CN114249997B

CN114249997B - 一种涂料组合物及其应用

Info

Publication number: CN114249997B
Application number: CN202011010502.4A
Authority: CN
Inventors: 吴严; 于建斌
Original assignee: Shanghai Feikai Material Technology Co ltd
Current assignee: Shanghai Feikai Material Technology Co ltd
Priority date: 2020-09-23
Filing date: 2020-09-23
Publication date: 2023-04-14
Anticipated expiration: 2040-09-23
Also published as: CN114249997A

Abstract

本发明公开了一种涂料组合物，所述涂料组合物包括以下组分：丙烯酸‑丙烯酸钠、不饱和度为1～4的烃的衍生物、增稠剂、光引发剂、去离子水；所述增稠剂选自淀粉、明胶、纤维素类增稠剂、水性聚氨酯增稠剂、疏水改性聚醚增稠剂中的一种或多种的混合。该涂料组合物制得的涂层能够大大降低光缆重量，在同等重量下，光线的芯数增加，可增大通讯重量；原料之间相容性好，在固化过程中交联成网络状，吸水速率更快，保水效果好，涂料吸水后的膨胀不影响光纤信号传输，光纤衰减低；该涂料组合物通过对增稠体系进行改进，使其增稠效果明显、增稠剂添加量少，制备成本低。

Description

一种涂料组合物及其应用

技术领域

本发明涉及涂料技术领域，尤其涉及一种涂料组合物及其应用。

背景技术

光缆按阻水方式的不同可分为填充式光缆、半干式光缆和全干式光缆，其中填充式和半干式光缆在光纤松套管中主要是采用填充油膏的方式来达到阻水的效果，但是油膏在施工过程中往往难以擦净，同时对环境带来污染，给光缆施工带来一定的不便，还会增加光缆重量。全干式光缆由于在生产过程中无油膏填充，既解决了施工过程中诸多麻烦，又符合绿色环保的理念，因此全干式光缆将是未来光缆发展的一大趋势。现有干式光缆护套间多用阻水粉、阻水纱或热熔胶阻水环等阻水材料，通过其本身良好的吸水膨胀性能，实现套管的径向阻水效果。阻水粉、阻水纱极易吸潮，保存环境要求严格，易出现掉粉现象严重时会导致光缆生产事故，工艺要求高；热熔胶阻水环填充在光缆内外护套间的阻水方法效率低，工艺繁琐，且阻水效果差。在现有干式光缆的设计和制造中，阻水油膏、阻水粉，阻水纱和阻水带等阻水材料基本都是采用填充或缠绕式，虽然都可起到一定程度的阻水效果，但大都制作工艺复杂，材料自身较厚亦导致光缆重量过大。

阻水带、阻水纱的相关技术可参考中国专利CN107245122A、CN1208784C等，虽然材料的阻水效果较好，但均存在产品形态较厚、光缆截面直径大、制作工艺复杂等问题。目前能够以可控的方式直接涂覆到光纤表面，可辐射固化成均匀涂层并具有阻水性能的涂料组合物在文献中的记载极少，其中国外专利WO2019203639A1涉及一种用于光纤阻水且可辐射固化的阻水涂料组合物，该涂料的吸水倍数相当大，而吸水倍数过大会造成对光纤的挤压，使光纤衰减较为严重；进一步的，该涂料组合物中增稠剂使用量较多会导致产品成本较高。此外，市场对衰减超标的光纤难以接受，现有用于光纤阻水的涂料大都追求更高的吸水倍率，致使光纤衰减严重，信号传输严重受阻；现有光纤阻水涂料在进行涂覆时存在施工困难或者涂覆厚度不足，阻水效果不好的问题，但施工工艺改善后，增稠剂增稠效果不明显，添加量过多会导致产品的制备成本增加，降低产品市场竞争力；涂料原料的相容性问题同样影响产品阻水效果。基于上述可知，为克服现有技术的不足，本发明提供一种施工方便、低光纤衰减、稳定性强、成本可控，市场竞争力高的涂料组合物。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的第一方面提供了一种涂料组合物，所述涂料组合物包括以下组分：丙烯酸-丙烯酸钠、不饱和度为1～4的烃的衍生物、增稠剂、光引发剂、去离子水；所述增稠剂选自淀粉、明胶、纤维素类增稠剂、水性聚氨酯增稠剂、疏水改性聚醚增稠剂、疏水改性氨基增稠剂中的一种或多种的混合。

作为一种优选的技术方案，所述增稠剂选自水性聚氨酯增稠剂、疏水改性氨基增稠剂、疏水改性聚醚增稠剂的至少一种。

作为一种优选的技术方案，所述增稠剂选自水性聚氨酯增稠剂、疏水改性氨基增稠剂、疏水改性聚醚增稠剂的至少两种。

作为一种优选的技术方案，所述增稠剂选自水性聚氨酯增稠剂、疏水改性氨基增稠剂、疏水改性聚醚增稠剂的至少一种和淀粉、明胶、纤维素类增稠剂的至少一种的复配。

作为一种优选的技术方案，所述增稠剂中含有至少一种水性聚氨酯增稠剂。

作为一种优选的技术方案，所述增稠剂为水性聚氨酯增稠剂中至少一种与疏水改性氨基增稠剂、疏水改性聚醚增稠剂至少一种组成的组。

作为一种优选的技术方案，所述丙烯酸-丙烯酸钠通过使用氢氧化钠将丙烯酸中和得到。

作为一种优选的技术方案，所述涂料组合物还包括色粉。

作为一种优选的技术方案，所述涂料组合物还包括荧光增白剂。

本发明的第二方面提供了一种如上所述的涂料组合物的应用，其用作干式光缆的阻水涂料。

有益效果：本发明提供了一种涂料组合物，相比于阻水纱、阻水粉、阻水带和阻水油膏等现有光纤阻水材料(厚度高达40～100μm)，涂层的厚度可以达到10μm以下，更可达到6μm以下，优选的厚度可达到4μm，可大大降低光缆重量，因此在同等重量下，光线的芯数增加，可增大通讯重量；该涂料组合物可直接使用现有油墨着色装备进行涂覆并固化，施工工艺简单，固化速度较快，生产效率高；涂料组合物的原料之间相容性好，在固化过程中交联成网络状，吸水速率更快，保水效果好，涂料吸水后的膨胀不影响光纤信号传输，光纤衰减低；生产原料中不含有机溶剂，更为环保，吸水膨胀后仍然保持为弹性的薄膜状态，附着力好，不会掉落；该涂料组合物通过对增稠体系进行改进，使其增稠效果明显、增稠剂添加量少，制备成本低，市场竞争力高；本发明还可以提供一种在紫外光照射下具有荧光效果的阻水涂层，易于区分多芯数光纤。

附图说明

为了进一步解释说明本发明中提供的一种涂料组合物及其应用的有益效果，提供了相应的附图，需要指出的是本发明中提供的附图只是所有附图中选出来的个别示例，目的也不是作为对权利要求的限定，所有通过本申请中提供的附图获得的其他相应图谱均应该认为在本申请保护的范围之内。

图1为本发明涂料组合物在线施工工艺图。

具体实施方式

结合以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本发明的内容。除非另有说明，本文中使用的所有技术及科学术语均具有与本申请所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本申请中提供的任何定义不一致，则以本申请中提供的术语定义为准。

在本文中使用的，除非上下文中明确地另有指示，否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是，如本文所用术语“由…制备”与“包含”同义，“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示所陈述的组合物、步骤、方法、制品或装置，但不排除存在或添加一个或多个其它组合物、步骤、方法、制品或装置。此外，当描述本申请的实施方式时，使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。除此之外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。

从简化制备工艺、控制原料成本的角度考虑，在一些优选的实施方式中，所述丙烯酸-丙烯酸钠通过使用氢氧化钠将丙烯酸中和得到；进一步优选的，所述丙烯酸-丙烯酸钠的中和度为10～90％。作为一种示例，所述丙烯酸-丙烯酸钠的中和度可以为10％，20％，30％，40％，50％，60％，70％，80％，90％等。本发明所述的阻水涂料使用中和度进行表征，中和度的计算即为丙烯酸和氢氧化钠的摩尔比。中和度与产品的吸水倍率相关，如果中和度过低，吸水倍率过低达不到阻水需求，如果中和度过高，虽然吸水倍率增加，但交联程度和固化速度降低，还会对光纤造成挤压，光纤内的光会因散射而损失掉造成损耗，光纤弯曲也会影响信号的传输，因此优选至少10％摩尔的丙烯酸被中和，中和至90％摩尔的程度可能是足够的。所述涂料组合物可直接涂敷于光纤上并通过UV固化成吸水和水溶胀性涂层以达到阻水目的，涂层的吸水速率与吸水倍率为正相关，若吸水速率过低，当有水入侵时，无法在短时间内完全吸水，水会进入光纤，造成光纤损坏，因而吸水速率越快越阻水效果越好。此外，市场对光纤的衰耗系数要求不得超过0.200dB/km，较大的衰耗系数会导致光纤信号传输严重受阻，难以使用，普通光纤(未涂覆阻水涂料)衰耗系数一般在0.180dB/km-0.190dB/km，因而增加外力(比如阻水涂料的涂覆)，使得光纤衰耗系数的增加值必须小于0.02dB/km，更优选小于0.01dB/km才能满足市场对光纤的使用要求。所述涂层是液态涂料直接涂敷于光纤表面固化形成的吸水溶胀性涂层，若吸水倍率过高，体积膨胀过大，会挤压周围光纤造成衰减，本发明提供的实施例14进一步说明了将阻水涂料涂敷于光纤上时，吸水倍率为1～15倍时，光纤的衰耗系数增加值小于或等于0.02dB/km，当吸水倍率超过15倍时，光纤衰耗系数增速明显，进一步的，吸水倍率为1-10倍时，光纤的衰耗系数增加值小于或等于0.01dB/km，对普通光纤本身衰耗系数的容忍度较大，可以用于较广范围光纤衰耗的普通光纤。此外，发明人研究发现吸水倍率为3倍是满足所述光纤阻水涂料的最低阻水需求，吸水倍率太低，体积膨胀不足以填充空隙，阻水效果不好。为保证所述涂料组合物具有良好阻水效果的同时不使光纤受到挤压，造成损耗，所述光纤阻水涂层的吸水倍率需要控制在一个合适的范围，一般控制在3～15倍，作为一种示例，所述光纤阻水涂层的吸水倍率可以为3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、11倍、12倍、13倍、14倍、15倍等，更优选3～10倍较为理想。需要说明的是，吸水速率与吸水倍率为正相关，失水率与吸水倍率为正相关，涂料组合物的吸水倍率在满足低光纤衰减条件下，吸水倍率越高，阻水效果越好。

本申请中所述“不饱和度”是有机物分子不饱和程度的量化标志，即有机化合物分子中与碳原子数相等的开链烷烃相比较，每减少2个氢原子，则有机物的不饱和度就相应的增加1。在一些优选的实施方式中，所述不饱和度对应的基团为乙烯基或羰基。

本申请中所述“烃的衍生物”是指烃分子中的氢原子被其他原子或者原子团所取代而生成的一系列有机化合物称为烃的衍生物。发明人发现，通过引入不饱和的烃的衍生物，由于其不饱和而具有一定的反应活性，能够与体系中的聚合单体相互作用，增加交联，构建立体结构，进一步提高阻水涂料的各项性能。

从原料之间的相容性角度考虑，在一些优选的实施方式中，所述烃的衍生物中含有氮元素和/或氧元素。

由于所述烃的衍生物具有一定的不饱和度，因此可以作为交联剂或共聚单体与丙烯酸-丙烯酸钠发生反应。

当所述烃的衍生物作为交联剂时，在一些优选的实施方式中，所述烃的衍生物选自N，N-亚甲基双丙烯酰胺、N，N-亚乙基双丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺、乙二醇二丙烯酸酯、双丙酮丙烯酰胺、N-对羟苯基丙烯酰胺、N，N-二苄基丙烯酰胺、二乙二醇二丙烯酸酯、三甘醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、乙氧基化己二醇二丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甲基醚二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、1，3-丁二醇二丙烯酸酯、甘油-1，3-二甘油酯二丙烯酸酯、1，6-己二基双[氧基-2-羟基-3，1-丙二基]双丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇三丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、六亚甲基二醇二丙烯酸酯、双酚A二丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的一种或多种的混合；发明人在研究中发现，交联剂在产品体系中存在溶解性问题，导致涂料组合物中出现颗粒，涂料涂覆于光纤表面后会引发光纤表面不平造成衰减增加，以涂料组合物相容性好，从而获得低光纤衰减涂料组合物为出发点，进一步优选的，所述烃的衍生物选自乙二醇二丙烯酸酯、N，N-亚乙基双丙烯酰胺、N，N-亚甲基双丙烯酰胺、N-羟乙基丙烯酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、丙二醇二丙烯酸酯、1，3-丁二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯中的一种或多种的混合。

以涂料组合物具有较低失水率，获得良好的保水性能为出发点，本发明交联剂优选为丙烯酰胺类化合物中至少两种组成的组，或丙烯酰胺类化合物中至少一种和丙烯酸酯类化合物中至少一种组成的组，发明人研究发现交联剂按上述方式组合使用后，本发明涂料组合物在吸水溶胀之后失水低于3.5％，优选低于2％，更优选低于1％，具有更加优异的保水性能。需要注意的是，当丙烯酰胺类化合物中至少一种和丙烯酸酯类化合物中至少一种组成的组作为本发明交联剂时，为了不影响涂料组合物的阻水效果，在一些优选的实施方式中，所述丙烯酸酯类化合物在所述交联剂中的重量百分比为1～30wt％，作为一种示例，所述丙烯酸酯类化合物在所述交联剂中的重量百分比可以为1％，3％，5％，7％，9％，10％，12％，14％，16％，18％，20％，22％，24％，26％，28％，30％等，进一步优选为5～25wt％，更进一步优选为10～20wt％。本发明提供的实施例(以实施例3(吸水倍率5倍)和实施例7(吸水倍率5倍)为例)，进一步说明了相同吸水倍率的情况下，以丙烯酰胺类化合物中至少一种和丙烯酸酯类化合物中至少一种组成的组作为本发明交联剂且所述丙烯酸酯类化合物的含量优选为所述交联剂的1～30wt％，进一步优选为5～25wt％，更进一步优选为10～20wt％时，涂层的失水率明显更低，保水性能更好。

当所述烃的衍生物作为共聚单体时，在一些优选的实施方式中，所述烃的衍生物选自丙烯酸羟乙酯、甲氧基(聚乙二醇)丙烯酸酯、乙氧基(聚乙二醇)丙烯酸酯、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、乙二醇甲基醚丙烯酸酯、二乙二醇甲基醚丙烯酸酯、三甘醇甲基醚丙烯酸酯、四亚甲基乙二醇甲醚丙烯酸酯、乙二醇乙醚丙烯酸酯、二乙二醇乙醚丙烯酸酯、三乙二醇乙醚丙烯酸酯、四亚甲基乙二醇乙醚丙烯酸酯、二乙二醇-2-乙基己基丙烯酸酯中的一种或多种的混合。从提高涂料组合物的力学性能、耐酸、耐碱、耐腐蚀和耐热性的角度考虑，在一些优选的实施方式中，所述含羰基的化合物选自丙烯酸羟乙酯、甲氧基(聚乙二醇)丙烯酸酯、乙二醇甲基醚丙烯酸酯、三甘醇甲基醚丙烯酸酯、乙氧基(聚乙二醇)丙烯酸酯的一种或多种的混合。发明人在实验过程中尝试加入部分共聚单体，但共聚单体的引入超过5wt％就会严重影响涂料固化后的吸水速度和膨胀倍率。需要说明的是，若配方中加入共聚单体，为了不影响涂料固化后涂层的吸水速度和膨胀倍率，加入的共聚单体的比例不得超过涂料组合物总量的5wt％，优选不得超过1wt％，可选的共聚单体在所述涂料组合物中的占比为0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.8wt％。在一种实施方案中，所述涂料组合物更优选不含共聚单体。

本申请中所述“增稠剂”是一类提高物系粘度，使物系保持均匀的功能高分子材料，在实际使用中，为了使涂料组合物具有较优的涂覆性能，往往需要加入较多增稠剂，这就导致产品涂覆后不易干燥，且产品的成本增加。

从改进产品涂覆性能、低毒性、环境友好的角度考虑，在一些优选的实施方式中，所述增稠剂选自淀粉、明胶、纤维素类增稠剂、水性聚氨酯增稠剂、疏水改性聚醚增稠剂、疏水改性氨基增稠剂中的一种或多种的混合，其中淀粉是由糖苷键连接的大量葡萄糖单元组成的聚合碳水化合物，可以具有任何合适的分子量；明胶是一类大分子的亲水胶体；纤维素类增稠剂是一类通过水合膨胀的长链而增稠的水溶性聚合物；水性聚氨酯增稠剂(HEUR)是一类疏水基团改性的乙氧基聚氨酯水溶性聚合物，由疏水基团、亲水链和聚氨酯基团三部分组成；疏水改性氨基增稠剂(HEAT)是在含有聚氧乙烯链的氨基树脂上接上多个疏水基团制成的多支化的疏状结构化合物。

在一些优选的实施方式中，所述纤维素类增稠剂选自羧甲基纤维素、羟丙基甲基纤维素、甲基纤维素、羟乙基纤维素、甲基羟乙基纤维素、乙基羟乙基纤维素中的至少一种。

在一些优选的实施方式中，所述水性聚氨酯增稠剂(HEUR)选自BYK425、TEGOViscoPlus 3010、TEGO ViscoPlus 3030、TEGO ViscoPlus 3060中的至少一种。

在一些优选的实施方式中，所述疏水改性氨基增稠剂(HEAT)为Optiflo H500。

在一些优选的实施方式中，所述疏水改性聚醚增稠剂选自Aquaflow NLS 200、Aquaflow NLS210、Aquaflow NHS300中的至少一种。

在一些优选的实施方式中，所述增稠剂选自水性聚氨酯增稠剂、疏水改性氨基增稠剂、疏水改性聚醚增稠剂的至少一种，优选所述增稠剂为一种增稠剂。

在一些优选的实施方式中，所述增稠剂选自水性聚氨酯增稠剂、疏水改性氨基增稠剂、疏水改性聚醚增稠剂的至少一种，优选所述增稠剂为水性聚氨酯增稠剂。

在一些优选的实施方式中，所述增稠剂选自水性聚氨酯增稠剂、疏水改性氨基增稠剂、疏水改性聚醚增稠剂的至少一种，优选所述增稠剂包含至少两种增稠剂。

在一些优选的实施方式中，所述增稠剂选自水性聚氨酯增稠剂、疏水改性氨基增稠剂、疏水改性聚醚增稠剂的至少一种，优选所述增稠剂包含水性聚氨酯增稠剂。

在一些优选的实施方式中，所述增稠剂选自水性聚氨酯增稠剂、疏水改性氨基增稠剂、疏水改性聚醚增稠剂的至少一种和淀粉、明胶、纤维素类增稠剂的至少一种组成的组。

在一些优选的实施方式中，所述增稠剂选自水性聚氨酯增稠剂中至少一种和淀粉、明胶、纤维素类增稠剂的至少一种组成的组。

当以单独一种增稠剂作为本发明增稠剂时，在一些优选的实施方式中，所述增稠剂的用量占涂料组合物的1-20wt％，作为一种示例，所述增稠剂在涂料组合物中的重量百分比可以为1％，2％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％，10％，11％，12％，13％，14％，15％，16％，17％，18％，19％，20％等，进一步优选的，所述增稠剂的用量占涂料组合物的3-10wt％。

以增稠效果明显，添加量少，成本低、涂层良好、保水性能优异为出发点，在另一些优选的实施方式中，所述增稠剂为至少两种增稠剂组成的组。在一些优选的以至少两种增稠剂组成的组作为本发明增稠剂的实施方案中，所述增稠剂为水性聚氨酯增稠剂、疏水改性氨基增稠剂、疏水改性聚醚增稠剂的至少两种；进一步的，所述增稠剂优选为水性聚氨酯增稠剂中至少一种与疏水改性氨基增稠剂、疏水改性聚醚增稠剂至少一种组成的组。在另一些优选的以至少两种增稠剂组成的组作为本发明增稠剂的实施方案中，所述增稠剂为水性聚氨酯增稠剂、疏水改性氨基增稠剂、疏水改性聚醚增稠剂的至少一种和淀粉、明胶、纤维素类增稠剂的至少一种组成的组；进一步的，所述增稠剂优选为水性聚氨酯增稠剂中至少一种和淀粉、明胶、纤维素类增稠剂的至少一种组成的组。从平衡产品的涂覆工艺和阻水性能角度考虑，进一步优选的，所述增稠剂为水性聚氨酯增稠剂中至少一种与其他种类增稠剂组成的组，且水性聚氨酯增稠剂在所述增稠剂中的重量百分比至少为40％，优选为40-95％，作为一种示例，水性聚氨酯增稠剂在所述增稠剂中的重量百分比可以为40％，45％，50％，55％，60％，65％，70％，75％，80％，85％，90％，95％等。当增稠剂为至少两种不同种类增稠剂组成的组时，在一些优选的实施方式中，所述增稠剂的用量占涂料组合物的0.1～2.5wt％，作为一种示例，所述增稠剂在涂料组合物的重量百分比可以为0.1％，0.3％，0.5％，0.7％，0.9％，1％，1.2％，1.4％，1.6％，1.8％，2％，2.2％，2.4％，2.5％等，进一步优选的，所述增稠剂的用量占涂料组合物的0.3～1wt％。本发明提供的实施例(以实施例1-3为例)，说明了相比于使用单一种类的增稠剂，以至少两种不同种类增稠剂组成的组作为本发明增稠剂引入到涂料组合物中使得所述涂料组合物增稠效果极为明显，增稠剂用量大幅度减少，能够大大降低产品生产成本，提高产品的市场竞争力。

本申请所述涂料组合物是直接涂敷于光纤或光纤束上，对粘度的控制要求很高。在一些优选的实施方式中，所述涂料组合物的粘度优选为40～1000cps范围内，粘度过低可能造成涂覆厚度不足；粘度过高时不易涂覆，不能均匀地覆盖材料表面，且固化时间长，固化后容易脆裂，附着力低，需要加热降低涂料组合物的粘度，水会挥发，当水分挥发到一定比例后，丙烯酸钠盐在体系中的溶解度会下降，结晶析出固体丙烯酸钠颗粒物，使产品变质，无法使用。作为一种示例，所述涂料的粘度可以为40cps，80cps，100cps，150cps，200cps，250cps，300cps，350cps，400cps，450cps，500cps，550cps，600cps，650cps，700cps，750cps，800cps，850cps，900cps，950cps，1000cps等。进一步的，所述涂料的粘度优选为400～600cps时，本发明所述可固化涂料组合物的涂覆和固化效果最好，无需加热。

本申请中所述“光引发剂”用于引发自由基聚合，因此优选为自由基光引发剂。

从产品稳定性、储存性能、相容性、环境友好等角度考虑，在一些优选的实施方式中，所述光引发剂选自酰基氧化膦类光引发剂、烷基苯酮类光引发剂、二苯甲酮类光引发剂、苯偶酰类光引发剂、硫杂蒽酮类光引发剂中的至少一种。

作为酰基氧化膦类光引发剂，可为双酰基氧化膦(BAPO)或单酰基氧化膦(MAPO)；作为双酰基氧化膦类光引发剂，可举例苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦(819)、双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)-(2，4-双戊基氧苯基)氧化膦、双(2，6-二甲氧基苯甲酰基)-2，4，4-三甲基戊基氧化膦等；作为单酰基氧化膦光引发剂，可举例2，4，6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦(TPO)、2，4，6-三甲基苯甲酰基乙氧基苯基氧化膦(TEPO)等。

作为烷基苯酮类光引发剂，可举例1-羟基环己基苯甲酮(184)、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮(1173)、2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮(907)、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮(2959)、1，1’-(亚甲基二-4，1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮](127)、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮(369)、2-(4-甲基苄基-2-(二甲基氨基)-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮、2-苄基-2-(二甲基氨基)-1-[3，4-二甲氧基苯基]-1-丁酮等。

作为二苯甲酮类光引发剂，可举例二苯甲酮(BP)、2，4，6-三甲基二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、2-甲基二苯甲酮、2-甲氧基羰基二苯甲酮、4，4’-双(氯甲基)-二苯甲酮、4-氯二苯甲酮、4-苯基二苯甲酮、4，4’-双(二甲氨基)-二苯甲酮、4，4’-双(二乙氨基)二苯甲酮、2-苯甲酰基苯甲酸甲酯、3，3’-二甲基-4-甲氧基二苯甲酮、4-(4-甲基苯硫基)二苯甲酮、2，4，6-三甲基-4’-苯基二苯甲酮、3-甲基-4’-苯基二苯甲酮等。

作为苯偶酰类光引发剂，可举例2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(BDK)、2，2-二甲氧基-1，2-二苯基-乙酮等。

作为硫杂蒽酮类光引发剂，可举例2-异丙基硫杂蒽酮(ITX)等。

从提高涂料组合物的吸水速率角度考虑，在一些优选的实施方式中，所述光引发剂为至少两种上述光引发剂组成的组。

在一些优选的实施方式中，为保证涂料兼具高吸水速率和良好的固化性能，当所述光引发剂为至少两种光引发剂组成的组时，所述光引发剂中含有烷基苯酮类光引发剂，以及二苯甲酮类光引发剂、苯偶酰类光引发剂、硫杂蒽酮类光引发剂中的一种或两种。当光引发剂为至少两种光引发剂组成的组且所述光引发剂中含有烷基苯酮类光引发剂时，在一些优选的实施方式中，所述烷基苯酮类光引发剂的含量在光引发剂中低于70wt％，作为一种示例，所述烷基苯酮类光引发剂在光引发剂中的重量百分比可以为30％，35％，40％，45％，50％，55％，60％，65％，70％等，进一步优选为30～70wt％，更优选为40～60wt％。本发明提供的实施例(以实施例3(吸水倍率为5.4倍)和实施例5(吸水倍率为5.2)为例)，进一步说明了在吸水倍率差别较小的情况下，相比于单独使用一种光引发剂，以至少两种光引发剂组成的组作为本发明光引发剂且烷基苯酮类光引发剂在所述光引发剂中的占比低于70wt％时，进一步优选为30～70wt％，更进一步优选为40～60wt％时，涂层的吸水速率明显加快。

在一些优选的实施方式中，所述涂料组合物包括以下组分：丙烯酸-丙烯酸钠20～70wt％、不饱和度为1～4的烃的衍生物0.02～10wt％、增稠剂0.1～20wt％、光引发剂0.01～5wt％、余量为去离子水；在另一些优选的实施方式中，所述涂料组合物包括以下组分：丙烯酸-丙烯酸钠20～70wt％、不饱和度为1～4的烃的衍生物0.02～10wt％、增稠剂0.1～2.5wt％、光引发剂0.01～5wt％、余量为去离子水；作为一种示例，所述丙烯酸-丙烯酸钠在涂料组合物中的重量百分比可以为20％，25％，30％，35％，40％，45％，50％，55％，60％，65％，70％等；作为一种示例，所述不饱和度为1～4的烃的衍生物在涂料组合物中的重量百分比可以为0.02％，0.06％，0.1％，0.2％，0.3％，0.4％，0.5％，0.6％，0.7％，0.8％，0.9％，1％，1.5％，2％，2.5％，3％，3.5％，4％，4.5％，5％，5.5％，6％，6.5％，7％，7.5％，8％，8.5％，9％，9.5％，10％等；作为一种示例，所述光引发剂在涂料组合物的重量百分比可以为0.01％，0.03％，0.05％，0.08％，1％，1.2％，1.5％，1.8％，2％，2.2％，2.5％，2.8％，3％，3.2％，3.5％，3.8％，4％，4.2％，4.5％，4.8％，5％等。

进一步优选的，所述涂料组合物包括以下组分：丙烯酸-丙烯酸钠40～70wt％、不饱和度为1～4的烃的衍生物0.1～4wt％、增稠剂3～10wt％、光引发剂0.1～1wt％、余量为去离子水。进一步优选的，所述涂料组合物包括以下组分：丙烯酸-丙烯酸钠40～70wt％、不饱和度为1～4的烃的衍生物0.1～4wt％、增稠剂0.3～1wt％、光引发剂0.1～1wt％、余量为去离子水。

当上述各组分在上述比例范围内时，各组分可以协同配合，使得制备的UV涂层吸水倍率控制在3-15倍，吸水速率较快，兼具低光纤衰减和优异的阻水效果；进一步的，使得制备的涂料组合物增稠效果明显，降低生产成本，提高产品市场竞争力。

发明人在大量实践中发现，水作为本发明涂料组合物中的一部分，用来溶解小分子丙烯酸钠单体，水在涂料组合物的占比为20-70wt％，水量过多会影响吸水倍率，而水量过低会使丙烯酸钠无法完全溶解，呈颗粒状分散于涂料中，不利于使用；作为体系的交联剂，不饱和度为1～4的烃的衍生物含量超过5wt％相容性不好，存在颗粒造成光纤衰减变大，含量低于0.02wt％起不到交联的效果，吸水倍率和速率不达标；控制增稠剂的用量，调节体系粘度，保证在不降低阻水性能的条件下改善产品的贮存性能和施工性能，使其在常温条件即可固化，无需加热，单独一种增稠剂用量低于1wt％或者至少两种不同种类增稠剂组成的组用量低于0.1wt％可能造成涂覆厚度不足，反之单独一种增稠剂用量超过20wt％或者至少两种不同种类增稠剂组成的组用量超过2.5wt％，则固化时间过长，涂层易碎裂，为了加快固化还需要加热，水会挥发，当水分挥发到一定比例后，丙烯酸钠盐在体系中的溶解度会下降，结晶析出固体丙烯酸钠颗粒物，使产品变质，无法使用；光引发剂可影响丙烯酸-丙烯酸钠的聚合程度，过量使用会降低涂层的吸水速率和吸水倍率，而当光引发剂含量超过5wt％时，涂料组合物的吸水倍率便难以达到阻水需求，且会导致吸水速率过慢，在含水量较少等更为严格的环境中阻水效果不理想。

从光纤识别的角度出发，在一些优选的实施方式中，所述涂料组合物还包括色粉。

在一些优选的实施方式中，所述色粉为有机色粉或无机色粉，可为体系提供不同的颜色，其中有机色粉是由碳氢化合物构成的有机混合物，无机色粉是不含金属、不含有机物的色粉。作为色粉，可举例二氧化钛、炭黑、酞菁蓝、酞菁绿、联苯胺黄、宝红4B、永固紫、永固红等。

在一些优选的实施方式中，所述色粉的用量为涂料组合物的0.001～0.5wt％，作为一种示例，所述色粉在涂料组合物的重量百分比可以为0.001％，0.003％，0.005％，0.007％，0.01％，0.02％，0.03％，0.04％，0.05％，0.06％，0.07％，0.08％，0.09％，0.1％，0.15％，0.2％，0.25％，0.3％，0.35％，0.4％，0.45％，0.5％等。进一步优选的，所述色粉的用量为涂料组合物的0.005～0.2wt％。

从多芯数光纤识别的角度出发，在一些优选的实施方式中，所述涂料组合物还包括荧光增白粉。

在一些优选的实施方式中，所述荧光增白粉选自二苯乙烯类荧光增白剂、香豆素类荧光增白剂、唑类荧光增白剂、二甲酰亚胺类荧光增白剂中的一种或多种的混合。作为二苯乙烯类荧光增白剂，可举例三嗪型二苯乙烯、双酰胺型二苯乙烯、三唑型二苯乙烯中等；作为香豆素类荧光增白剂，可举例3-羧基香豆素、4-甲基-7-氨基香豆素、3-苯基-7-氨基香豆素、杂环香豆素等；作为唑类荧光增白剂，可举例苯丙噁唑、苯并咪唑、吡唑啉、其他杂环型唑类荧光增白剂等；作为二甲酰亚胺类荧光增白剂，可举例苯二甲酰亚胺、萘二甲酰亚胺等。

在一些优选的实施方式中，所述荧光增白粉的用量为涂料组合物的0.001～0.125wt％，作为一种示例，所述荧光增白粉在涂料组合物中的重量百分比可以为0.001％，0.003％，0.005％，0.007％，0.01％，0.012％，0.015％，0.018％，0.02％，0.025％，0.03％，0.035％，0.04％，0.045％，0.05％，0.055％，0.06％，0.065％，0.07％，0.075％，0.08％，0.085％，0.09％，0.095％，0.1％，0.11％，0.125％等。进一步优选的，所述荧光增白粉的用量为涂料组合物的0.0005～0.05wt％。

本发明还提供了一种上述涂料组合物的制备方法如下：首先将称量好的光引发剂、烃的衍生物溶于丙烯酸中，加入少量去离子水稀释制成组分一；同时将氢氧化钠溶于剩余的去离子水中制成组分二；然后将组分一和组分二在冷水浴中(不高于35℃)进行中和，制成一定中和度的丙烯酸-丙烯酸钠溶液；在上述丙烯酸-丙烯酸钠溶液中加入一定量的增稠剂充分混合形成涂料。

本发明还提供了一种如上所述涂料组合物的使用方法，包括以下步骤：使用光纤油墨着色设备，将涂料组合物以浸涂的方式在光纤表面涂覆4～6μm厚度的液膜，在UV灯照射下液膜固化，得到阻水涂层。如图1所示为本发明所述涂料组合物的使用方法。

实施例

以下通过实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。如无特殊说明，本发明中的原料均为市售。

以下为各实施例中所用原料：

A.丙烯酸-丙烯酸钠

B.不饱和度为1～4的烃的衍生物

B1.乙二醇二丙烯酸酯

B2.N，N-亚乙基双丙烯酰胺

B3.N，N-亚甲基双丙烯酰胺

B4.N-羟乙基丙烯酰胺

B5.N-羟甲基丙烯酰胺

B6.丙二醇二丙烯酸酯

B7.1，3-丁二醇二丙烯酸酯

B8.二乙二醇二丙烯酸酯

B9.N-对羟苯基丙烯酰胺

B10.丙烯酸羟乙酯

B11.甲氧基(聚乙二醇)丙烯酸酯

C.增稠剂

C1.BYK425

C2.Aquaflow NLS 200

C3.TEGO ViscoPlus 3010

C4.甲基纤维素

C5.Optiflo H500

C6.TEGO ViscoPlus 3060

C7.羧甲基纤维素

C8.Aquaflow NHS 300

C9.乙基羟乙基纤维素

C10.TEGO ViscoPlus 3030

C11.甲基羟乙基纤维素

D.光引发剂

D1.184

D2.1173

D3.819

D4.TPO

D5.2959

D6.BDK

D7.BP

D8.907

D9.369

D10.127

各实施例的制备方法包括以下步骤：将称量好的光引发剂D、不饱和度为1～4的烃的衍生物B溶于丙烯酸中，加入少量去离子水稀释制成组分一；同时将氢氧化钠溶于剩余的去离子水中制成组分二；然后将组分一和组分二在冷水浴中(不高于35℃)进行中和，制成丙烯酸-丙烯酸钠A溶液；在上述丙烯酸-丙烯酸钠A溶液中加入增稠剂C，混合形成涂料；其中氢氧化钠的用量根据所需丙烯酸-丙烯酸钠A的中和度确定。

各实施例的使用方法包括以下步骤：使用光纤着色油墨着色设备，将各组分在上述配比的混配下制备得到的涂料组合物，以浸涂的方式在光纤表面涂覆5μm左右厚度的液膜，然后使用UV灯固化，得到光纤用阻水涂层。

对各实施例中得到的涂料进行性能测定，测试内容包括粘度、吸水倍率、吸水速率、保水性能、光纤衰减，测试方法如下：

1.粘度测定：使用博力飞旋转粘度仪对涂料的粘度进行测定，单位为cps。

2.吸水倍率测定：(1)在洁净的玻璃板表面涂覆5±0.5μm厚度的液膜，并使用UV灯固化；(2)将固化后的涂膜从玻璃板表面揭下，在干燥箱中放置24小时后称重，记录重量为W1；(3)将放置后的涂膜完全浸入常温去离子水中2小时；(4)从水中取出浸泡后的涂膜，用无尘纸擦去表面残留的水珠后称重，记录重量为W2；(5)吸水倍率计算：(W2-W1)/W1。

3.吸水速率测定：常温环境中，称取固化后的涂料薄膜2g，并加入5g去离子水，记录去离子水完全被涂膜吸收所需的时间。

4.保水性能测定：将吸水后的涂膜放置在常温干燥箱中24小时，取出称重记录为m2，吸水后涂膜重量记录为m1，失水率计算：(m1-m2)/m1。

5.光纤衰减测定；由于1550nm波段对光纤弯曲损耗的影响比其他波段敏感，因此选用1550nm波段测试光纤衰减情况，将光纤一端连接到光纤测试仪上，读取5组1550nm波段处光纤衰减数据，取其平均值。1550nm波段处，涂覆有所述阻水涂料的光纤衰耗系数减去未涂覆阻水涂料的普通光纤衰耗系数所得差值为光纤衰耗系数增加值。

实施例1

表1

实施例2

表2

实施例3

表3

实施例4

表4

实施例5

表5

实施例6

表6

实施例7

表7

实施例8

表8

实施例9

表9

由表1-9可以看出，实施例1-9提供的UV涂层失水率低于3.5％，保水性能较好；进一步的，光引发剂以至少两种光引发剂组成的组的形式引入到涂料组合物中时，所述涂层具有更快的吸水速率，具有优异的光纤阻水效果；此外，相比于使用单一种类的增稠剂，增稠剂以至少两种不同种类增稠剂组成的组引入到涂料组合物中使得所述涂料组合物增稠效果极为明显，增稠剂用量大幅度减少，大大降低产品生产成本。

本申请实施例提供的UV涂层吸水倍率为3-10倍，满足光纤阻水需求的同时使得光纤衰减增加值低于0.01dB/km，对普通光纤衰减的容忍度较大，可以用于较广范围光纤衰减的普通光纤；

本申请实施例提供的UV涂层吸水膨胀后保持为弹性的薄膜状态，与光纤的附着力好，不易掉落。

实施例10

表10

本申请所述增稠剂的优选可以控制组合物的粘度范围解决了所述阻水涂料涂覆难，施工困难的技术问题；增稠剂的优选主要是为了改善施工性能，发明人在通过控制粘度达到施工便捷的目的时，研究发现涂料组合物粘度过高时为了降低粘度方便涂覆，需要进行加热，加热则会导致水分挥发，丙烯酸钠盐在涂料组合物因过饱和会析出形成颗粒，涂敷在光纤表面会不平整，使光纤衰减增大，导致产品无法使用。

实施例11

发明人在实验过程中尝试使用了双丙酮丙烯酰胺、N-对羟苯基丙烯酰胺、N,N-二苄基丙烯酰胺作为交联剂，结果发现存在相容性差的问题，以B9：N-对羟苯基丙烯酰胺为例，实验结果表11所示。

表11

在该实施例中，发明人观察到交联剂不相容会造成阻水涂料中存在颗粒，涂料涂覆于着色光纤表面会引发光纤表面不平造成衰减增加，产品无法使用。由于上述交联剂种类溶解度有限，在其他组分种类及含量的混配下并不相容，若使上述交联剂强行溶于其他各组分混合物，需要加入大量的酸，但是加入的酸会和氢氧化钠中和，丙烯酸-丙烯酸钠的中和度达不到10％以上，吸水倍率会降低，阻水效果不好，发明人研究发现需要降低中和度至5％，上述交联剂种类才能溶解0.02wt％。也就是说，本发明丙烯酸-丙烯酸钠中和度若达到10％以上，使用上述交联剂种类是不溶的。

实施例12

表12

实施例13

表13

表12和表13显示共聚单体种类对吸水倍率影响不大，但其含量的增加会降低涂料组合物的吸水倍率和吸水速率，具体来说，其添加量超过1wt％时，所述涂料组合物已难以满足光纤基本的阻水要求；而其添加量超过5wt％时，所述阻水涂层已基本丧失了吸水能力。实施例12和13表明不同吸水等级的配方，共聚单体的影响是一致的。

实施例14

表14吸水倍率对光纤成缆后衰减的影响

吸水倍率	光缆衰耗系数增加值
		1倍	0.001dB/km
3倍	0.002dB/km
		5倍	0.006dB/km
10倍	0.010dB/km
		15倍	0.020dB/km
20倍	0.051dB/km
		30倍	0.081dB/km
50倍	0.102dB/km

普通光纤(未涂覆阻水涂料)衰耗系数一般在0.180dB/km-0.190dB/km，而通常对光纤的衰耗系数要求不得超过0.200dB/km，基于普通光纤上的衰耗系数，增加外力(比如阻水涂料的涂覆)，使得光纤衰减系数的增加值须得小于0.02dB/km，更优选小于0.01dB/km才能被市场接受。表14中光纤衰耗系数增加值是涂覆有阻水涂料的光纤相比于未涂覆阻水涂料的普通光纤衰耗系数的增加，由上表数据得知，将上述阻水涂料涂敷于光纤上，吸水倍率为1～15倍时，光纤的衰耗系数增加值小于或等于0.02dB/km，当吸水倍率超过15倍时，光纤衰耗系数增速明显，此类产品将不为市场所接受。要保证光纤具有一定的阻水效果的同时避免过高的衰耗，需把阻水涂料的吸水倍数控制在3～15倍，更优选控制在3～10倍。另外，从控制光纤衰耗上看，本发明提供的光纤阻水涂料对普通光纤的容忍度较大，可以用于较广范围光纤衰耗的普通光纤。

前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。

Claims

1.一种涂料组合物，其特征在于，所述涂料组合物包括以下组分：丙烯酸-丙烯酸钠20～70wt％、不饱和度为1～4的烃的衍生物0.02～10wt％、增稠剂0.1～20wt％、光引发剂0.01～5wt％、余量为去离子水；所述增稠剂选自水性聚氨酯增稠剂、疏水改性氨基增稠剂、疏水改性聚醚增稠剂中至少一种和淀粉、明胶、纤维素类增稠剂中至少一种组成的组；所述不饱和度对应的基团为乙烯基或羰基；所述不饱和度为1～4的烃的衍生物作为交联剂；所述交联剂为丙烯酰胺类化合物中至少两种组成的组，或丙烯酰胺类化合物中至少一种和丙烯酸酯类化合物中至少一种组成的组，所述丙烯酸酯类化合物在所述交联剂中的重量百分比为1～30wt％；所述光引发剂中含有烷基苯酮类光引发剂，以及二苯甲酮类光引发剂、苯偶酰类光引发剂、硫杂蒽酮类光引发剂中的一种或两种。

2.如权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述增稠剂选自水性聚氨酯增稠剂、疏水改性氨基增稠剂、疏水改性聚醚增稠剂的至少两种。

3.如权利要求1～2任一项所述的涂料组合物，其特征在于，所述增稠剂中含有至少一种聚氨酯水性增稠剂。

4.如权利要求3所述的涂料组合物，其特征在于，所述增稠剂为水性聚氨酯增稠剂中至少一种与疏水改性氨基增稠剂、疏水改性聚醚增稠剂中至少一种组成的组。

5.如权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述丙烯酸-丙烯酸钠通过使用氢氧化钠将丙烯酸中和得到。

6.如权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述涂料组合物还包括色粉。

7.如权利要求1所述的涂料组合物，其特征在于，所述涂料组合物还包括荧光增白剂。

8.一种如权利要求1～7任一项所述的涂料组合物的应用，其特征在于，其用作干式光缆的阻水涂料。