用于光学纤维的快固化UV可固化涂料配方组成比例

本发明专利技术公开了一种用于涂覆光波导，更具体地说，光学纤维的快固化、低粘度组合物、以及涂有它的光学纤维。该涂料组合物是一种辐射可固化组合物，包含：辐射可固化低聚物、自由基光引发剂、以及包括具有三－、四－、五－或更高官能度的低分子量（甲基）丙烯酸酯的反应性稀释剂的混合物。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种适用于涂覆带状基体和玻璃表面、特别是用于涂覆光波导如光学纤维的可固化组合物，所述涂料组合物具有较快的固化时间以获得较大的生产线速度。由拉伸玻璃制成的光学纤维已在通讯电缆中用作可靠的传输介质。玻璃光学纤维广泛使用，因为它们能够长距离携带大量信息。为了有助于这些长距离传输，光学纤维波导已涂有各种材料的塑料组合物以保护纤维并增加其拉伸强度。一般，为此往往用两层重叠涂层涂覆该光学纤维。接触玻璃的涂层是较软的主涂层，它必需令人满意地粘附于纤维并足够软以经受尤其是在低使用温度下的微弯。较外的暴露涂层是明显较硬的次涂层，它提供对处理力的所需耐性，但必需足够柔韧，这样该涂覆纤维能够经受重复弯曲而不会断裂该涂层。无论是较内的主涂层或单个涂层，光学纤维涂料组合物一般在固化之前包含一种溶解或分散在液体烯属不饱和介质中的烯属不饱和单体或低聚物以及一种光引发剂。该涂料组合物通常以液体形式施用到光学玻璃纤维上，然后暴露于光化辐射以固化。实际上，大多数常用的涂料衍生自丙烯酸酯。最广泛使用的丙烯酸酯能够高速进行紫外辐射固化，因为这些涂料通常在玻璃纤维已从熔融态拉伸之后立即施用。这些丙烯酸酯通常是单-或双官能(甲基)丙烯酸酯封端的单体和低聚物。外涂层最常见是也可紫外辐射固化的氨基甲酸乙酯-丙烯酸酯或环氧-丙烯酸酯共聚物(参见Shustack等人的美国专利6048911、Barraud等人的美国专利5650231)。涂料在纤维拉伸过程中在线施用到纤维上。由于纤维拉伸已有技术能够增加拉伸速度以产生较长和较薄的光学纤维，但更加迫切地要求涂料组合物能够以与较快拉伸速度同时的较快速率固化。即，随着拉伸速度的增加，已经需要能够以比目前传统技术更快的速率固化的材料。Eckberg等人的美国专利4663185公开了一种通过共混最高占总组合物50％重量的双官能丙烯酸酯单体来制备UV可固化丙烯酸酯化聚合物的方法，这样得到一种硬的玻璃态涂层以增加耐磨性。Hulme-Lowe等人的美国专利4968116公开了一种包层组合物，其中使用2-35％含量的双官能或更高官能的多官能丙烯酸酯，这样可将树脂交联得到硬涂层。Lee等人的美国专利5188864公开了一种用于UV可固化硅氧烷组合物的粘附促进剂，它包含最高10％重量的双官能或更高官能的多官能丙烯酸酯。Thame等人的美国专利6001913公开了一种使用双官能丙烯酸酯而不使用挥发性有机组分(VOC)的UV可固化高光泽涂料配方。这些涂料组合物倾倒至约2密耳厚度。本专利技术人已经发现，具有较低固化时间的液体、非交联的、UV可固化组合物可通过将多官能低分子量丙烯酸酯加入包含辐射可固化低聚物、自由基光引发剂、和反应性稀释剂的组合物中而提供。本专利技术提供了一种液体辐射可固化的组合物，所述组合物包含(a)辐射可固化的低聚物，(b)自由基光引发剂，和(c)包括以下物质的反应性稀释剂的混合物(i)至少一种单-或双官能反应性稀释剂和(ii)至少一种具有至少三个(甲基)丙烯酸酯官能度的多官能反应性稀释剂。该多官能反应性稀释剂组分(ii)增加了该组合物的固化速率。可实现至少100mpm的工艺生产线速度。本专利技术可固化涂料组合物可包括50-98％重量，例如60-90％重量，如70-85％重量的辐射可固化低聚物(a)。自由基光引发剂(b)的量应该足以引发光聚合反应。本专利技术可固化涂料组合物可包括5-50％重量，例如10-40％重量，如15-30％重量的总反应性稀释剂(c)，后者包括(i)单-或双官能反应性稀释剂和(ii)具有至少三个(甲基)丙烯酸官能度的多官能反应性稀释剂。按照本专利技术的涂料组合物可有利地用于光学纤维的主涂层和次涂层两者。本文所用的术语“主涂层”定义为直接接触光学纤维的玻璃部分的涂层。未固化主涂层应该在室温下为液体。未固化主涂层还应该具有适用于高速处理的粘度，而且未固化主涂层应该具有高固化速度。固化的主涂层应该具有与玻璃的良好粘附性以防涂层从光学纤维的玻璃部分过早脱层。固化的主涂层应该在较低温度下具有低模量以使因光学纤维自身上的小应力而微弯变细的作用最小化。固化的主涂层应该具有足够高的折射指数以保证由玻璃核逃脱的不定信号折射回到光学纤维的核。本文所用的术语“次涂层”定义为覆盖光学纤维上的主涂层的涂层。固化的次涂层应该具有足够的模量以产生耐冲击性和提供保护隔绝层，并赋予光学纤维以拉伸强度。固化的次涂层应该具有在宽温度范围内的小物理变化，对水和溶剂吸收的良好耐性并具有良好的颜色稳定性。未固化主或次涂料组合物应该具有足够低的粘度，使得该组合物容易施用到玻璃纤维上以形成连续的保护涂层。这些粘度的例子为约103厘泊(45-50℃)，如在室温下约2×103厘泊至约8×103厘泊的数量级。对粘度没有特别限定，但它可通过已知方法调节至给定应用场合。例如，粘度可根据正在配制的光学纤维材料的种类和施用方法而调节。一般，固化主或次涂层的厚度取决于光学纤维的预期用途，但合适的厚度为约20-35微米，尤其是约25-30微米。如果用作主涂层，按照本专利技术的固化涂层优选具有约-60℃至约0℃，更优选约-50℃至约-30℃，最优选约-40℃的玻璃化转变温度(Tg)，以及在室温(20℃)和50％相对湿度下约0.5-3.0MPa，例如约1.0-2.5MPa的低弹性模量。如果用作次涂层，按照本专利技术的固化涂层优选具有约40-100℃的玻璃化转变温度(Tg)。固化的次涂层的Tg可以是约50-80℃，例如约75℃。未固化次涂层具有在约80℃和50％相对湿度下约5.0-60MPa，例如约20-40MPa，如约30MPa的低弹性模量。向液体、辐射可固化组合物中加入具有至少三个(甲基)丙烯酸酯官能度的低分子量多官能(甲基)丙烯酸可加速组合物的固化速度。这些多官能(甲基)丙烯酸酯的例子包括具有三-、四-或五官能度的那些。加入这些多官能(甲基)丙烯酸酯还能够调节可固化涂料组合物的机械性能。例如，通过向液体、辐射可固化组合物中不断加入这些(甲基)丙烯酸酯，涂料韧性、玻璃化转变温度Tg、和涂料模量可以增加。但加入较少量的这些(甲基)丙烯酸酯有助于加速固化，但避免该组合物在固化时交联密度的明显增加。这样，少量具有三-、四-、五-或更高官能度的丙烯酸酯不会赋予主涂层以非所需的硬度。加入较高量的这些(甲基)丙烯酸酯导致模量、硬度、和交联的非所需增加，这是主光学纤维涂层的非所需特性。优选地，用于加速涂料组合物固化速率的多官能(甲基)丙烯酸酯是三官能、四官能或五官能单体。三官能单体的例子为SR 454，一种购自SartomerCo.的乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯。四官能单体的例子为市售的SR 355，由Sartomer生产的二(三羟甲基丙烷)四丙烯酸酯。五官能单体的例子为SR 399，也购自Sartomer的二季戊四醇五丙烯酸酯。这些用于涂料配方的具有至少三个(甲基)丙烯酸酯官能度的多官能(甲基)丙烯酸酯的量可以是组合物总重的约0.5-3％重量，例如约0.5-2.0％重量。任何超过3％都导致高光泽或硬的耐磨性涂层，这对主光学纤维涂层不合适。可固化涂料组合物包括一种辐射可固化低聚物，例如氨基甲酸乙酯丙烯酸酯低聚物。该低聚物可通过本领域已知的方法合成或商业购得。合适的市本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液体辐射可固化组合物，所述组合物包含（ａ）辐射可固化的低聚物，（ｂ）自由基光引发剂，和（ｃ）包括以下物质的反应性稀释剂的混合物：（ｉ）至少一种单－或双官能反应性稀释剂和（ｉｉ）至少一种具有至少三个（甲基）丙烯酸酯官能度的多官能反应性稀释剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：IV库德亚夫，MB普威斯，RJ欧文顿，
申请(专利权)人：阿尔卡塔尔公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]