CN109385187A - 涂料组合物及其制备方法以及耐弯光纤及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种涂料组合物及其制备方法，该涂料组合物经固化后可形成一种耐弯涂层，该耐弯涂层在固化过程中可以牢牢粘接在玻璃纤维表面，改善玻璃纤维本身的弹性，提高抗弯折性能。本发明还公开了一种耐弯光纤及其制备方法，耐弯光纤包括玻璃纤维、由本发明涂料组合物通过浸入涂覆方式固化在玻璃纤维上形成的耐弯涂层和依次固化在耐弯涂层外的第一缓冲涂层和第二缓冲涂层，耐弯涂层牢牢粘接在玻璃纤维表面，改善了玻璃纤维本身的弹性，提高了抗弯折性能；第一缓冲涂层提供微弯曲保护和耐候性能，第二缓冲涂层则保证光纤的机械性能。

Description

涂料组合物及其制备方法以及耐弯光纤及其制备方法

技术领域

本发明涉及光纤技术领域，特别是涉及一种涂料组合物及其制备方法以及其在耐弯光纤上的应用。

背景技术

光纤是一种由二氧化硅光纤预制棒经高温融化后利用其自身重力拉丝所形成一种极细的产品。光纤的应用已经进入了很多领域，如光纤的通信信号、传感信号和光电信号传输等。随着人们日益增长的消费需求和技术积累发展，光纤的应用也逐渐走进了人们的日常生活。传统USB2.0/3.0,HDMI等消费性铜缆线束产品，在电子信号的传输频率和响应速率上已无法满足更大容量、更高速和清晰的信号传输质量要求。铜线缆进行高频信号传输时会产生集肤效应，进而会影响传输信号完整性，利用光纤光缆代替传统铜线缆进行数字信号传输可解决了这一问题。消费性电子产品领域，人们对于光纤光缆产品的应用并不陌生，如用于音响连接的塑料光纤和十年来发展的远距离HDMI光缆连接线。光纤光缆虽然在消费性电子领域的应用为消费者带来更加高质量信号传输，但光纤光缆与铜线缆相比存在着不耐弯折的缺点。使用过程中，消费者对光纤光缆需要非常小心使用，对折、小弯曲盘绕、反复拉扯，这些在铜线缆上经常出现的使用消费性电子线束上的使用形态，对光纤光缆都会是致命性的。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出一种涂料组合物及其制备方法以及耐弯光纤及其制备方法，该涂料组合物经固化后可形成一种耐弯涂层，该耐弯涂层在固化过程中可以牢牢粘接在玻璃纤维表面，改善玻璃纤维本身的弹性，提高抗弯折性能。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种涂料组合物，按重量百分含量由以下组分组成：

环氧丙烯酸酯 10％-85％；

有机硅低聚物 10％-85％；

光引发剂 1-10％。

进一步的，所述环氧丙烯酸酯为胺改性环氧丙烯酸酯、脂肪酸改性环氧丙烯酸酯、大豆油改性环氧丙烯酸酯和酚醛改性环氧丙烯酸酯中的一种或一种以上的组合物。

进一步的，所述有机硅低聚物为有机硅丙烯酸酯、有机硅聚醚丙烯酸酯、和聚硅氧烷化丙烯酸酯中的一种或一种以上的混合物。

进一步的，所述光引发剂为紫外光引发剂、裂解型自由基光引发剂、夺氢型光引发剂中的一种或一种以上的组合物。

一种涂料组合物的制备方法，包括如下步骤：

A、按以下重量百分含量提供各组分：

环氧丙烯酸酯 10％-85％；

有机硅低聚物 10％-85％；

光引发剂 1-10％；

B、将环氧丙烯酸酯、有机硅低聚物和光引发剂按照各自的重量百分含量在室温下搅拌12小时，形成涂料组合物。

一种耐弯光纤，包括玻璃纤维和耐弯涂层，所述耐弯涂层由所述的涂料组合物通过浸入涂覆方式固化在所述玻璃纤维上形成。

进一步的，还包括依次固化在所述耐弯涂层外的第一缓冲涂层和第二缓冲涂层，所述第一缓冲涂层和所述第二缓冲涂层均为丙烯酸聚氨酯高聚物缓冲涂层。

一种耐弯光纤的制作方法，包括如下步骤：

A、将所述的涂料组合物充满一储料腔体，将熔融拉丝后的玻璃纤维由上自下，以设定的拉丝速度经过所述储料腔体，在玻璃纤维上涂覆一层所述涂料组合物；

B、采用紫外固化灯照射涂覆所述涂料组合物后的玻璃纤维表面，进行紫外初固化；

C、将紫外初固化后的玻璃纤维送入垂直隧道烘箱，在设定烘烤温度下进行高温固化，在玻璃纤维上形成一层耐弯涂层。

进一步的，通过紫外固化方式在耐弯涂层外依次固化第一缓冲涂层和第二缓冲涂层，所述第一缓冲涂层和所述第二缓冲涂层均为丙烯酸聚氨酯高聚物缓冲涂层。

附图说明：

图1为本发明耐弯光纤的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明是如何实现的做进一步详细、清楚、完整地说明，所列实施例仅对本发明予以进一步的说明，并不因此而限制本发明。

本发明提出一种涂料组合物，以所述涂料组合物的总重按100wt.％计，包括环氧丙烯酸酯10-85wt.％；有机硅低聚物10％-85wt.％；光引发剂1-10wt.％；

环氧丙烯酸酯

根据某些具体实施方式，以所述涂料组合物的总重按100wt.％计，所述环氧丙烯酸酯的含量为10-85wt.％，优选35-65wt.％，更优选45-55wt.％。当所述环氧丙烯酸酯的含量为10-85wt.％时，由该所述涂料组合物涂覆的光纤具有优异的抗弯折性能。若环氧丙烯酸酯的含量小于10wt.％，可能会导致涂层内聚能过低，难以赋予光纤抗弯折性能的不利效果；若环氧丙烯酸酯的含量大于85wt.％，可能会导致涂层附着力不足，而难以赋予光纤抗弯折性能的不利效果。

根据某些具体实施方式，所述环氧丙烯酸酯包括胺改性环氧丙烯酸酯、脂肪酸改性环氧丙烯酸酯、大豆油改性环氧丙烯酸酯、酚醛改性环氧丙烯酸酯，以及它们的组合物。所述环氧丙烯酸酯可以选用购自沙多玛公司的CN2100，CN2101，CN111；选用购自氰特公司的EB3600。

有机硅低聚物

在本发明提供的涂料组合物中，所述有机硅低聚物具有提供与基材的粘接力，并作为环氧丙烯酸酯改性剂的作用。

根据某些具体实施方式，所述有机硅低聚物可以选自：聚硅氧烷化丙烯酸酯、有机硅丙烯酸酯、有机硅聚醚丙烯酸酯中的一种或几种混合物。

根据某些具体实施方式，以所述涂料组合物的总重按100wt.％计，所述有机硅低聚物的含量10-85wt.％，优选30-60wt.％。当所述有机硅低聚物的含量为10-85wt.％时，由该所述涂料组合物涂覆的光纤具有优异的抗弯折性能。若有机硅低聚物的含量小于10wt.％，可能会导致涂层附着力不足，难以赋予光纤抗弯折性能的不利效果；若有机硅低聚物的含量大于85wt.％，可能会导致涂层内聚力不足，而难以赋予光纤抗弯折性能的不利效果。根据某些具体实施方式，所述有机硅低聚物可以选用购自氰特公司的有机硅丙烯酸酯EB350，EB1360；选用购自长兴化学的有机硅聚醚丙烯酸酯6225。

光引发剂

在本发明提供的涂料组合物中，所述光引发剂具有引发环氧丙烯酸酯和有机硅低聚物聚合交联的作用。

根据某些具体实施方式，所述光引发剂可以选自下列组中的一种或多种：苯偶姻及其衍生物，苯偶酰及其衍生物，苯乙酮衍生物，α氨基酮衍生物，苯甲酰甲酸酯类，酰基磷氧化物，等。

根据某些具体实施方式，以所述涂料组合物的总重按100wt.％计，所述光引发剂的含量为1-10wt.％，优选2-6wt.％。当所述交联剂的含量为1-10wt.％时，由所述涂料组合物形成的涂层具有与基材粘接力好，且可为剥离光纤提供良好的抗弯折保护。若光引发剂的含量小于1wt.％，可能会导致涂层固化不充分；若光引发剂的含量大于10wt.％，可能会导致固化深度不够。

根据某些具体实施方式，所述光固化剂可以选用购自巴斯夫公司的IRGACURE184产品。

实施例

实施例1～10的组成配方如表1所示。

表1组成配方(重量百分含量)

本发明涂料组合物的制备方法如下：

将环氧丙烯酸酯、有机硅低聚物和光引发剂按照各自的重量百分含量在室温下搅拌12小时，形成涂料组合物。

实施例1-10各产品性能测试方法如下：

光纤抗弯折性能：

绕曲实验

将光纤一段固定在底端，并将光纤绕经一直径为3mm的圆柱体，形成90度直角。待光纤绕曲拉直后，将光纤释放。重复实验，直到光纤断裂，计算光纤发生断裂时，绕曲次数。

弯曲实验

取8cm长光纤，去除光纤外保护涂层，并将其夹持在弯曲夹具中。保持光纤弯曲半径1.5cm。分别在常温和高温高湿环境中，记录光纤发生断裂的时间。

与基材粘接力：将涂覆过耐弯涂层的光纤在50g载荷下用百洁布打磨50次，如无明显脱落，则认为粘接良好，如有脱落则认为粘接不行。

固化性能：如涂层固化后表面无粘性，涂层深处亦固化充分，则视为固化良好。

实施例1-10各产品性能测试结果如表2所示：

表2性能测试结果

由表2各实施例性能测试结果可知：

本发明涂料组合物经固化后形成的耐弯涂层应用光纤中，可以牢牢粘接在玻璃纤维表面，且改善了玻璃纤维本身的弹性，提高了抗弯折性能。其中各组分的配比范围为：以所述组合物的总重按100wt％计，包含：10-85wt.％的环氧丙烯酸酯；10-85wt.％的有机硅低聚物；1-10wt.％的光引发剂；其中，环氧丙烯酸酯含量过高，有机硅低聚物含量过低，会导致涂层的粘接性能不佳，影响涂覆玻纤的抗弯折性能；环氧丙烯酸酯含量过低，有机硅低聚物含量过高，会导致涂层的内聚力不足，影响涂覆玻纤的抗弯折性能；光引发剂的用量过少会导致固化不充分，过多会导致固化深度不够。

作为本发明涂料组合物的一种优选应用，本发明提出一种耐弯光纤，参见图1，包括玻璃纤维和耐弯涂层3，所述耐弯涂层由所述的涂料组合物通过浸入涂覆方式固化在所述玻璃纤维上形成。还包括依次固化在所述耐弯涂层外的第一缓冲涂层和第二缓冲涂层，所述第一缓冲涂层4和所述第二缓冲涂层5均为丙烯酸聚氨酯高聚物缓冲涂层。其中，玻璃纤维包括二氧化硅纤芯1和二氧化硅包层2，耐弯涂层和两层标准的丙烯酸聚氨酯高聚物缓冲涂层形成了三层光纤涂覆结构，耐弯涂层牢牢粘接在玻璃纤维表面，改善了玻璃纤维本身的弹性，提高了抗弯折性能；第一缓冲涂层提供微弯曲保护和耐候性能，第二缓冲涂层则保证光纤的机械性能。两个缓冲涂层可以通过紫外固化方式依次固化在耐弯涂层表面，耐弯光纤动态疲劳参数大于30。

作为一种优选实施例，本发明提出一种耐弯光纤的制作方法，包括如下步骤：

A、将所述的涂料组合物充满一储料腔体，将熔融拉丝后的玻璃纤维由上自下，以设定的拉丝速度经过所述储料腔体，在玻璃纤维上涂覆一层所述涂料组合物；

B、采用紫外固化灯照射涂覆所述涂料组合物后的玻璃纤维表面，进行紫外初固化；

C、将紫外初固化后的玻璃纤维送入垂直隧道烘箱，在设定烘烤温度下进行高温固化，在玻璃纤维上形成一层耐弯涂层；

D、通过紫外固化方式在耐弯涂层外依次固化第一缓冲涂层和第二缓冲涂层，所述第一缓冲涂层和所述第二缓冲涂层均为丙烯酸聚氨酯高聚物缓冲涂层。

综上，光纤预制棒在炉内加热融化后，在熔融状态下从光纤预制棒中拉制出玻璃纤维。玻璃纤维拉出后，在玻璃纤维的二氧化硅包层面上涂覆本发明中所描述的涂料组合物作为光纤内层耐弯涂层，然后分别通过紫外固化和热固化双固化体系，将涂料组合物做为永久聚合物固定在玻璃纤维上，最后通过紫外固化方式在耐弯涂层外依次固化第一缓冲涂层和第二缓冲涂层。

以上实施例是参照附图，对本发明的优选实施例进行详细说明。本领域的技术人员通过对上述实施例进行各种形式上的修改或变更，但不背离本发明的实质的情况下，都落在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种涂料组合物，其特征在于：按重量百分含量由以下组分组成：

环氧丙烯酸酯 10％-85％；

有机硅低聚物 10％-85％；

光引发剂 1-10％。

2.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于：所述环氧丙烯酸酯为胺改性环氧丙烯酸酯、脂肪酸改性环氧丙烯酸酯、大豆油改性环氧丙烯酸酯和酚醛改性环氧丙烯酸酯中的一种或一种以上的组合物。

3.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于：所述有机硅低聚物为有机硅丙烯酸酯、有机硅聚醚丙烯酸酯、和聚硅氧烷化丙烯酸酯中的一种或一种以上的混合物。

4.根据权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于：所述光引发剂为紫外光引发剂、裂解型自由基光引发剂、夺氢型光引发剂中的一种或一种以上的组合物。

5.一种涂料组合物的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

A、按以下重量百分含量提供各组分：

环氧丙烯酸酯 10％-85％；

有机硅低聚物 10％-85％；

光引发剂 1-10％；

B、将环氧丙烯酸酯、有机硅低聚物和光引发剂按照各自的重量百分含量在室温下搅拌12小时，形成涂料组合物。

6.一种耐弯光纤，其特征在于：包括玻璃纤维和耐弯涂层，所述耐弯涂层由权利要求1-5任一项所述的涂料组合物通过浸入涂覆方式固化在所述玻璃纤维上形成。

7.根据权利要求6所述的耐弯光纤，其特征在于：还包括依次固化在所述耐弯涂层外的第一缓冲涂层和第二缓冲涂层，所述第一缓冲涂层和所述第二缓冲涂层均为丙烯酸聚氨酯高聚物缓冲涂层。

8.一种耐弯光纤的制作方法，其特征在于：包括如下步骤：

A、将权利要求1-5任一项所述的涂料组合物充满一储料腔体，将熔融拉丝后的玻璃纤维由上自下，以设定的拉丝速度经过所述储料腔体，在玻璃纤维上涂覆一层所述涂料组合物；

B、采用紫外固化灯照射涂覆所述涂料组合物后的玻璃纤维表面，进行紫外初固化；

C、将紫外初固化后的玻璃纤维送入垂直隧道烘箱，在设定烘烤温度下进行高温固化，在玻璃纤维上形成一层耐弯涂层。

9.根据权利要求8所述的耐弯光纤的制作方法，其特征在于：通过紫外固化方式在耐弯涂层外依次固化第一缓冲涂层和第二缓冲涂层，所述第一缓冲涂层和所述第二缓冲涂层均为丙烯酸聚氨酯高聚物缓冲涂层。