和它们的混合物。合适的烯键式不饱和单体包括，但不限于丙烯酸酯，甲基丙烯酸酯，丙烯酰胺，乙烯酯，酸性酯，以及其组合物。

低聚物成分可以只包含单个类型的低聚物，也可以是两个或更过低聚物的组合。例如，可以是烯键式不饱和低聚物。合适的低聚物可以是单官能团低聚物或多官能团低聚物，优选的为多官能团低聚。低聚物也可以是单官能团低聚物和多官能团低聚物的混合物。以重量百分比计，紫外光固化低聚物的量较好为0％-90％。

第一丙烯酸聚氨酯涂层也可以包含一种聚合物引发剂，用于引发聚合。适合的聚合物引发剂包括热引发剂、化学引发剂，电子束引发剂、微波引发剂和光引发剂等。优选的，是光引发剂。例如，光引发剂可以是酮光引发和/或氧化膦添加剂。光引发剂的用量要足够提供迅速的紫外线固化。通常，以重量百分比计，光引发剂的量较好为0.5％-10％。优选的，为1.5％-7.5％。在已有技术中已知的各种光引发剂都可以在本实施例中使用。

除了上述的成分，第一丙烯酸聚氨酯涂层可以选择性的包括添加剂。合适的添加剂包括，但不限于稳定剂、抗氧化剂、催化剂、润滑剂、低分子量非交联树脂、粘合促进剂。某些添加剂可以控制聚合过程从而影响聚合产物的物理性质。其他的添加剂可以影响聚合产物的完整性。

在本实施例中，特定组分的重量百分数中总量不包括助粘剂以及其它的添加剂。例如，单体、低聚物和引发剂构成总量，这些成分的重量百分比总和为100％。

第二丙烯酸聚氨酯涂层组分典型的包含至少一种单体和至少一种低聚物。优选的，单体是烯键式不饱和单体。优选的，单体为甲基丙烯酸酯。通常，涂层组分中添加一个低分子量的液态甲基丙烯酸酯功能单体。典型的丙烯酸酯功能单体包括单官能团和多官能团丙烯酸酯。以重量百分比计，单体的量较好的为10％-90％。

第二丙烯酸聚氨酯涂层组分典型的包含至少一种低聚物。优选的，低聚物是烯键式不饱和低聚物。优选的，低聚物为甲基丙烯酸酯。优选的，低聚物可以参与加成聚合反应。以重量百分比计，低聚物的量较好的为10％-90％。

第二丙烯酸聚氨酯涂层也可以包含聚合物引发剂。适合的聚合物引发剂包括热引发剂、化学引发剂，电子束引发剂和光引发剂等。优选的，是光引发剂。例如，光引发剂可以是酮光引发和/或氧化膦添加剂。光引发剂的用量要足够提供迅速的紫外线固化。通常，以重量百分比计，光引发剂的量较好为0.5％-10％。优选的，为1.5％-7.5％。在已有技术中已知的各种光引发剂都可以在本实施例中使用。

第二丙烯酸聚氨酯涂层组分还可包括粘合促进剂，粘合促进剂可以是双苯基。以重量百分比计，粘合促进剂的量较好为0.1％-10％。优选的，为0.5％-3％。

除了上述的成分，第二丙烯酸聚氨酯涂层可以选择性的包括添加剂。合适的添加剂包括，但不限于稳定剂、抗氧化剂、催化剂、润滑剂、低分子量非交联树脂、活性稀释剂、共聚单体。某些添加剂可以控制聚合过程从而影响聚合产物的物理性质。其他的添加剂可以影响聚合产物的完整性。

本实施例中，包括两层涂覆层的光导纤维通过加热处理后涂覆层碳化。所述光导纤维的加热时间在4-48小时范围内。所述光导纤维的加热温度在150-300℃范围内。优选的，加热温度在150-250℃范围内。在光导纤维的加热环境为空气，也可以为氮气或真空。

图2为本发明实施例提供的又一种光导纤维的结构示意图，其中该结构示意图为沿纵向方向的光导纤维截面图，该截面图显示了光导纤维的涂覆层被碳化修饰结构。光导纤维10，具有纤芯12，围绕在纤芯周围的包层14，光导纤维具有未修饰段20，过渡段25和修饰段30。

请参阅图2，未修饰段20中光导纤维包括纤芯12，包层14、内涂层16、外涂层18。修饰段30中光导纤维包括纤芯12、包层14和碳化涂覆层22。图2中出现过渡段25是为便于理解修饰过程，本领域的技术人员可以理解整个光导纤维可以被制造成只具有修饰段30。应该理解，光导纤维在只具有一层涂覆层的条件下也可以依照本发明的原则形成碳化涂层。

如图3所示，本发明实施例提供的一种光导纤维的形成方法，具体步骤如下：

步骤100：光导纤维具有两层聚合物涂覆层。

步骤110：将这种光导纤维在预定的温度下加热一段预定的时间。

步骤120：加热处理后，得到大约10-20微米的碳化涂覆层。

本发明实施例提供的一种光导纤维至少包括如下技术效果：

碳化修饰光导纤维典型地将导致涂覆层的直径减小，从而使整个光导纤维的直径减小。碳化修饰光导纤维也会导致涂覆层的颜色变深。所述碳化涂覆层气密性好，可以有效地增加涂覆层和光导纤维芯的粘附性，同时能维持光导纤维足够的机械强度，防止光导纤维因微弯曲导致的传输损失发生。碳化修饰光导纤维将减少丙烯酸酯类聚合物中有机物的蒸发、在加热或减压条件下的排气，提高光导纤维的性能。

最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种光导纤维，其特征在于，所述光导纤维包括：

纤芯；

包层，围绕在所述纤芯的周围；

双涂覆层，所述双涂覆层包括第一涂覆层和第二涂覆层，所述第一涂覆层为环绕在所述包层周围的内涂层；所述第二涂覆层为涂覆在所述内涂层上的外涂层；所述双涂覆层在加热处理后被修饰为碳化状态；

所述光导纤维碳化后包括未修饰段，过渡段和修饰段；其中，所述未修饰段，包括：所述纤芯、所述包层、所述第一涂覆层和所述第二涂覆层；所述修饰段，包括：所述纤芯、所述包层和所述环绕在包层周围的被碳化涂层；

其中，以重量百分比计，所述外涂层包括至少重量百分比为60％的第一丙烯酸聚氨酯涂层成分和重量百分比为5％-40％的第二丙烯酸聚氨酯涂层成分；

其中，所述第一丙烯酸聚氨酯涂层成分包括至少一种紫外光固化单体、至少一种紫外光固化低聚物和至少一种光引发剂；所述第一丙烯酸聚氨酯涂层成分的杨氏弹性模量至少为400兆帕；

其中，所述第二丙烯酸聚氨酯涂层成分包括至少一种单体和至少一种低聚物；所述第二丙烯酸聚氨酯涂层成分的杨氏弹性模量小于50兆帕。

2.如权利要求1所述的光导纤维，其特征在于，所述外涂层的厚度在40-125微米范围内。

3.如权利要求1所述的光导纤维，其特征在于，所述光导纤维的加热时间在4-48小时范围内；

所述光导纤维的加热温度在150-300℃范围内。

4.如权利要求1所述的光导纤维，其特征在于，所述光导纤维的加热环境为空气。

5.如权利要求1所述的光导纤维，其特征在于，所述光导纤维的加热环境为氮气。

6.如权利要求1所述的光导纤维，其特征在于，所述光导纤维的加热环境为真空。