PL156332B1 - Sposób wytwarzania estrów akrylowych i metakrylowych oraz sposób wytwarzania kompozycji z estrów akrylowych i metakrylowych utwardzanych UV do powłok lakierowych, zwłaszcza światłowodowych - Google Patents

Abstract

1. Sposób wytwarzania kompozycji estrów akrylowych i metakrylowych przez estryfikację żywic epoksydowych kwasem akrylowym lub metakrylowym, znamienny tym, że żywice epoksydowe otrzymane z dianu i epichlorohydryny o liczbie epoksydowej 0,15-0,58 gramorównoważnika na 100 g, estryfikuje się kwasem akrylowym lub metakrylowym najpierw przy udziale żywicy o liczbie epoksydowej 0,15-0,30 na 100 g po czym w miarę postępu reakcji wprowadza się żywicę o liczbie epoksydowej 0,42-0,58 na 100 g, przy czym wymienione żywice stosować można w zmiennych stosunkach wagowych ale najkorzystniejszy jest taki, w którym ilości żywic mają się do siebie jak 1 :1 . 2. Sposób wytwarzania kompozycji estrów akrylowych i metakrylowych utwardzałnych promieniowaniem UV do otrzymywania powłok lakierowych, zwłaszcza światłowodowych, znamienny tym, że żywice epoksydowe otrzymane z dianu i epichlorohydryny oraz zmodyfikowane poprzez estryfikację kwasem akrylowym lub metakrylowym żywicy o liczbie epoksydowej 0,15-0,30 na 100 g i następnie wprowadzenie do reakcji żywicy o liczbie epoksydowej 0,42-0,58 na 100 g, rozpuszcza się w rozcieńczalnikach aktywnych w ilościach potrzebnych do uzyskania lepkości 1000-10000 m ’Pa'S mierzonej w temperaturze prowadzenia procesu pokrywania włókna światłowodowego i do otrzymanej kompozycji dodaje się fotoinicjatora w ilości 0,2-5% wagowo, a jako rozcieńczalniki aktywne stosuje się monomer winylowy dwu lub czterofunkcyjny lub mieszaninę takich monomerów o jednym lub więcej wiązaniach podwójnych, a szczególnie pochodne kwasu akrylowego i metakrylowego, jak akrylan lub metakrylan metylu lub etylu, akrylan lub metakrylan butylu lub heksylu, dwumetakrylan glikolu etylenowego oraz akrylonitryl, styren i mieszaniny tych rozcieńczalników.

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania estrów akrylowych i metakrylowych oraz sposób wytwarzania ktmpooyyii z estrów akryoowych i ^^ei^ltrylł^wych utwardzanych ultraftoeθtlm do powłok lakieoowych, zwłaszcza światłowodowych pokrywanych tymi lakierami w celu zabezpieczenia przed dyfuzję pary wodnej w czasie wycięgania włókien, ochrony powierzchni przed działanecu różnego rodzaju czynników korodujących lub w celu spełniania funkcj optycznych względem światła prowadzonego przez światowód.

światowody muszę mieć odpowiednię wytrzymałość mechanicznę i dlatego substancje używane do wytwarzania powłok laktetowych na świat Zwodach muszę mieć odpowiednie właściwości, zwłaszcza odpowiednio dużę twardość i wytrzymałość na rozerwanie oraz na działanie wody.

Ze względu na specyfikę procesu nakładania powłok na włókna światłowodowe, używane do tego celu substancje powinny mieć odpowiednię gęstość, lepkość i napięcie powierzchniowe. Czas utwardzania stosowanych do tego celu korappozyc i powinien być krótki., aby Mżl.ί^oa była duża szybkość wycίągaiii włókna i pokrywanie włókna świal^Nchowego roztworem kompooyyii w czasie wycięgania oraz w dalszym biegu > utwardzanie pokrycia przez działanie podwyższonę temperaturę lub jak to się robi w nowszych rozwięzaniach przez naświetlenie promieniowaneem ult aa fiole ^wym.

Obecnie znanych Jest szereg zwięzków chemicznych, które stosowane być mogę do takiego

156 332 zabezpieczania włókien światłowodowych. Oeden z tego rodzaju preparatów stanowię kompozycje utwardzane termicznie, które jednak pomimo pewnych zalet sę obecnie w produkcj światłowodów coraz rzadziej stosowane, przede wszystkim ze względu na długi czas trwania utwardzania lub konieczność odpędzania rozpuszczalnika w czasie utwardzania. Inny rodzaj stanowię preparaty, z których powłoki nakłada się za pomocę wytłaczarek w procesie wytłaczania preparatu razem z włóknem. Ogranicza to prędkość nakładania powłoki do kikkunastu lub nawet kilku metrów na minutę. Kolejny, coraz częściej stosowany rodzaj preparatów stosowanych do wytwarzania powłok stanowię kompo^^e utwardzane za pomocę promieniowania UV.

Według brytyjskich opisów patentowych nr nr 925 856, 948 441, 948 492 i 948 493 oraz polskich opisów patentowych nr 78 520, 85 233 i 93 559 żywice utwardzalne promieniowaniem UV otrzymać można przez estryfikację żywic epoksydowych kwasami nienasyconymi, zwłaszcza kwasem ak^^wym lub matakryoowym, przy czym estryfikację można prowadzić bez rozpuszczalnika lub w środowisku rozpuszczalników obojętnych z katalizaooram i inhi^bioorm reakcji. Próby wykorzystania do pokrywania żywic i sposobów ich wytwarzania według cytowanych opisów patentowych brytyjskich i polskich w zastosowaniu do ś^^atłow^c^c^^w nie dały zadawalających wyników. Znanymi sposobami nie można bowiem było uzyskać odpowóedniej lepkości lakieru do powłok, wykazujęcego jednocześnie potrzebny kęt zwilżania i napięcie powierzchniowe względem szkła, a iwlaszcia kwarcu oraz dostatecznie krótki czas utwardzania. Ponadto dla uzyskania odpowiedniego typu światoowodu, o dużej wytrzymałości mechanicznaj i małej tłumienności, w tym dla uzyskania określonego modułu Younga, wydłużenia względnego, temperatury zeszklenia, odporności na dyfuzję wody i inne czynniki zewnętrzne oraz zachowanie wymaganej adhezj powłoki do włókna świ-atłowNi^c^t^wego oraz innych wymaganych parametrów niezbędne jest przestrzeganie spe^alnie w tym celu sporzędzonych receptur kłmpołzyji powłok i warunków ich wytwarzania.

Celem wynalazku Jest podanie sposobu wytwarzania estrów ak^^wych i metakrylowych oraz sposobu wytwarzania koroppozyci z estrów akrylowych i metakrylowych utwardzanych UV do powłok lakierowych , zwłaszcza świa t ^webowych, umożliwia jących ot izmmywanir takich powłok o wymaganych parametrach korzystnych szczególnie z punktu widzenia produkeci świar^waJów.

Istota sposobu wytwarzania estrów akoyłooych i meeakrylowych według wynalazku polega na tym, że żywice epoksydowe o lćczbie epoksydowej 0,15 - 0,58 goaoorównooażnika na 100 g, znane pod handlowę nazwę Epidian, estryfikuje się kwasem ak^^wym lub mθtakryłowyo najpierw przy udziale żywicy o lćczbie epoksydowej 0,15 - 0,30 goaooróon_lowonnika/100 g, po czym w miarę postępu reakeci wprowadza się żywicę o liczbie epoksydowej 0,42 - 0,58, przy czym wymienione żywice stosować można w zmiennych stosunkach wagowych, ale najkorzystniejszy jest taki, w którym ilości żywic maję się do siebie jak 1:1 wagowo.

Istota sposobu wytwarzania kompo^yci z estrów ak^^wych i metakrylowych utwardzalnych poom.eiI^(^wanre^m UV do otrzymywania powłok lakeerowych zwłaszcza świa tłow^i^d^owy ch, według wynalazku polega na tym, ze żywice epoksydowe łtiymmaie z dianu i eoichlołochydΓyny oraz zmodyfikowane kwasem ak^^wym lub oetakryoowyo, w sposób opisany wyzae , rozpuszcza się w rozcieńczalnikach aktywnych w ^ośc^ch potrzebnych do uzyskania lepkości 1000 - 10000 o.

Pa.s mierzonej w temperaturze prowadzenia procesu pokrywania włókna śoiatłowodowegł i do otrzymanej kłoppoiyji dodaje się fow ilości 0,2 - 5% wagowej. Oako rozcieńczalniki stosuje się monomer winylowy dwu lub czterofunkcyjny lub mieszaninę takich monomerów o jednym lub więcej oiązaiiach podwójnych, a szczególnie pochodne kwasu akryoowego i oetakoyłowrgo, na przykład akrylan lub ιretakrylai metylu, akrylan lub metakrylai etylu, akrylan lub oetakrylαi butylu, akrylan lub heksylu , dwumo eaa kylan glikolu e ty^Howego, akrylonntryl oraz styren, a także ich mieszaniny. Oako fotoinicja tor korzystnie stosuje się pochodne benzofenonu i acetofanonu, zwłaszcza 2 hydroksy - 2,2 dioetyl^oacet^o^^r^on lub 2,2 dioatoksy - 2 - fenyloacetoeenon w ilości od 0,2 - 5% ^^(jowo.

Do utwardzenia ^i^pozyci lakeerowych wytwarzanych według wynalazku z zastosowaniem dotychczas używanych fotoi^nj^c^^oo óów, na przykład trygonalu, potrzebna była komora zawierająca 4 lampy UV o łącznej mocy 2.400 W i prędkość w^^£^ⁱ-?gania włókna świaΐłołodowegł nie wię^za niż ⁵°o x O-n”¹.

156 332

Przy użyciu fotoinicjatora według wynalazku, na przykład 2,2 dimetoksy - 2 - fenyloacetofenonu w ilości 0.5 - 5½ wagowo w stosunku do masy żywicy oraz tej samej mocy lampy UV w komorze do ^utwar^dzania można ^prę^dkość wyci^ągania włó^kna zwię^ksz^yć nawet ^do lOOm x min^-1·.

Sposób wytwarzania estrów akrylowych i metakrylowych oraz sposób wytwarzania kompozycji z estrów akrylowych i metakrylowych utwardzanych UV do powłok lakierowych, zwłaszcza światłowodowych jest dalej wyjaśniony dodatkowo na przykładach.

Przykład I. V okręgłodennej kolbie trój szyjnej o pojemności 2 dm , zaopatrzonej w mieszadło mechaniczne, chłodnicę zwrotną i termoma^, umieszczono 335 g kwasu akry^^wego, 10 g trójβtylbbβnzyroaminy - TEBA oraz 600 g żywicy epoksydowej o liczbie epoksydowej 0,25 graaorównowonnίka/l00 g. Zawartość kolby ostrożnie ogrzano do temperatury ¹⁰⁰°C i utrz^ywano t^ę temperatur przez 1 ^godzin^ę. Nast^ępnie w tej temperaturze w ciągu 0,5 godziny dozowano do kolby 600 g żywicy epoksydowej o lćczbie epoksydowej 0,50. Po zakończeniu dozowania podwyższono tem^6t^^ur^ę w koltiie ^do ¹^^°C, a po upływie 2 ^godzin ^do ¹¹⁵°C i w tej temperaturze ut^^^ano zawarto^ lolt^ aż ^do osi^ągni^ęci.a l^zby kwasowej reagującej mieszaniny równej 3, co następowało po upływie 5 godzin. Otrzymany w ten sposób produkt rozcieńczony monomerem oinyrowym z dodatkeem 2,2 dimetoksy - 2 feiyloacetotθnonu do lepkości w temperaturze powlekania włókna świałlowodowego nieco większej niż 1000 mPsi.a tworzył na świntlowodaih po utwardzeniu za pomocą UV, trwałe, gładkie powłoki bez żadnych zniekształceń. Uzyskane włókno charakteryzowało się wytrzymałością mechaniczną wynoszącą ponad 60 N oraz nie wykazywało wzrostu tuumienia świat ^wodu /spadku przenoszonego sygnału/ wi^ększe^go ni-ż 0.1 liB/km”¹ co z^darza si^ę przy ^powło^kac^h niejednorodny^^, jsiadającycki na powierzchni zgrubienia. Takie same wyniki uzyskano z wytworzonego preparatu gdy w opisanej procedurze postępowania zamiast 2,2 diaβtlksy - 2 - feiyloaietotenonu użyto 2 hydroksy - 2,2 diaθtyloαietofθnoiu.

Przykład II. Z 70 g żywicy akrylowej wytworzonej jak w przykładzie I przez dodanie 30 g akrylanu butylu sporządzono 100 g mieszaniny, którą dokładnie wymieszano z dodatkeem 1,2 g 2,2 dimetoksy 2 - fenyloacetoeenonu i taką kraporycję nakładano bezpośrednio na włókno śoiatlowodooe wyciągane z pieca. KomaolycJę o której mowa nanoszono na włókno świ.atlo«[^(^()we za pomocą lejka dwudzielnego o kącie zbieżności oC/2 wynoszącym 0,1 - 1,8° i o wysokości 3-20 mm, zakończonego iylizdtirizmm przewodem kapilaroym o długości 0,1 - 1,0 mm i o średnicy nie większej niż o 200 jm od średnicy przeciąganego włókna śoiatrowodowego. Naniesioną powłokę utwardzono promieniowałem UV w komorze zawierającej lampy uli:rafooletwve o łącznej mocy 2400 W. Wyttoorzlie w ten sposób włókno światlowodooe pokryte kompporzią. posiadało dobrą wytrzymałość mechaniczną i nie wykazywało wzrostu tłumienia w porównaniu z włóknem nie pokrywanym żywicą. Wytrzymałość włókna pokrytego żywicą na rozerwanie wynosiła ^śre^dnio ^pona^d 60 N. Titułenie świat ^wodu ^^^ζ (powlekałem 2^,05 + 0,05 dB /km^-1 i ^po pwle^kaniu ^0+0^5 ^dB / ^km”·.

Przykład III. 2 70 g żywicy akrylowej wytworzonej jak w przykładzie I, lecz z żywic epoksydowych wziętych w stosunku 1:8 wagowo żywicy o icezbie epoksydowej 0,25 na 100 g do żywicy o icezbie epoksydowej 0,50 na 100 g po zestrytFUowani^u tych żywic Jak w przyk ładzie

I. dalej postępowano jak w przykładzie I. Otrzymano pokrycie o podobnych właściwościach jak w przykładzie I lecz o zwiększonej elastyczności włókna światlowodowegl co praktycznie objawiło się większą wytrzymałością włókna na zginanie.

Przykład IV. Przez rozcieńczenie 65 g żywicy otrzymanej jak w przykładzie I, w 33,5 g Zwumatakrylαnu glikolu etytenowegl z dodatłem 1,5 g 2,2 dimetoksy - 2 - fenyloacetofenonu otzzymano 100 g kompprrcii z której wytworzono powłoki na włóknach śoiαtlowodrwych utwardzone za pomocą UV. Uzyskano w ten sposób powłoki twardsze i bardziej wytrzymałe menhańcznie w środowisku wodnym niż te. które opisano w przykładach II i III.

Przyklaad V. Przez rozcieńczenie 60 g żywicy otrzymanej przez estryfikację kwasem ak^^wym żywicy epoksydowej o lćczbie epoksydowej 0,50 gramorównoważnika / 100 g w akrylanie heksylu z dodatłem 2% wagowo 2 - hydroksy - 2,2 - Ziaetyloaietotenonu sporządzono 100 g kompooycji, z którą postępowano dalej jak w przykładzie II i ltrzmmano powłoki o

156 332 znacznie większym wydłużeniu względnym niż w przykładach II, III i IV, ale przy zachowaniu takich samych właściwościach optycznych światOowodu.

Oprócz opisanych w przykładach stosowania rozwiązania według wynalazku, sprawdzono w tym rozwiązaniu możliwość wykorzystania jeszcze innych rozciartczalnkków takich jak akryloniiry 1, styren, metakrylan butylu i mtakr^^lan heksylu i stwierdzono, że postępując sposobem według wynalazku przy użyciu wymienionych rozciehczalnkków można także uzyskać powłoki o dobrych parametrach mechanicznych bez pogorszenia optycznych właściwości światło wodów.

156 332

Zakład Wydawnictw UP RP. Nakład 90 egz. Cena 3000 zł

Claims (3)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Sposób wytwarzania estrów akrytowych i metakrylowych przez estryfikację żywic epoksydowych kwasem akrytowym l^ub metakrytowym, znamienny tym, że żywice epoksydowe otrzmmane z dianu i epichlorohydryny o liczbie epoksydowe,] 0,15 - 0,58 gramorównoważnika na 100 g, estryfikuje się kwasem akry^Nym l^uib ^^takryOwy^^^m najpierw przy udziale żywicy o lćczbie epoksydowej 0,15 - 0,30 na 100 g po czym w miarę postępu reakcji wprowadza się żywicę o lcczbie epoksydowej 0,42 - 0,58 na 100 g, przy czym wymienione żywice stosować można w zmiennych stosunkach wagowych, ale najkorzystniejszy jest taki w którym ilości żywic maję się do siebie jak 1:1.
2. 2. Sposób wytwarzania komppoyyci estrów akrylowych i meeakrylowych utwardzalnych promieniowaniem UV do otrzymywania powłok la^e^Nych zwłaszcza światłowodowych, znamienny tym, ze żywice epoksydowe otyylmane z dianu i epichlorohydryny oraz zmodyfikowane poprzez estryfikację kwasem akry^Nym lub metakrytowym żywicy o lćczbie epoksydowej 0,15 - 0,30 na 100 g i następnie wprowadzenie do reakcj żywicy o lćczbia epoksydowej 0,42 - 0,58 na 100 g, rozpuszcza się w rozcieńczalnikach aktywnych w tostach potrzebnych do uzyskania lepkości 1000 - 10000 mPsi.s mierzonej w temperaturze prowadzenia procesu pokrywania włókna światłowodowego i do otrzymanej kompozyj dodaje się fotoinicjatora w ilości

   0,2 - 5% wagowo, a jako rozcieńczaaniki aktywne stosuje się monomer winylowy dwu lub czterofunkcyjny lub mieszaninę takich monomerów o jednym lub więcej wiązaniach podwójnych, a szczególnie pochodne kwasu akryoowego i rneeakrylowego, jak akrylan lub meeakrylan lub etylu, akrylan lub met^lo^ylan butylu lub haksylu, dwuimeaarylan glikolu etyennowago oraz akrylonitryl, styren i mieszaniny tych rozcieńczalników.
3. 3. Sposób według zastrzi2, znamienny tym, że jako fotoinicjator stosuje się pochodne benzofenonu i αcetofθitnu, zwłaszcza 2-hydroksy - 2,2 - dimetyloacetofanon lub 2,2 - dimetoksy - 2 - fenyloacetofenti.