本发明一般涉及可辐射固化配制物,尤其适合作为光纤一次涂层组合物,用可辐射固化配制物作为一次涂层组合物涂覆光纤的方法,以及由此生产的涂覆光纤。相关申请的交叉引用无
背景技术:
0、背景
1、光纤由玻璃热熔纺丝得到的玻璃纤维和设置在玻璃纤维上用于保护增强的一个或多个涂层构成。例如,光纤是通过首先在玻璃纤维表面上形成柔性一次涂层,然后在一次涂层上形成更加刚性的二次覆盖层(称为二次涂层)来生产的。还已知带状光纤或光纤电缆,其具有用粘合材料粘合的多个具有涂层的光纤。
2、由于它们尤其快速固化,并能赋予光纤所需的特性,因此长期以来一直使用可辐射固化热固性组合物来形成一次涂层和二次涂层。通常,可辐射固化光纤涂层是含有一种或多种具有一个或多个烯属不饱和(c=c)键的组分的混合物的组合物的固化产物,这些组分在辐射的影响下通过自由基聚合进行交联。此类组合物通常还包括光引发剂以促进辐射固化,特别是当固化是借助紫外线(uv)波长下的辐照实现时。
3、相对较软的内一次涂层提供微弯抗性,而微弯会导致涂覆光纤的信号传输衰减增加(即信号损失),因此是不合意的。微弯是光纤中的微观曲率,涉及几微米的局部轴向位移和几毫米的空间波长。微弯可能是由热应力和/或机械侧向力引起的。涂层可以提供横向力保护,以防止光纤发生微弯,但随着涂层厚度的减小,所提供的保护量也会减小。
4、一次涂层优选具有比相关光纤的包层更高的折射率,以便让它们从光纤芯中剥离出错误的光信号。在热老化和水解老化过程中,一次涂层应保持对玻璃纤维的足够粘附性,而且(如果需要)为了拼接目的还能够从其上剥离。一次涂层通常具有在20至50μm范围内(例如,约25或32.5μm)的厚度,对于200μm纤维,较薄厚度在15至25μm范围内。
5、更坚硬的二次涂层提供处理力抗性,例如当涂覆光纤被制成带状和/或缆状时所遇到的力。可辐射固化光纤二次涂层组合物通常还包含烯属不饱和化合物的混合物,包括溶解或分散在液体烯属不饱和稀释剂和光引发剂中的一种或多种丙烯酸酯官能低聚物。涂层组合物通常以液体形式施加到光纤上,然后暴露于光化辐射以实现固化。
6、通常用于在玻璃纤维上形成覆盖层的方法为,例如,用液态可固化树脂组合物涂覆玻璃纤维,并用热或光(且尤其是紫外线辐射)进行固化。光纤涂层(包括一次层和二次层)通常采用以下两种工艺之一进行施加:湿碰湿(wow)和湿碰干(wod)。在wod工艺中,纤维首先经过一次涂层施加,然后通过暴露于紫外线辐射进行固化。然后,光纤经过二次涂层施加,随后通过类似的方式将其固化。在wow工艺中,纤维经过一次和二次涂层施加,然后纤维进行固化步骤。在湿碰湿工艺中,省略了一次涂层和二次涂层施加之间的固化灯。
7、人们不断追求更加可持续和有效的光纤涂层。已知的光纤涂层,其足够快速固化且提供足够的纤维上(on-fiber)性能,并且仍然能够充分粘附于其相关的光纤基材,但仍具有改进的空间。具体而言,将希望提供光纤一次涂层,其保持可接受的固化速度和纤维上性能,正如业界所期望的那样,但仍然具有较低的挥发性,这由其中包含的单体和/或稀释剂化合物的含量的降低所证明。
技术实现思路
1.一种光纤一次涂层组合物,其包含相对于整个一次涂层组合物的重量计的下列组分:
2.根据权利要求1所述的光纤一次涂层组合物,其中如果(b)不存在,则根据(a)的一种或多种低聚物具有至少两个烯属不饱和基团,更优选两个烯属不饱和基团。
3.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中根据(a)的一种或多种低聚物以大于或等于0.1重量%且小于或等于96重量%的量存在;其中(i)包括聚醚、聚酯、聚丁二烯、聚碳酸酯或硅酮部分。
4.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中根据(a)的一种或多种低聚物以大于1重量%,优选大于5重量%,优选大于10重量%,优选大于20重量%,优选大于30重量%,优选大于40重量%的量存在。
5.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中根据(a)的一种或多种低聚物以小于或等于95重量%,优选小于或等于90重量%,优选小于或等于80重量%,优选小于或等于70重量%的量存在。
6.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中所述组合物中的丙烯酸酯含量小于或等于2.50mol/kg组合物,优选小于或等于2.00mol/kg组合物,更优选小于或等于1.50mol/kg组合物,更优选小于或等于1.20mol/kg组合物,更优选小于或等于1.00mol/kg组合物,更优选小于或等于0.80mol/kg组合物。
7.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中所述组合物中的氨基甲酸酯含量为0.20至1.5mol/kg组合物。
8.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中所述组合物中的氨基甲酸酯含量小于或等于0.90mol/kg组合物,优选小于或等于0.70mol/kg组合物。
9.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中所述组合物中的氨基甲酸酯含量大于或等于0.25mol/kg组合物,或大于或等于0.30mol/kg组合物,或大于或等于0.31mol/kg组合物,或大于或等于0.35mol/kg组合物,或大于或等于0.40mol/kg组合物,或大于或等于0.45mol/kg组合物,或大于或等于0.50mol/kg组合物。
10.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中低聚物(a)和低聚物(b)中的总丙烯酸酯含量为0.05mol/kg低聚物(a)+(b)至0.80mol/kg低聚物(a)+(b)。
11.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中所述低聚物(a)和低聚物(b)中的总丙烯酸酯含量小于或等于0.70mol/kg低聚物(a)+(b),或小于或等于0.60mol/kg低聚物(a)+(b),或小于或等于0.50mol/kg低聚物(a)+(b),或小于或等于0.40mol/kg低聚物(a)+(b),或小于或等于0.30mol/kg低聚物(a)+(b),或小于或等于0.28mol/kg低聚物(a)+(b)。
12.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中根据(a)和(b)的低聚物以大于或等于80重量%,且小于或等于96重量%的量存在;其中(i)包括聚醚、聚酯、聚丁二烯、聚碳酸酯或硅酮部分。
13.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中羟基或硫基官能主链化合物(i)包括聚醚多元醇,优选聚丙二醇。
14.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中(ii)中的异氰酸酯基团的数量与(i)中的羟基基团和硫基基团的数量的摩尔比大于或等于2/3。
15.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中根据(a)的一种或多种低聚物具有小于15pa·s、或小于12、或小于10pa·s、或小于2pa·s、或1至15pa·s、或2至12pa·s、或3至10pa·s的粘度,其中粘度是在25℃和2500s-1的剪切速率下测量的。
16.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中根据(a)的低聚物具有1.8至2.2个氨基甲酸酯键;和/或其中根据(a)的一种或多种低聚物具有二嵌段或三嵌段结构。
17.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中根据(a)的一种或多种低聚物具有1000g/mol至10000g/mol、优选1200g/mol至9000g/mol的数均分子量(mn)。
18.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中根据(a)的一种或多种低聚物在一端以羟基基团封端。
19.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中(iii)羟基官能封端剂还包含一个或两个烯属不饱和部分,优选地,(iii)羟基官能封端剂还包含一个烯属不饱和部分。
20.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中(i)羟基官能主链化合物包含至少两个羟基基团,或至少三个羟基基团,或四个羟基基团。
21.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中根据(a)的一种或多种低聚物包含作为(i)的单种ppg二醇、作为(ii)的单种二异氰酸酯化合物和作为(iii)的羟基官能(甲基)丙烯酸酯化合物的反应产物。
22.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中一种或多种低聚物(a)中(ii)中的异氰酸酯基团与(i)中的羟基基团数量的摩尔比等于1.0。
23.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中(ii)包括、基本由、或由以下组成:异佛尔酮二异氰酸酯、2,4-异构体甲苯二异氰酸酯、4,4'-亚甲基二环己基二异氰酸酯、1,5-戊烷二异氰酸酯、2,2,4-三甲基-六亚甲基二异氰酸酯、2,4,4-三甲基-六亚甲基二异氰酸酯、或六亚甲基二异氰酸酯、或其组合。
24.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中(iii)包括、基本由、或由以下组成:羟乙基甲基丙烯酸酯、羟乙基丙烯酸酯、2-羟丙基甲基丙烯酸酯、2-羟丙基丙烯酸酯、3-羟丙基甲基丙烯酸酯、3-羟丙基丙烯酸酯、4-羟丁基甲基丙烯酸酯、4-羟丁基丙烯酸酯、己内酯甲基丙烯酸酯、己内酯丙烯酸酯、甘油丙烯酸酯甲基丙烯酸酯、甘油二甲基丙烯酸酯、甘油二丙烯酸酯、或其组合。
25.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中一种或多种氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯低聚物(b)以29.95重量%或更少的量存在。
26.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中一种或多种氨基甲酸酯(甲基)丙烯酸酯低聚物(b)还包括(i)羟基官能主链化合物、(ii)异氰酸酯化合物;和(iii)羟基官能封端剂的反应产物;
27.根据权利要求26所述的光纤一次涂层组合物,其中对于根据(b)的低聚物,(ii)中的异氰酸酯基团的数量与(i)和(iii)中的羟基基团和硫基基团的数量的摩尔比等于1.0。
28.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中(c)以29.95重量%或更少的量存在,并且包括2-乙基己基丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、n-乙烯基吡咯烷酮、二甲基丙烯酰胺、n-乙烯基己内酰胺、乙氧基化2-苯氧基乙基丙烯酸酯、4-羟基丁基丙烯酸酯、月桂基丙烯酸酯、异冰片基丙烯酸酯、己内酯丙烯酸酯、乙氧基化壬基苯酚丙烯酸酯、十三烷基丙烯酸酯、或异癸基丙烯酸酯、或其组合。
29.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中所述光引发剂(d)以0.04重量%至8重量%存在,并且包括、基本由、或者由下列组成:2,4,6-三甲基苯甲酰乙氧基苯基氧化膦、2,4,6-三甲基苯甲酰二苯基氧化膦、α-羟基环己基苯基酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、2-羟基-2-甲基-1-(4-异丙基苯基)丙酮、2-羟基-2-甲基-1-(4-十二烷基苯基)丙酮、2-羟基-1-{4-[4-(2-羟基-2-甲基-丙酰基)-苄基]-苯基}-2-甲基-丙-1-酮、或2-羟基-2-甲基-1-[(2-羟基乙氧基)苯基]丙酮、或其组合。
30.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中添加剂(e)以小于10重量%的量存在并且还包含粘合促进剂。
31.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中,将所述一次涂层组合物施加到玻璃光纤的表面上;并将二次涂层组合物施加到所述一次涂层组合物上;并且将所述涂层组合物和所述二次涂层组合物暴露于至少一个能够发射紫外线辐射的辐射源以影响所述一次涂层组合物和所述二次涂层组合物的固化,以在光纤的表面上形成固化的一次涂层,并在固化的一次涂层的表面上形成固化的二次涂层,其中所述固化的一次涂层具有小于1.5mpa的原位拉伸模量。
32.根据前述权利要求中任一项所述的光纤一次涂层组合物,其中,当所述组合物根据本文其它地方指定的方法和尺寸固化成膜时,具有: