专利名称：芳纶光缆加强芯及光固化生产方法
技术领域：
本发明涉及一种用于增加光缆强度的芳纶纤维加强芯及其生产方法。
背景技术：
为增加光缆的强度，光缆内部设置有光缆加强芯。目前采用较多的光缆加 强芯是钢丝，玻璃纤维和芳纶，使用钢丝作为光缆的加强芯线，可以增加光缆 的强度，但由于钢丝的耐腐蚀性能差， 一般使用两年就会生锈，产生有害气体， 导致氢损，影响光纤的传播性能，这种钢丝加强芯的使用寿命不长；传统的玻 璃纤维增强塑料光缆加强芯虽然具有轻质高强、耐腐蚀、抗静电及防啮咬等优 点，但是生产速率慢，弯曲半径较大，且一旦发生断裂就无法再使用，并且与 行业所要求的PE护套料的结合性差；芳纶光缆加强芯是以芳纶纤维为基体材 料，树脂为粘结材料的-种新型光缆加强芯，其基本方法原理和玻璃纤维光缆 加强芯一致，同时芳纶纤维较玻璃纤维具有更好的力学性能和理化性能，可以 在较大程度上克服玻璃纤维光缆加强芯弯曲半径大、质量较重的缺点，而且具 有更髙的拉伸强度和抗断裂特性，是玻璃纤维光缆加强芯良好的替代产品。
传统的芳纶加强芯以热固性树脂作为粘结材料，例如环氧树脂、乙烯基 树脂或者乙烯丙烯酸共聚物等等，在热固化生产过程中，熟化区域的温度需要 将控制在200'C左右，以固化热固性树脂，因此消耗能源较多，而且生产效率
低，并且由于热固性树脂通过加热使其发生化学达到固化状态至少需要几分钟
时间，因此延长了整个产品的生产周期，降低了生产效率；另外所需要的生产 设备较复杂，需要很长的热固化腔体，其有效工作腔体不小于600mm。
紫外光(UV)固化技术是一项节能和环保新型技术，它具有节省能源、生 态环境保护以及经济性，生产效率髙等优点，因此在生产应用中显示出强大的 生命力。自1946年美国Inmont公司取得第一个紫外光固化油墨专利，1968 年德国Bayer公司开发了第一代紫外光固化木器涂料，紫外光固化技术在世界 上获得了迅速发展，目前已广泛应用于化工生产领域，但是，目前未见将紫外光固化技术应用到芳纶光缆加强芯的制备领域的报道，因为要制备芳纶光缆加 强芯，需要考虑到涂覆在芳纶纤维外的涂层的物理性能，包括机械强度和柔韧 性等性能。
发明内容
本发明目的是于提供一种芳纶光缆加强芯及生产方法，以降低生产所需的 能耗，縮短生产周期，简化生产设备，降低生产成本。
为达到上述目的，本发明具体技术方案是， 一种芳纶光缆加强芯，包括芳 纶纤维以及包覆在芳纶纤维上的外层涂层构成，所述外层涂层是将光固化粘合 剂通过光固化工艺固化而得
所述光固化粘合剂由活性单体和光敏剂组成，其中活性单体和光敏剂的质
量比为i : io至i : ioo;
其中，活性单体选自丙烯酸酯、苯乙烯、a-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、 丙烯腈、乙烯基乙酸酯、聚苯乙烯大分子单体或聚甲基丙烯酸甲酯大分子单体 中的一种或几种的混合物；
所述丙烯酸酯包括(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸 丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯 酸己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸苯酯、(甲基)丙烯酸苄基酯、(甲基) 丙烯酸甲苯基酯、(甲基)丙烯酸萘基酯、(甲基)丙烯酸环己基酯乙二醇二(甲基) 丙烯酸酯、丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、1， 6-己二醇二(甲基)丙烯酸酯、1， 9-壬 二醇二(甲基)丙烯酸酯、二甘醇二(甲基)丙烯酸酯、三甘醇二(甲基)丙烯酸酯、 四甘醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、二丙二醇二(甲基)丙烯 酸酯、三丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲 基)丙烯酸酯、羟基戊酸新戊二醇二丙烯酸酯三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、 季戌四醇(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯、二(三羟甲基丙垸)四(甲 基)丙烯酸酯、二季戊四醇六(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三氧乙基(甲基)丙烯 酸酯、三羟甲基丙烷三氧丙基(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙垸聚乙氧乙基(甲基) 丙烯酸酯、三羟甲基丙烷聚乙氧丙基(甲基)丙烯酸酯、三(2-羟基乙基)异氰脲酸 酯三(甲基)丙烯酸酯、三(2-羟基乙基)异氰脲酸酯二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚A二(甲基)丙烯酸酯、乙氧基化双酚F二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化双酚A 二(甲基)丙烯酸酯、丙氧基化双酚F二(甲基)丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二(甲基) 丙烯酸酯、双酚A环氧基二(甲基)丙烯酸酯、双酚F环氧基二(甲基)丙烯酸酯。 优选的技术方案中，所述活性单体选自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯 酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基) 丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯酸辛酯、双酚A环氧基二(甲基)丙 烯酸酯、三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、苯乙烯、ci-甲基苯乙烯、乙烯基甲 苯、丙烯腈、乙烯基乙酸酯或季戊四醇四(甲基)丙烯酸酯中的一种。
所述光敏剂选自2， 2-二乙氧基乙酰苯、对二甲氨基乙酰苯、2-羟基-2-甲基-l-苯基丙烷-l-酮、对二甲氨基乙酰苯、4'-异丙基-2-羟基-2-甲基丙酰基 苯；苄基二甲基酮縮醇、苄基-p-甲氧基乙基乙缩醛二苯甲酮、4, 4，-(双二 甲氨基)二苯甲酮、4， 4'-(双二乙氨基)二苯甲酮、4, 4' -二氯二苯甲酮、1-羟基环己基苯基酮、2-苄基-2-二甲氨基-l-(4-吗啉代苯基)-丁酮-l、 2-甲苯基-2-二甲氨基-l-(4-吗啉代苯基)-丁酮-l、 2-甲基-l-[4-(甲硫基)苯基-2-吗啉代丙酮 -1:苯偶姻异丙基醚、苯偶姻异丁基醚、苯偶姻甲基醚、甲基邻苯甲酰基苯甲 酸酯；二乙基噻吨酮、二异丙基噻吨酮、单异丙基噻吨酮、氯代噻吨酮；2, 4-双(三氯甲基)-6-对甲氧基苯基三嗪、2, 4-双(三氯甲基)-6-(l-对二甲氨基苯 基)-l， 3-丁二烯基仲三嗪、2, 4-双(三氯甲基)-6-联苯基仲三嗪、2, 4-双(三氯 甲基)-6-(对甲基联苯基)仲三嗪、对羟基乙氧基苯乙烯基-2, 6-二(三氯甲基)仲 三嗜、甲氧基苯乙烯基-2， 6-二(三氯甲基)仲三嗪、3, 4-二甲氧基苯乙烯基-2， 6-二(三氯甲基)仲三嗪、4-苯并四氢呋喃-2, 6-二(三氯甲基)仲三嗪、4-(邻溴对 N, N-(二乙氧基羰基氨基)-苯基)-2， 6-二(氯甲基)仲三嗪、4-(对N, N- (二乙 氧基羰基氨基)-苯基)-2， 6-二(氯甲基)仲三嗪；2-三氯甲基-5-苯乙烯基-l， 3， 4-氧代二唑、2-三氯甲基-5-(氰基苯乙烯基)-l，3，4-氧代二唑、2-三氯甲基-5-(萘 并-l-基)-l, 3， 4-氧代二唑、l-三氯甲基-5-(4-苯乙烯基)苯乙烯基-l， 3， 4皿氧 代二唑；9-苯基吖啶、1, 7-双(9-吖啶基)庚烷；3-甲基-5-氨基-((仲三嗪-2-基) 氨基)-3-苯基香豆素、3-氯-5-二乙氨基-((仲三嗪-2-基)氨基)-3-苯基香豆素、3-丁基-5-二甲氨基-((仲三嗪-2-基)氨基)-3-苯基香豆素2-(邻氯苯基)-4， 5-二苯 基咪唑基二聚物、2-(邻甲氧基苯基)-4， 5-二苯基咪唑基二聚物、2-(2， 4-二甲氧基苯基)-4， 5-二苯基咪唑基二聚物；2-巯基苯并咪唑或2， 2'-苯并噻唑基 二硫化物中的一种或几种的混合物；
优选的技术方案中，所述光敏剂选自二苯甲酮、4, 4'-(双二甲氨基) 二苯甲酮，二乙基噻吨酮、二异丙基噻吨酮，2, 4-双(三氯甲基)-6-对甲氧基 苯基三嗪，苯偶姻异丙基醚或苯偶姻异丁基醚中的一种；
所述光固化工艺中采用的紫外灯光源波长范围在200 400nm,光源强度 范围在10W 10KW之间
一种芳纶光缆加强芯的固化生产方法，包括以下步骤
(1) 将活性单体和光敏剂搅拌均匀，得到光固化粘合剂，置于20'C 30'C的 液槽内；
(2) 使芳纶纤维匀速经过盛有光固化粘合剂的液槽，在芳纶纤维表层覆上一 层光固化粘合剂，然后在紫外光下照射至少3秒钟后，得到芳纶光缆加强芯；
上述技术方案中，盛有光固化粘合剂的液槽设有一个小孔，小孔的直径与 芳纶直径的比为1.5 2;芳纶纤维通过光固化粘合剂时，因为粘合剂粘度较大， 流动性不好，芳纶纤维就会包覆一层光固化粘合剂，小孔的直径就决定了固化 后包覆了树脂的芳纶光缆加强芯直径，芳纶纤维的直径和小孔的直径共同决定 了包裹在芳纶纤维表面的树脂涂层的厚度，纤维直径可根据不同规格产品而 定，树脂涂层的厚度和芳纶纤维直径的比例一般在1:4 1:2，以提供产品 足够的力学性能。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点 由于本发明采用了光固化技术将外层涂层设置包覆在芳纶纤维表面，并且 调节了光固化粘合剂的配方，使外层涂层结合芳纶纤维的物理性能满足光缆加 强芯的要求，同时还降低了能耗，縮短了生产周期。
图l实施例中生产芳纶光缆增强芯的工艺流程示意图， 其中A.放线机；B.收线机；C.液体槽；D.紫外光源。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述 实施例一，参见附图1所示的生产工艺流程示意图 光固化粘合剂的配方及质量百分含量 活性单体苯乙烯 99% 光敏剂二乙基噻吨酮 1%
先将活性苯乙烯99克和二乙基噻吨酮1克搅拌均匀，在室温条件下将此 光固化粘合剂放入液槽C内；在液槽C的底部有一个供纤维(根据不同产品 规格由若干根纤维丝组成的纤维束)通过的直径为0.5mm的小孔(孔的直径 大小决定了成品芳纶光缆加强芯的直径，可根据产品不同规格选择直径大小)， 将芳纶丝纤维穿过盛有光固化粘合剂的液槽，当纤维穿过液槽C时会在其表 面包覆一层树脂溶液，在收线机B的牵引下使纤维勾速通过一只功率为50W 的紫外灯D照射至少30秒钟后，树脂即可固化成型在纤维表层，制成本发明 的光缆加强芯。
实施例二，参见附图l所示的生产工艺流程示意图-
光固化粘合剂的配方及质量百分含量
活性单体二縮三丙二醇二丙烯酸酯 91% 光敏剂二苯甲酮 9% 先将二缩三丙二醇二丙烯酸酯91克和二苯甲酮9克搅拌均匀，在室温条 件下将此光固化粘合剂放入液槽C内；在液槽C的底部有一个供纤维(根据 不同产品规格由若干根纤维丝组成的纤维束)通过的直径为lmm的小孔(孔 的直径大小决定了成品芳纶光缆加强芯的直径，可根据产品不同规格选择直径 大小)，将芳纶丝纤维穿过盛有光固化粘合剂的液槽，当纤维穿过液槽C时会 在其表面包覆一层树脂溶液，在收线机B的牵引下使纤维匀速通过一只功率 为500W的紫外灯D照射10秒钟后，树脂即可固化成型在纤维表层，制成本 发明的光缆加强芯。
实施例三，参见附图1所示的生产工艺流程示意图
光固化粘合剂的配方及质量百分含量
活性单体1:丙烯酸甲酯 40%活性单体2:苯乙烯 40% 活性单体3: 二乙烯基苯 10% 光敏剂二苯甲酮 10%
先将丙烯酸甲酯40克，苯乙烯40克，二乙烯基苯10克和二苯甲酮10 克搅拌均匀，在室温条件下将此光固化粘合剂放入液槽C内在液槽C的底 部有一个供纤维(根据不同产品规格由若干根纤维丝组成的纤维束)通过的直 径为lmm的小孔(孔的直径大小决定了成品芳纶光缆加强芯的直径，可根据 产品不同规格选择直径大小)，将芳纶丝纤维穿过盛有光固化粘合剂的液槽， 当纤维穿过液槽C时会在其表面包覆一层树脂溶液，在收线机B的牵引下使 纤维匀速通过一只功率为1000W的紫外灯D照射1分钟秒钟后，树脂即可固 化成型在纤维表层，制成本发明的光缆加强芯。
实施例四，参见附图l所示的生产工艺流程示意图
光固化粘合剂的配方及质量百分含量
活性单体l:甲基丙烯酸甲酯 10%
活性单体2:甲基丙烯酸丁酯 10。%
活性单体3:苯乙烯 20%
活性单体4: 二乙烯基苯 30%
活性单体5:三羟甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯 20%
光敏剂l:二苯甲酮 5%
光敏剂2:2， 2-二乙氧基乙酰苯 5%
先将粘合剂100克按上述配方比例搅拌均匀，在室温条件下将此光固化粘 合剂放入液槽C内；在液槽C的底部有一个供纤维(根据不同产品规格由若 干根纤维丝组成的纤维束)通过的直径为lmm的小孔(孔的直径大小决定了 成品芳纶光缆加强芯的直径，可根据产品不同规格选择直径大小)，将芳纶丝 纤维穿过盛有光固化粘合剂的液槽，当纤维穿过液槽C时会在其表面包覆一 层树脂溶液，在收线机B的牵引下使纤维匀速通过一只功率为5000W的紫外 灯D照射10秒钟后，树脂即可固化成型在纤维表层，制成本发明的光缆加强 芯。
权利要求
1. 一种芳纶光缆加强芯，由芳纶纤维以及包覆在芳纶纤维上的外层涂层构成，其特征在于所述外层涂层是将光固化粘合剂通过光固化工艺固化而得；所述光固化粘合剂由活性单体和光敏剂组成，其中活性单体和光敏剂的质量比为1∶10至1∶100；所述外层涂层的厚度和芳纶纤维直径的比例在1∶4～1∶2。
2. 根据权利要求1所述的芳纶光缆加强芯，其特征在于所述活性单体 选自丙烯酸酯、苯乙烯、a-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、丙烯腈、乙烯基乙酸 酯、聚苯乙烯大分子单体或聚甲基丙烯酸甲酯大分子单体中的一种或几种。
3. 根据权利要求2所述的芳纶光缆加强芯，其特征在于所述活性单体 选自(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸 丁酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、(甲基)丙烯 酸辛酯、双酚A环氧基二(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基丙垸三(甲基)丙烯酸酯、苯 乙烯、(i-甲基苯乙烯、乙烯基甲苯、丙烯腈、乙烯基乙酸酯或季戊四醇四(甲基) 丙烯酸酯中的一种。
4. 根据权利要求1所述的芳纶光缆加强芯，其特征在于所述光敏剂选 自2， 2-二乙氧基乙酰苯、对二甲氨基乙酰苯、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙烷-1-酮、对二甲氨基乙酰苯、4'-异丙基-2-羟基-2-甲基丙酰基苯；苄基二甲基酮缩 醇、苄基-p-甲氧基乙基乙缩醛；二苯甲酮、4， 4，-(双二甲氨基)二苯甲酮、4, 4'-(双二乙氨基)二苯甲酮、4, 4' -二氯二苯甲酮、1-羟基环己基苯基酮、2-苄基-2-二甲氨基-l-(4-吗啉代苯基)-丁酮-l、2-甲苯基-2-二甲氨基-l-(4-吗啉代苯 基)-丁酮-l、 2-甲基-l-[4-(甲硫基)苯基]-2-吗啉代丙酮-l;苯偶姻异丙基醚、苯 偶姻异丁基醚、苯偶姻甲基醚、甲基邻苯甲酰基苯甲酸酯；二乙基噻吨酮、二 异丙基噻吨酮、单异丙基噻吨酮、氯代噻吨酮；2, 4-双(三氯甲基)-6-对甲氧基 苯基三嗪、2， 4-双(三氯甲基)-6-(l-对二甲氨基苯基)-l， 3-丁二烯基仲三嗪、2， 4-双(三氯甲基)-6-联苯基仲三嗪、2， 4-双(三氯甲基)-6-(对甲基联苯基)仲三嗪、 对羟基乙氧基苯乙烯基-2， 6-二(三氯甲基)仲三嗜、甲氧基苯乙烯基-2， 6-二(三 氯甲基)仲三嗪、3， 4-二甲氧基苯乙烯基-2， 6-二(三氯甲基)仲三嗪、4-苯并四 氢呋喃-2， 6-二(三氯甲基)仲三嗪、4-(邻溴对N， N-(二乙氧基羰基氨基)-苯基)-2， 6-二(氯甲基)仲三嗪、4-(对N， N- (二乙氧基羰基氨基)-苯基)-2, 6-二(氯甲基) 仲三嗪；2-三氯甲基-5-苯乙烯基-l， 3， 4-氧代二唑、2-三氯甲基-5-(氰基苯乙烯基)-]，3， 4-氧代二唑、2-三氯甲基-5-(萘并-1-基)-1, 3， 4-氧代二唑、1-三氯甲 基-5-(4-苯乙烯基)苯乙烯基-1, 3， 4-氧代二唑9-苯基吖啶、1, 7-双(9-吖啶基) 庚烷；3-甲基-5-氨基-((仲三嗪-2-基)氨基)-3-苯基香豆素、3-氯-5-二乙氨基-((仲 三嗪-2-基)氨基)-3-苯基香豆素、3-丁基-5-二甲氨基-((仲三嗪-2-基)氨基)-3-苯基 香豆素；2-(邻氯苯基)-4, 5-二苯基咪唑基二聚物、2-(邻甲氧基苯基)-4， 5-二苯 基咪唑基二聚物、2-(2， 4-二甲氧基苯基)-4， 5-二苯基咪唑基二聚物；2-巯基苯 咪咪唑或2， 2'-苯并噻唑基二硫化物中的一种或几种。
5. 根据权利要求4所述的芳纶光缆加强芯，其特征在于所述光敏剂选 自二苯甲酮、4， 4，-(双二甲氨基)二苯甲酮，二乙基噻吨酮、二异丙基噻吨 酮，2， 4-双(三氯甲基)-6-对甲氧基苯基三嗪，苯偶姻异丙基醚或苯偶姻异丁基 醚中的一种。
6. —种芳纶光缆加强芯的固化生产方法，其特征在于包括以下步骤(1) 将活性单体和光敏剂搅拌均匀，得到光固化粘合剂，置于20"C 301C的 液槽内；(2) 使芳纶纤维匀速经过盛有光固化粘合剂的液槽，在芳纶纤维表层覆上一 层光固化粘合剂，然后在紫外光下照射至少3秒钟，得到芳纶光缆加强芯。
7. 根据权利要求6所述的芳纶光缆加强芯的固化生产方法，其特征在于 步骤(2)中芳纶纤维经过盛有光固化粘合剂的液槽后，再经过一个小孔，小孔的 直径与芳纶直径的比值为1.5 2。
全文摘要
本发明公开了一种芳纶光缆加强芯，包括芳纶纤维以及包覆在芳纶纤维上的外层涂层构成，所述外层涂层是将光固化粘合剂通过光固化工艺固化而得；由于本发明采用了光固化技术将外层涂层设置包覆在芳纶纤维表面，并且调节了光固化粘合剂的配方，使外层涂层结合芳纶纤维的物理性能满足光缆加强芯的要求，同时还降低了能耗，缩短了生产周期。
文档编号G02B6/44GK101546018SQ20091002905
公开日2009年9月30日 申请日期2009年1月16日 优先权日2009年1月16日
发明者路建美 申请人:苏州大学