CN114525077A - 光固化低玻璃化温度光纤内涂配方及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了光固化低玻璃化温度光纤内涂配方及其制备方法，其配方包含以下重量百分比组分：硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物50‑70％，聚氨酯丙烯酸酯低聚物5‑20％，丙烯酸酯类单体10‑30％，光引发剂1‑5％，助剂0.01‑1％。本发明提供的光固化低玻璃化温度光纤内涂在低温条件下具有较好的机械性能，DMA测试中tg温度可达到‑110℃，并在‑70℃至120℃工作范围内模量变化小，对光纤造成的应力小；在低温‑50‑80℃下循环50次后，拉伸强度大于1.2Mpa，伸长率80％以上。可以保证涂层在低温下仍然保持较好的柔韧性，更适合低温环境下使用的光纤环使用。

Description

光固化低玻璃化温度光纤内涂配方及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种光固化领域，具体是光固化低玻璃化温度光纤内涂配方及其制备方法。
背景技术
光纤是光通信系统中信息传输的核心介质，为避免玻璃裸光纤受到各种机械损伤和环境因素的影响，在玻璃光纤从保温炉中拉出成型时需要在尽可能短的时间内涂覆保护性树脂，即光纤涂覆树脂(光纤涂料)。自从20世纪60年代光纤发明以来，光纤拉丝涂料先后经历了由热固化型涂料向紫外光固化型涂料转变的发展过程，单层涂料涂覆向双层涂料涂覆转变的发展过程，目前绝大部分的光纤采用的是双层紫外固化涂覆树脂。
光纤是光缆的核心单元，其一般由纤芯、包层和涂层构成，其中，涂层通过在光纤的拉丝过程中将树脂涂料涂覆在光纤外表面制备得到。目前光固化光纤内涂的玻璃化温度范围在-50℃--40℃左右，无法满足光纤在航天和军事等需要极低Tg温度的领域中。而目前使用的为低玻璃化温度光纤内涂大多选用的是热固化硅材料，固化温度高，消耗能源大，固化过程中有溶剂产生对环境造成污染，并且固化速度慢，限制了光纤制备的生产效率。
因此开发一种可用于更低温度使用的，光固化低玻璃化温度光纤内涂具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供光固化低玻璃化温度光纤内涂配方及其制备方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
光固化低玻璃化温度光纤内涂配方及其制备方法，其配方包含以下重量百分比组分：
硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物50-70％，
聚氨酯丙烯酸酯低聚物5-20％，
丙烯酸酯类单体10-30％，
光引发剂1-5％，
助剂0.01-1％。
优选地，所述聚氨酯丙烯酸酯低聚物选自聚丁二烯聚氨酯丙烯酸酯、聚醚聚氨酯丙烯酸酯中的至少一种。
优选地，所述丙烯酸酯类单体选自单官能丙烯酸酯单体甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸月桂酯、乙氧基乙氧乙基丙烯酸酯、四氢呋喃丙烯酸酯、己内酯丙烯酸酯、丙烯酸-4-羟基丁酯、甲氧基聚乙二醇(350)单甲基丙烯酸酯、丙烯酸4-叔丁基环己基酯中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述光引发剂选自选自1173、184、BP、TPO、MBF、819、ITX或EDB中的任意一种或至少两种的组合。
优选地，所述助剂为硅烷偶联剂。
本发明所述胶粘剂中加入硅烷偶联剂作为助剂，硅烷偶联剂能同时与极性物质和非极性物质产生一定的结合力,其特点是分子中同时具有极性和非极性部分,通过使用硅烷偶联剂,可在无机物质和有机物质的界面之间架起“分子桥”,把两种性质完全不同的材料连接在一起,这样就有效地改善了界面层的胶接强度，上述助剂的加入在本发明所述可光固化的胶粘剂体系中对于提升胶粘剂的耐久性及抗开裂性能具有明显的促进作用。
优选地，所述硅烷偶联剂包括γ―氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷HDI(KH-570)、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)或乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)中的任意一种或至少两种的组合。
一种光固化低玻璃化温度光纤内涂的制备方法，其具体步骤如下：
1、在通用氮气的三口烧瓶中，加入IPDI，边搅拌边恒温水浴加热，升温至50℃；
2、滴加端羟基硅油或端羟基硅油及端羟基聚醚二元醇的混合物，用二正定胺法跟踪测定异氰酸酯基团，当达到理论值时，降温至40度；
3、滴加阻聚剂MEHQ、催化剂DBTDL及端羟基单官能丙烯酸酯，继续升温至70度，至异氰酸根反应完全，自然降至室温得硅改性聚氨酯丙烯酸酯预聚物；
4、将光引发剂、助剂预先溶解于丙烯酸酯单体中，获得预混物；
5、将硅改性聚氨酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、预混物投入反应釜中，在60-80℃的条件下搅拌1.5-2.5h；
6、随后经5μm过滤网过滤，获得产物。
进一步的，本发明实施例提供上述的光固化低玻璃化温度光纤内涂制备光纤涂层中的应用实例：
具体的，内涂涂覆温度为：60℃；拉丝速度为：2000-3000m/min；外涂涂覆选择普通光纤外涂产品；涂覆温度为50℃；拉丝速度为：2000-3000m/min。
本发明提供的光固化低玻璃化温度光纤内涂在低温条件下具有较好的机械性能，DMA测试中tg温度可达到-110℃，并在-70℃至120℃工作范围内模量变化小，对光纤造成的应力小；在低温-50-80℃下循环50次后，拉伸强度大于1.2Mpa，伸长率80％以上。可以保证涂层在低温下仍然保持较好的柔韧性，更适合低温环境下使用的光纤环使用。
附图说明
图1为光固化低玻璃化温度光纤内涂配方及其制备方法的各性能指标对比图。
具体实施方式
为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下将结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物60％，
聚氨酯丙烯酸酯低聚物5％，
四氢呋喃丙烯酸酯20％，
甲氧基聚乙二醇(350)单甲基丙烯酸酯12.95％，
光引发剂184 2％，
KH-560 0.05％。
其中，硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物制备方法为：在通用氮气的三口烧瓶中，加入IPDI，边搅拌边恒温水浴加热，升温至50℃，滴加选自坚毅化工反应型有机硅预聚体SilmerOH Di-10端羟基硅油，用二正定胺法跟踪测定异氰酸酯基团，当异氰酸根含量变为初始值的一半时，降温至40度，滴加阻聚剂MEHQ、催化剂DBTDL及羟乙基甲基丙烯酸酯，继续升温至70度，至异氰酸根反应完全，自然降至室温得硅改性聚氨酯丙烯酸酯预聚物。
聚氨酯丙烯酸酯低聚物选自博兴新材料脂肪族聚氨酯丙烯酸酯B-211A。
实施例2
硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物55％，
聚氨酯丙烯酸酯低聚物10％，
四氢呋喃丙烯酸酯20％，
甲氧基聚乙二醇(350)单甲基丙烯酸酯12.95％，
光引发剂184 2％，
KH-560 0.05％。
其中，硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物制备方法为：在通用氮气的三口烧瓶中，加入IPDI，边搅拌边恒温水浴加热，升温至50℃，滴加选自坚毅化工反应型有机硅预聚体SilmerOH Di-40端羟基硅油，用二正定胺法跟踪测定异氰酸酯基团，当异氰酸根含量变为初始值的一半时，降温至40度，滴加阻聚剂MEHQ、催化剂DBTDL及羟乙基甲基丙烯酸酯，继续升温至70度，至异氰酸根反应完全，自然降至室温得硅改性聚氨酯丙烯酸酯预聚物。
聚氨酯丙烯酸酯低聚物选自博兴新材料脂肪族聚氨酯丙烯酸酯B-211A。
实施例3
硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物55％，
聚氨酯丙烯酸酯低聚物15％，
四氢呋喃丙烯酸酯15％，
甲氧基聚乙二醇(350)单甲基丙烯酸酯12.95％，
光引发剂184 2％，
KH-560 0.05％。
其中，硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物制备方法为：在通用氮气的三口烧瓶中，加入IPDI，边搅拌边恒温水浴加热，升温至50℃，滴加选自信越醇羟基改性硅油X-22-4039，用二正定胺法跟踪测定异氰酸酯基团，当异氰酸根含量变为初始值的一半时，降温至40度，滴加阻聚剂MEHQ、催化剂DBTDL及羟乙基甲基丙烯酸酯，继续升温至70度，至异氰酸根反应完全，自然降至室温得硅改性聚氨酯丙烯酸酯预聚物。
聚氨酯丙烯酸酯低聚物选自博兴新材料脂肪族聚氨酯丙烯酸酯B-211A。
实施例4
本实施例与实施例1的区别在于，将四氢呋喃丙烯酸酯等质量的替换为丙烯酸4-叔丁基环己基酯，其他参数和条件与实施例1中完全相同。
实施例5
本实施例与实施例1的区别在于，将光引发剂184等质量的替换为光引发剂TPO，其他参数和条件与实施例1中完全相同。
实施例6
本实施例与实施例2的区别在于，将光引发剂184等质量的替换为光引发剂TPO，其他参数和条件与实施例2中完全相同。
实施例7
本实施例与实施例2的区别在于，将四氢呋喃丙烯酸酯等质量的替换为丙烯酸4-叔丁基环己基酯，其他参数和条件与实施例2中完全相同。
对比例1
本对比例与实施例1的区别在于，将硅改性聚氨酯丙烯酸酯等质量的替换为聚氨酯丙烯酸酯，其他参数和条件与实施例1中完全相同。
对比例2
本对比例与实施例1的区别在于，将聚氨酯丙烯酸酯等质量的替换为硅改性聚氨酯丙烯酸酯，其他参数和条件与实施例1中完全相同。
如图1所示，各性能指标对比如下：
性能测试
粘度测试方法为GB/T 10247第4部分旋转法
DMA测试方法(测定玻璃化温度)参考ICS 83.120 Q 23聚合物基复合材料玻璃化转变温度试验方法动态力学分析法
拉伸强度及拉伸率测试
取试样基材制4个试样，将试样完全固化后，放入冷热冲击试验机，在高温80度*1h，低温-50度*1h为一个循环，连续循环10次后，取出放置常温后用拉力机测试拉伸强度及拉伸率。实验结果以拉伸强度的算术平均值表示。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.光固化低玻璃化温度光纤内涂配方，其配方包含以下重量百分比组分：
硅改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物50-70％，
聚氨酯丙烯酸酯低聚物5-20％，
丙烯酸酯类单体10-30％，
光引发剂1-5％，
助剂0.01-1％。
2.根据权利要求1所述的光固化低玻璃化温度光纤内涂配方，其特征在于，所述聚氨酯丙烯酸酯低聚物选自聚丁二烯聚氨酯丙烯酸酯、聚醚聚氨酯丙烯酸酯中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的光固化低玻璃化温度光纤内涂配方，其特征在于，所述丙烯酸酯类单体选自单官能丙烯酸酯单体甲基丙烯酸羟丙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸月桂酯、丙烯酸月桂酯、乙氧基乙氧乙基丙烯酸酯、四氢呋喃丙烯酸酯、己内酯丙烯酸酯、丙烯酸-4-羟基丁酯、甲氧基聚乙二醇(350)单甲基丙烯酸酯、丙烯酸4-叔丁基环己基酯中的任意一种或至少两种的组合。
4.根据权利要求1所述的光固化低玻璃化温度光纤内涂配方，其特征在于，所述光引发剂选自选自1173、184、BP、TPO、MBF、819、ITX或EDB中的任意一种或至少两种的组合。
5.根据权利要求1所述的光固化低玻璃化温度光纤内涂配方，其特征在于，所述助剂为硅烷偶联剂。
6.根据权利要求1或5任一所述的光固化低玻璃化温度光纤内涂配方，其特征在于，所述硅烷偶联剂包括γ―氨丙基三乙氧基硅烷(KH-550)、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷HDI(KH-570)、γ-(2,3-环氧丙氧)丙基三甲氧基硅烷(KH-560)、乙烯基三乙氧基硅烷(A-151)或乙烯基三甲氧基硅烷(A-171)中的任意一种或至少两种的组合。
7.一种光固化低玻璃化温度光纤内涂的制备方法，其特征在于，其具体步骤如下：
1)、在通用氮气的三口烧瓶中，加入IPDI，边搅拌边恒温水浴加热，升温至50℃；
2)、滴加端羟基硅油或端羟基硅油及端羟基聚醚二元醇的混合物，用二正定胺法跟踪测定异氰酸酯基团，当达到理论值时，降温至40度；
3)、滴加阻聚剂MEHQ、催化剂DBTDL及端羟基单官能丙烯酸酯，继续升温至70度，至异氰酸根反应完全，自然降至室温得硅改性聚氨酯丙烯酸酯预聚物；
4)、将光引发剂、助剂预先溶解于丙烯酸酯单体中，获得预混物；
5)、将硅改性聚氨酯丙烯酸酯、聚氨酯丙烯酸酯、预混物投入反应釜中，在60-80℃的条件下搅拌1.5-2.5h；
6)、随后经5μm过滤网过滤，获得产物。
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