CN1542473A - 一种高弯曲模量的光纤 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高弯曲模量的光纤，该光纤覆有双层涂层，其中内层涂层由按重量百分比计算的50－70％的饱和碳氢链的脂肪族聚氨酯丙烯酸酯齐聚物、5－15％的丙烯酸异葵酯、4－8％的羟基甲基苯基丙酮、0.1－1％稳定剂、0.5－1％的促进剂组成、20－30％的聚乙二醇壬基酚醚丙烯酸酯组成；外层涂层由92－98％的普通涂层组份和2－8％纳米类粘土粒子组成，这些粒子为片状、尺寸非常小且沿光纤轴向分布，可在不影响光纤固化过程的前提下，大大地提高涂层的弯曲模量；这种光纤抗微弯曲损耗大大减少，传输质量得到了明显的提高。

Description

一种高弯曲模量的光纤

技术领域  本发明涉及一种光纤，尤其是一种高弯曲模量的光纤。

背景技术  光纤是一种通讯材料，由于其容量大、成本低等特点而广泛应用于电信、移动通讯、广电、电力、国防等领域。除了不断建设的骨干网、干线网外，住户区的使用量也在不断增加。在局部地区区域网和用户环路中，光纤已越来越具有竞争力，并有逐步取代铜电缆之趋势。

光纤一般由石英玻璃芯、石英玻璃包层和内外双层紫外光固化丙烯酸酯涂层组成，内层涂层通常为相对较软的聚合物，在光纤刚被拉成丝后立即涂覆在纤芯上以保护光纤不被外来的灰尘和潮气污染；外层涂层通常是相对刚性的聚合物，在光纤卷盘、成缆过程中保护光纤免受外力的影响。

但光纤在传输过程中由于光与传输介质的作用会产生各种传输损耗，如固有损耗、非固有损耗和附加损耗(微弯损耗和连接损耗)，其总量约为0.8dB/KM；而光纤的传输损耗会影响光纤的传输距离和传输容量，因此人们一直致力于降低光纤的传输损耗。固有损耗是由光纤本身的材料决定的，非固有损耗是由光纤材料的纯度决定，因此可以通过改善光纤的材料和纯度使这两种损耗降低，另外连接损耗可以通过改善光纤的连接工艺来降低，以上三种损耗在工作波长1.55微米处最低时只有0.3db/km，而微弯曲损耗占整个传输损耗的一半以上，是引起损耗的主要因素，只有减少这种损耗才能从根本改善光纤的传输质量。

微弯曲损耗通常是在光纤受到小角度的变形时，光纤由传导模变为辐射模而导致的光能损耗，这种变形常常是因为光纤涂覆层的纽结或凹陷引起，人们一直致力于通过改善光纤的涂覆工艺、选择热膨胀系数小的涂层材料来降低光纤的抗微弯曲损耗；实际上，光纤涂料的机械性能尤其是涂覆后光纤的弯曲模量和弯曲强度大大影响了光纤的抗微弯损失能力，是决定光纤微弯损耗的主要因素；因此，可以通过增加涂层弯曲强度和弯曲模量来减小光纤微弯损耗。

发明内容  本发明公开了一种可提高弯曲模量的光纤，该光纤由石英玻璃芯、石英玻璃包层和内外两层涂层构成，其中外层涂层中添加了一种具有片状形态的纳米类粘土粒子，这些粒子尺寸非常小且沿光纤轴向分布，可在不影响光纤固化过程的前提下，大大地提高涂层的弯曲模量，从而降低的光纤抗微弯曲损耗，改善光纤的传输质量。

本发明的光纤内层涂层组分为：

饱和碳氢链的脂肪族聚氨脂丙烯酸酯齐聚物：    50-70％

丙烯酸异葵酯：                              5-15％

羟基甲基苯基丙酮：                          4-8％

稳定剂：                                    0.1-1％

粘结促进剂：                                0.5-1％

聚乙二醇壬基酚醚丙烯酸酯：                  20-30％(本发明所有百分比皆为重量百分比)

上述组份中，稳定剂为硫代二乙基双(3，5-二叔丁基-4-羟基)水解肉桂酸酯，粘结促进剂为gamma-巯丙基三甲氧基硅烷。

本发明的光纤外层涂层的组份为：

涂层组分(I)：                   92-98％

纳米类粘土粒子：                2-8％

其中涂层组分(I)为传统的外层组份，其成分为：

具聚酯/聚醚骨架的脂肪族聚氨脂丙烯酸酯：                 82％

(25％己二醇二丙烯酸酯)

丙烯酸异冰片酯：                                        13％

羟基环己基苯基酮：                                      4％

硫代二乙基双(3，5-二叔丁基-4’-羟基)水解肉桂酸酯：      1％

上述组份中，纳米类粘土粒子为Nanocor公司的Nanomer 1.30E。

本发明中光纤外层涂层中的粘土粒子是从层状的粘土中剥离出来的片状粒子先经过脱水，再将它们分散在有机载体上而制成。其中载体起到防止粒子再水化、处理粒子表面以便于在涂料液体中分散和相容的作用。这种处理后的粒子是无水的且非常小，对紫外线透明，可用紫外线来固化涂层。

这些粒子的尺寸特征为：粒子沿平面上的X-Y方向伸展而在Z轴(厚度)方向很薄。本发明光纤外层涂层的重要特性是将这些粘在一起片状的粘土粒子尽可能的分离以嵌入聚合物中。首选的粒子大部分(50％以上)的X-Y尺寸为100-1000nm，厚度-Z尺寸小于15nm。径向比如X/Y中的最大值与厚度的比在15-800是较合适的。具有这些特性的粒子为片状，主要的分布与纤维及涂层是一个方向。这些片状体在混合与应用过程中与剪切力的方向一致，填料须足够以获得所要求的弯曲磨量，但不得影响固化过程。然而过量的沉积造成涂料表面被片状体覆盖会影响固化，通常的比例为总重量1-10％。

制造这种光纤时，先将预制棒拉丝，将拉好的丝通过盛有内外涂料的涂覆槽，这样光纤被覆上内层紫外光固化涂料，不经过经紫外光照射固化，直接通过盛有含本发明粘土类纳米粒子的外层涂料的封闭槽进行外层涂料的涂覆，这种封闭槽具有一定的压力即液体涂面上常有0.34-1.72Mp压强，以便使这类纳米粒子在光纤涂覆过程中可保持一定的方向性，也使涂料有好的弯曲模量和弯曲强度；然后经过紫外光辐射固化涂覆在光纤上的内外双层涂料，该光纤即成为已涂的光纤，再经卷盘后成为光纤成品。

本发明的光纤覆有双层涂层，很好的保持了传统光纤的特点，由于外层涂层中添加了一种具有片状形态的纳米类粘土粒子，大大地提高涂层和光纤的弯曲模量，从而降低光纤的微弯曲损耗。

具体实施方式

实施例

按以下百分比制备光纤内层涂层：

饱和碳氢链的脂肪族聚氨脂丙烯酸酯齐聚物：                56.00％

丙烯酸异葵酯                                            11.75％

羟基甲基苯基丙酮                                        6.00％

硫代二乙基双水解肉桂酸酯                                0.50％

gamma-巯丙基三甲氧基硅烷                                0.75％

聚乙二醇壬基酚醚丙烯酸酯                                25.00％

按以下百分比来制备外层涂层：

涂层组份(I)                     95％

Nanomer 1.30E                   5％

制备这种光纤时，将预制棒拉丝，然后将拉好的丝依次通过盛有内涂料和组成为本发明所述的外层涂料的涂覆槽，这样光纤被涂覆上内外双层紫外光固化涂料，经紫外光照射固化，成为已涂的光纤，再经卷盘后即成为光纤成品。

实验证明：这种光纤在23℃时，弯曲模量为300Mpa，是普通光纤模量的150％，与传统模量相比，弯曲模量大大增加，抗微弯损耗大大降低，从而改善了光纤的传输质量。

Claims (5)

1.一种高弯曲模量光纤，该光纤由石英玻璃芯、石英玻璃包层和内外两层涂层构成，其中内层涂层组份为：

    饱和碳氢链的脂肪族聚氨脂丙烯酸酯齐聚物：        50-70％

    丙烯酸异葵酯：                                  5-15％

    羟基甲基苯基丙酮：                              4-8％

    稳定剂：                                        0.1-1％

    粘结促进剂：                                    0.5-1％

    聚乙二醇壬基酚醚丙烯酸酯：                      20-30％

    外层涂层组份为：

    涂层组分(I)：                                   92-98％

    纳米类粘土粒子：                                2-8％

    本权利要求中所有百分比为重量百分比。

2.如权利要求1所述的光纤，其中稳定剂为硫代二乙基双(3，5-二叔丁基-4-羟基)水解肉桂酸酯。

3.如权利要求1所述的光纤，其中粘结促进剂为gamma-巯丙基三甲氧基硅烷。

4.如权利要求1所述的光纤，其中涂层组份(I)的组成成分为：

    具聚酯/聚醚骨架的脂肪族聚氨脂丙烯酸酯              82％

    (25％己二醇二丙烯酸酯)

    丙烯酸异冰片酯                                     13％

    羟基环己基苯基酮                                   4％

    硫代二乙基双(3，5-二叔丁基-4’-羟基)水解肉桂酸酯   1％

5.如权利要求1所述的光纤，其中纳米类粘土粒子为Nanocor公司的Nanomer 1.30E。