CN85101538B - 具有合成树脂涂层的光导玻璃纤维 - Google Patents
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Abstract
本发明提供具有合成树脂涂层的光导玻璃纤维,其中合成树脂涂层的第一层是由可固化的合成树脂组成物所构成,该组成物包括一个聚氨酯丙烯酸酯和一个含有丙烯酸酯基团的硅氧烷共聚物。由固化而得的合成橡胶,具有相当于聚硅氧烷涂层的性质,而且机械强度和抗磨损性比聚硅氧烷还好。
Description
本发明是有关合成树脂涂层的光导玻璃纤维,它包括玻璃纤维和合成橡胶封闭层。合成橡胶的折光指数比玻璃纤维最外层的折光指数更高些,它是由可固化的合成树脂组成物制取的。该组成含有共聚物,其单体单元包括二甲基硅氧烷和至少一种选自甲基苯基硅氧烷和二苯基硅氧烷之类的硅氧烷。这样的硅氧烷共聚物,在每个分子中至少含有两个丙烯酸酯基团。
这类光导玻璃纤维可用于电讯方面的光导信号器上。
曾在荷兰专利说明书No,8400727中介绍了上述的光导玻璃纤维。所用的硅氧烷共聚物之数均分子量为1,000-25,000。可固化的合成树脂组成物还含有一种或几种丙烯酸酯单体化合物以及能被光活化的引发剂。当玻璃纤维制得之后,把可固化的合成树脂组成物直接用于玻璃纤维上,然后用紫外线照射或电子辐射的方法进行固化。固化时间低于5秒,最好低于0.5秒。象这样所得到的合成橡胶之折光指数高于1.46,弹性模数为0.1-10兆帕,玻璃转变温度为-50℃或更低些。但这种合成橡胶的抗磨损性能和机械强度均低,从而使得光导玻璃纤维的运输和贮存,及将其送进电缆的操作就更加复杂化。通过在合成橡胶中加进无机填料的方法,有可能提高它的机械强度,不过,这也有缺点,填料状物可能损害光导玻璃纤维。通常,合成橡胶的软层第二层,比较硬的合成树脂涂层加以保护。
为此目的,本发明提供一种具有合成树脂涂层的光导玻璃纤维,而且具有上述所要求的性质。同时,它还具有高的抗磨损性能和机械强度。更可取的是在不使用无机填料的情况下也能达到上述目标。
按照本发明,实现这个目标要使用可固化的合成树脂组成物,该组成物还含有数均分子量高于3,000的聚氨酯丙烯酸酯,其含量最好为5-60%(重)。
按照本发明,有关光导玻璃纤维适用、具体的内容为,聚氨酯丙烯酸酯系具如下结构的化合物:
其中R1选自下面基团:
-(CH2-CH2-O)n-,
-(CH2-CH2-CH2-CH2-O)n-
和
其中n平均值大于60,m平均值大于30;
其中R2选自下面基团;
其中P至少为1。
根据R1的选取情况,聚氨酯丙烯酸酯是聚醚类氨基甲酸乙酯丙烯酸酯或聚酯类氨基甲酸乙酯丙烯酸酯。
为了避免由于加进聚氨酯丙烯酸酯而使硅氧烷共聚物之合适的、低的玻璃转变温度提高到不适用的水平,最好是使n平均值高于60,或m平均值高于30。不过,如果n和1平均值太高,会导致固化的合成树脂都组成物之机械强度太低。
为了使硅氧烷共聚物和聚氨酯丙烯酸酯得到适宜的溶混性,最好是使硅氧烷共聚物具有颇高含量的芳烃基团或丙烯酸酯基团。例如,丙烯酸酯基团在硅氧烷共聚物中的合适数量,应该是每个单体单元中有0.1个。但是,芳烃基团含量太高,将导致合成橡胶的玻璃转变温度太高。丙烯酸酯本身含量太高,如不采取进一步措施的话,将导致合成橡胶弹性模数太高。为了在所要求的低玻璃转变温度和低弹性模数条件下能得到适宜的溶混性,硅氧烷共聚物含有极性基团是有效的。此种极性集团最好是羟基基团。
按照本发明,有关具有合成树脂涂层的玻璃纤维的适用、具体内容是,硅氧烷共聚物作为单体单元最好至少含有下面的一种基团;
为了得到具有低粘度和高固化速度的可固化成树脂组成物,其中最好含有1-10%(重)的一个或多个单体丙烯酸酯化合物,而且它们最好选自下列一组化合物;2-乙氧基乙基丙烯酸酯、2′-乙氧基-2-乙氧基乙基丙烯酸酯、3-甲氧基丙基丙烯酸酯、丁基丙烯酸酯、戊基丙烯酸酯、己基丙烯酸酯、庚基丙烯酸酯、辛基丙烯酸酯,壬基丙烯酸酯、2-乙基-己基丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯和2′-(2-羟苯并苯酮)-2-乙氧基-乙基丙烯酸酯。
可固化的合成树脂组成物可以用紫外线照射或电子辐射的方法进行固化。如果可固化的合成树脂组成物是通过紫外线照射的方法进行固化而制得的话,那么适用的、可固化的合成树脂组成物最好含有0.1-10%(重)能被光活化的引发剂。上述类型的、合适的引发剂选自于下面之类的化合物:2,2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、2,2-二乙氧基-苯乙酮、2,2-二甲基-1,2-羟基苯乙酮、2′(2-羟苯并苯酮)-2,乙氧基-乙基丙烯酸酯。
下面将详细介绍本发明的具体内容及其附图。
图1表示用于本发明光导玻璃纤维上的硅氧烷共聚物的可能存在的结构式。
图2表示用于本发明光导玻璃纤维上聚醚类氨基甲酸乙酯丙烯酸酯的结构式。
实施方案
具有如图1所示的结构式的硅氧烷共聚物之制备方法如下。图1所示的结构式中P平均值为150,q平均值为100,r平均值为15。
将160.2克醋酸、193.5克二甲基二氯硅烷、191克甲基苯基二氯硅烷、17.25克甲基二氯硅烷和1.89克二甲基-氯硅烷在一个装有回流冷凝器的容器内进行混合。在搅拌的情况下,在45分钟内逐滴加入87克甲醇。将该过程所生成的HCl除掉。上述混合物在二小时时间内均维持在沸腾状态。其后,通过乙醇抽提的方法、将低分子的和环状的硅氧烷脱除。然后,加进200毫升四氢呋喃、一定量的催化剂(六氯铂酸)和19.3克烯丙基缩水甘油醚。接着,把这种混合物在有一个回流冷凝器的条件下保持沸腾状态达24个小时。所得混合物的红外光谱分析结果表明,所有的Si-H键(在谱图上用2140厘米-1峰进行分辩)都已转化。将四氢呋喃蒸发掉,用MgSO4干燥产品,并通过过滤进行提纯。其后,加进200毫升甲苯12.2克丙烯酸和0.7克苯基二甲基胺。该混合物在具有一个回流冷凝器的条件下保持沸腾状态达16个小时。接着,通过在90℃、1300帕压力下进行蒸的方法,将甲苯脱除。采用过滤的方法进一步提纯产品。
所得到的硅氧烷共聚物在25℃下的粘度为1.03帕·秒,折光指数为1.4887。当使用一个强度为0.6瓦/厘米2的中压汞蒸汽灯的时候,对于实现固化所要求的爆光时间是0.1秒。由此所得到的合成橡胶具有如下性质:折光指数(25℃)为1.4890,玻璃转变温度-68℃,弹性模数为0.8兆帕。
为了提高抗磨损性和机械强度,硅氧烷共聚物在用于玻璃纤维和固化之前,先混以聚醚类氨基甲酸乙酯丙烯酸酯(见图2),其重量比如表1所示。在上述混合物中还要加入4.5%(重)的2,2-二甲氧基-2-苯基-苯乙酮。这个量适合于在玻璃纤维上固化一层40μ厚的涂层。固化前可固化的合成树脂组成物和固化后合成橡胶的几个性质列于表1。
表1 A B
硅氧烷共聚物/聚醚氨基甲酸乙酯丙烯酸酯 3∶1 1∶1
粘度,25℃(帕·秒) 3.4 10.7
粘度,45℃(帕·秒) 1.1 3.4
折光指数,25℃ 1.4839 1.4781
爆光时间,(秒) 0.1 0.5
固化后
折光指数,25℃ 1.4852 1.4787
玻璃转变温度,℃ -64 -59
弹性模数,兆帕 0.9 1.0
按照本发明,用于光导纤维的可固化的合成树脂组成物,在固化过程中几乎不收缩,如此得到的合成橡胶,具有高的抗磨性。
固化所得的合成橡胶的泊松比近似于0.5。当向合成橡胶上载以负荷时,实质上不发生收缩。所以在改变玻璃纤维长度情况下,不会增进由于机械强度或温度变化而产生的微小弯曲会引起传导损失)。
Claims (13)
1、一种具有合成树脂涂层的光导玻璃纤维,该光导玻璃纤维是由玻璃纤维和其折光指数比玻璃纤维最外层折光指数更高的合成橡胶包层所组成,其中合成橡胶是由可固化的合成树脂组成物制成的,这些组成物包括一个共聚物,其单体单元是二甲基硅氧烷,和至少一个从甲基苯基硅氧烷、二苯基硅氧烷族类选出来的硅氧烷。硅氧烷共聚物每个分子至少有两个丙烯酸酯基团,该光导玻璃纤维的特征在于可固化的合成树脂组成物还包括数均分子量大于3,000的聚氨酯丙烯酸酯。
2、按权利要求1的光导玻璃纤维,其特征在于可固化的合成树脂组成物包括5-60%(重)的聚氨酯丙烯酸酯。
3、按权利要求1或2(原文为2或3,有误一译者)的光导玻璃纤维,其特征在于聚氨酯是下列结构的化合物:
其中n的平均值大于60,m的平均值大于30;其中R2是从下列基团中选出来的:其中R2是从下列基团中选出来的:
其中p值至少为1。
4、按权利要求1至3中的任一项的光导玻璃纤维,其特征在于硅氧烷共聚物含有极性基团。
5、按权利要求4的光导玻璃纤维,其特征在于极性基团为羟基基团。
6、按权利要求5的光导玻璃纤维,其特征在于硅氧烷共聚物至少包括下列基团之一作为单体单元:
7、按权利要求1至6的光导玻璃纤维,其特征在于可固化的合成树脂组成物包括1-10%(重)的丙烯酸酯化合物单体。
8、按权利要求1至7中的任一项的光导玻璃纤维,其特征在于可固化的合成树脂组成物包括0.1-10%(重)的可以被光所活化的引发剂。
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