一种涂料组合物及其应用的制作方法

1.本发明涉及一种阻水涂料，尤其涉及一种干式光缆用光纤阻水涂料。


背景技术：

2.光缆是一定数量的光纤按照一定方式组成缆芯，外包有护套，有的还包覆外护层，用以实现光信号传输的一种通信线路。众所周知，水汽对光缆十分有害，外部水分和湿气的没入会造成光缆氢损增加，光纤强度受损，进而影响光缆光纤的使用寿命和传输性能。传统的光缆是通过在光缆套管中填充阻水油膏，以隔绝水分与光纤接触，从而起到防水隔潮保护光纤的效果。该类材料属于油性材料，填充量大导致光缆自重过大、对环境危害较大、难以清理(特别是在光缆接续时需借助溶剂才能清洗干净)，目前国外光缆厂已逐步淘汰，改为干式光缆。相对于传统光缆中的阻水油膏，干式光缆护套间改用阻水粉、阻水纱或热熔胶阻水环等阻水材料，通过其本身良好的吸水膨胀性能，实现套管的径向阻水效果。阻水粉、阻水纱极易吸潮，保存环境要求严格，易出现掉粉现象严重时会导致光缆生产事故，工艺要求高；热熔胶阻水环填充在光缆内外护套间的阻水方法效率低，工艺繁琐，且阻水效果差。在现有干式光缆的设计和制造中，阻水油膏、阻水粉，阻水纱和阻水带等阻水材料基本都是采用填充或缠绕式，虽然都可起到一定程度的阻水效果，但大都制作工艺复杂，材料自身较厚亦导致光缆重量过大。
3.中国专利cn107245122a的发明专利申请公开了一种丙烯酸钠吸水树脂溶液和一种利用该丙烯酸钠吸水树脂溶液制备的pet纤维吸水膨胀阻水带，该阻水带的吸湿膨胀性能较好，5min吸水膨胀厚度可达12-16mm，但是该阻水带是在热风高温炉中经高温交联共聚制得，制备方法比较耗能且设备复杂。另外，上述公开的pet纤维吸水膨胀阻水带的厚度为40-100um，其产品形态较厚，光缆截面直径大，其本身的厚度和重量会增加光缆的重量，直接影响光缆制造成本。另一关于制备填充光缆或电缆用高吸水膨胀型阻水纱的背景讨论可参看中国发明专利申请cn1208784c，该专利公开了一种光缆用或电缆用高吸水膨胀型阻水纱，由纤维上浸渍高吸水材料进入烘道经加热干燥并交联制成，所述高吸水材料为中性丙烯酸盐或甲基丙烯酸盐与丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯共聚物和聚乙二醇及交联剂的复合物，具有能吸收和保持大量水的亲水性，该阻水纱具有吸水速度快、膨胀率高、耐热稳定性好的优点，但处理工艺较复杂，且易出现掉粉现象。上述均为填充或缠绕在光缆缆芯缝隙、加强件及光缆松套管内部的传统阻水材料，含有吸水聚合物，遇水时就会吸水膨胀，使光缆缆芯或松套管内部的间隙充满阻水凝胶物质，堵塞渗水通道和破损点，使水分和潮汽无法继续渗透，实现阻水效果。专利文献中已经出现较多阻水性能优异如膨胀率较高，膨胀速度和吸水速率较快，能够满足光缆光纤阻水要求的阻水纱、阻水带或阻水粉等现有阻水材料，但是能够以可控的方式直接涂覆到光纤表面，可辐射固化成均匀涂层并具有阻水性能的涂料组合物在文献中的记载极少，国外专利wo2019203639a1涉及一种用于光纤阻水且可辐射固化的涂料组合物，该涂料的吸水倍数相当大，而吸水倍数过大会造成对光纤的挤压，使光纤衰减较为严重，此类光纤产品不为市场所接受。此外，现有光纤阻水涂料还存在以下问题：1、
施工操作难以控制，涂覆厚度不均导致阻水效果差；2、涂料稳定性差，存在原料析出现象；3、失水率高，保水性能差，光纤易与水出现接触，光信号传输受到负面影响等。因此，急需一种可直接涂敷于光纤，可uv固化成较薄涂层并具有优异保水性能和低光纤衰减的光纤阻水涂料。


技术实现要素：

4.针对上述技术问题：1、阻水油膏、阻水粉、阻水纱、阻水带等阻水材料基本都是采用填充或缠绕式，制作工艺复杂，材料自身较厚亦导致光缆重量过大；2、现有用于光纤阻水的涂料组合物的吸水速率较慢，当有水入侵时，无法在短时间内吸水，水会进入光纤，造成光纤损坏；3、现有用于光纤组水的涂料大都存在使光纤衰减较为严重的问题，不为市场所接受；4、现有光纤阻水涂料在进行涂覆时因粘度问题会造成难涂覆，施工困难或者涂覆厚度不足，阻水效果不好；5、阻水涂料存在相容性差的问题；6、现有光纤阻水涂层保水性能较差，本发明提供了一种涂料组合物，所述涂料包括以下组分：聚合单体、交联剂、增稠剂、光引发剂、去离子水；所述涂料的失水率低于3.5wt％。
5.作为一种优选的技术方案，所述聚合单体中含有亲水基团和/或酸根离子。
6.作为一种优选的技术方案，所述聚合单体为含有亲水基团的聚合单体和含有酸根离子的聚合单体的混合，摩尔比为(0.5：9.5)～(9.5：0.5)。
7.作为一种优选的技术方案，所述交联剂为丙烯酰胺类化合物或丙烯酸酯类化合物。
8.作为另一种优选的技术方案，所述交联剂为丙烯酰胺类化合物中至少两种组成的组，或丙烯酰胺类化合物中至少一种和丙烯酸酯类化合物中至少一种组成的组。
9.作为一种优选的技术方案，所述丙烯酰胺类化合物或丙烯酸酯类化合物的活性基团官能度≥2；所述活性基团选自碳碳双键、羟基、羧基、氨基、酯基、醚基、羰基中的一种或多种的混合。
10.作为一种优选的技术方案，所述丙烯酰胺类化合物选自n，n-亚乙基双丙烯酰胺、n，n-亚甲基双丙烯酰胺、n-羟乙基丙烯酰胺、n-羟甲基丙烯酰胺、双丙酮丙烯酰胺、n-对羟苯基丙烯酰胺、n，n-二苄基丙烯酰胺中的至少一种。
11.作为一种优选的技术方案，所述丙烯酸酯类化合物选自乙二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、1，3-丁二醇二丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、1，6己二醇二丙烯酸酯、三甘醇二丙烯酸酯、四乙二醇二丙烯酸酯、乙氧基化己二醇二丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、乙氧基化季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二丙烯酸酯、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯、甲基醚二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯、甘油-1，3-二甘油酯二丙烯酸酯、1，6-己二基双[氧基-2-羟基-3，1-丙二基]双丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、六亚甲基二醇二丙烯酸酯、双酚a二丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯中的至少一种。
[0012]
作为一种优选的技术方案，所述涂料组合物还包括共聚单体。
[0013]
作为一种优选的技术方案，所述涂料组合物还包括色粉。
[0014]
作为一种优选的技术方案，所述涂料组合物还包括荧光增白剂。
[0015]
本发明的第二方面还提供了一种如上所述的涂料组合物在干式光缆中的应用。
[0016]
相比于现有技术，本发明具有以下有益效果：
[0017]
1.相比于阻水纱、阻水粉、阻水带、阻水油膏等光纤阻水材料(40-100μm)，本发明所述阻水涂层厚度可以达到10μm以下，更可达到6μm以下，优选的厚度可达到4μm，可大大降低光缆重量，因此在同等重量下，光纤的芯数增加，可增大通讯重量；
[0018]
2.本发明所述阻水涂料可直接使用现有油墨着色装备进行涂覆并通过uv固化成吸水涂层，工艺简单，涂覆厚度均匀可控，固化速度较快，生产效率高；
[0019]
3.本发明所述阻水涂料的吸水速率更快，吸水速率低于10s，更优选低于7s，可在极端条件下快速吸水，保护光纤不受水汽影响；
[0020]
4.本发明所述阻水涂料无有机溶剂，生产安全性更高，环保无污染；
[0021]
5.本发明所述阻水涂料吸水膨胀后保持为弹性的薄膜状态，与光纤的附着力好，不会掉落；
[0022]
6.本发明所述阻水涂料失水率低于3.5％，优选低于2％，更优选低于1％，保水能力强；
[0023]
7.本发明所述阻水涂料稳定性好，原料不易析出，保持了涂层的完整性，防止水汽没入；
[0024]
8.本发明所述阻水涂料在各组分的协同作用下使得涂料的吸水倍率保持在3-15倍，更优选控制在3-10倍，从而使得涂敷于光纤上的涂层吸水之后不会过度挤压光纤造成光纤衰减超标。
附图说明
[0025]
为了进一步解释说明本发明中提供的一种干式光缆用uv固化阻水涂料的有益效果，提供了相应的附图，需要指出的是本发明中提供的附图只是所有附图中选出来的个别示例，目的也不是作为对权利要求的限定，所有通过本技术中提供的附图获得的其他相应图谱均应该认为在本技术保护的范围之内。
[0026]
图1为本发明uv固化阻水涂料在线施工工艺图。
具体实施方式
[0027]
结合以下本发明的优选实施方法的详述以及包括的实施例可进一步地理解本发明的内容。除非另有说明，本文中使用的所有技术及科学术语均具有与本技术所属领域普通技术人员的通常理解相同的含义。如果现有技术中披露的具体术语的定义与本技术中提供的任何定义不一致，则以本技术中提供的术语定义为准。
[0028]
在本文中使用的，除非上下文中明确地另有指示，否则没有限定单复数形式的特征也意在包括复数形式的特征。还应理解的是，如本文所用术语“由
…
制备”与“包含”同义，“包括”、“包括有”、“具有”、“包含”和/或“包含有”，当在本说明书中使用时表示所陈述的组合物、步骤、方法、制品或装置，但不排除存在或添加一个或多个其它组合物、步骤、方法、制品或装置。此外，当描述本技术的实施方式时，使用“优选的”、“优选地”、“更优选的”等是指，在某些情况下可提供某些有益效果的本发明实施方案。然而，在相同的情况下或其他情况下，其他实施方案也可能是优选的。除此之外，对一个或多个优选实施方案的表述并不暗示其他实施方案不可用，也并非旨在将其他实施方案排除在本发明的范围之外。
[0029]
为了解决上述问题，本发明提供了一种涂料组合物，所述涂料组合物可直接涂敷
于光纤上，通过uv固化成吸水和水溶胀性涂层，特别适合用作干式光缆中的光纤阻水材料。所述涂料包括以下组分：聚合单体、交联剂、增稠剂、光引发剂、去离子水；所述涂料的失水率低于3.5wt％。
[0030]
在一些优选的实施方式中，所述涂料包括以下组分：聚合单体20～70wt％、交联剂0.02～5wt％、增稠剂1～20wt％、光引发剂0.01～5wt％，余量为去离子水；作为一种示例，所述聚合单体在涂料组合物中的重量百分比可以为20％，25％，30％，35％，40％，45％，50％，55％，60％，65％，70％等；作为一种示例，所述交联剂在涂料组合物中的重量百分比可以为0.02％，0.06％，0.1％，0.2％，0.3％，0.4％，0.5％，0.6％，0.7％，0.8％，0.9％，1％，1.2％，1.4％，1.6％，1.8％，2％，2.2％，2.4％，2.6％，2.8％，3％，3.2％，3.4％，3.6％，3.8％，4％，4.2％，4.4％，4.6％，4.8％，5％等；作为一种示例，所述增稠剂在涂料组合物的重量百分比可以为1％，2％，3％，4％，5％，6％，7％，8％，9％，10％，11％，12％，13％，14％，15％，16％，17％，18％，19％，20％等；作为一种示例，所述光引发剂在涂料组合物中的重量百分比可以为0.01％，0.06％，0.1％，0.2％，0.3％，0.4％，0.5％，0.6％，0.7％，0.8％，0.9％，1％，1.5％，2％，2.5％，3％，3.5％，4％，4.5％，5％等。
[0031]
当上述各组分在上述比例范围内时，各组分可以协同配合，使得制备的uv涂层吸水倍率控制在3-15倍，且具有较快的吸水速率和良好的保水性能，兼具低光纤衰减和优异的阻水效果。
[0032]
进一步优选的，所述涂料包括以下组分：聚合单体40～70wt％、交联剂0.1～3wt％、增稠剂3～10wt％、光引发剂0.1～1wt％，余量为去离子水。其中水作为本发明涂料组合物中的一部分，用来溶解聚合单体，水在涂料组合物的重量百分比为20-70wt％，当水量过多时，会影响涂层的吸水性能，导致吸水倍率过低，而水量过低会使丙烯酸钠无法完全溶解，呈颗粒状分散于涂料中，不利于使用。
[0033]
聚合单体
[0034]
本文中的术语“聚合单体”具有亲水性，能够溶于水，在特定条件下发生聚合反应的化合物。
[0035]
在一些优选的实施方式中，所述聚合单体中含有亲水基团和/或酸根离子，亲水基团能够与水分子产生极性作用，酸根离子代表聚合单体可在水中电离。作为亲水基团，可举例羟基、羧基、氨基等；作为酸根离子，可举例羧酸根离子、磺酸根离子等。
[0036]
从原料的相容性、涂料的固化速度角度考虑，在一些优选的实施方式中，所述含有亲水基团的聚合单体为丙烯酸，含有酸根离子的聚合单体为丙烯酸钠。本技术中的丙烯酸钠可为市售，或者使用氢氧化钠将部分丙烯酸中和得到。
[0037]
在一些优选的实施方式中，所述聚合单体为丙烯酸和丙烯酸钠的混合，摩尔比为(1:9)～(9:1)。作为一种示例，丙烯酸和丙烯酸钠的摩尔比可以为1:9，1:4，3:7，2:3，1:1，3:2，7:3，4:1，9:1等。本发明所述丙烯酸和丙烯酸钠的摩尔比可使用中和度进行表征，即使用氢氧化钠将部分丙烯酸中和，其中丙烯酸和氢氧化钠的摩尔比即为中和度。发明人发现，如果中和度过低，则丙烯酸钠含量相对少，吸水倍率过低达不到阻水需求，如果中和度过高，丙烯酸钠含量相对过高，涂层吸水能力高，但交联程度会低，固化速度会降低，且吸水膨胀倍率会偏大，挤压光纤。所述涂料组合物通过uv固化成吸水和水溶胀性涂层，其吸水速率过低，当有水入侵时，无法在短时间内完全吸水，水会进入光纤，造成光纤损坏，因此吸水速
率越快越阻水效果越好。此外，市场对光纤的衰耗系数要求不得超过0.200db/km，较大的衰耗系数会导致光纤信号传输严重受阻，难以使用，普通光纤(未涂覆阻水涂料)衰耗系数一般在0.180db/km-0.190db/km，因而增加外力(比如阻水涂料的涂覆)，使得光纤衰耗系数的增加值必须小于0.02db/km，更优选小于0.01db/km才能满足市场对光纤的使用要求。所述涂层是液态涂料直接涂敷于光纤表面固化形成的吸水溶胀性涂层，发明人研究发现，吸水倍率过高，体积膨胀过大会使光纤受到挤压产生弯曲，光纤内的光会因散射而损失掉造成损耗，影响信号的传输，本发明实施例14进一步说明了将阻水涂料涂敷于光纤上时，吸水倍率为1～15倍时，光纤的衰耗系数增加值小于或等于0.02db/km，当吸水倍率超过15倍时，光纤衰耗系数增速明显，另一方面，吸水倍率为1-10倍时，光纤的衰耗系数增加值小于或等于0.01db/km，对普通光纤本身衰耗系数的容忍度较大，可以用于较广范围光纤衰耗的普通光纤。此外，发明人研究发现吸水倍率为3倍是满足所述光纤阻水涂料的最低阻水需求，吸水倍率太低，体积膨胀不足以填充空隙，阻水效果不好。为保证所述涂料组合物具有良好阻水效果的同时不使光纤受到挤压，造成损耗，所述光纤阻水涂层的吸水倍率需要控制在3-15倍，既满足光纤的阻水要求，也不会使周围其他光纤受到挤压造成衰减。作为一种示例，所述光纤阻水涂层的吸水倍率可以为3倍、4倍、5倍、6倍、7倍、8倍、9倍、10倍、11倍、12倍、13倍、14倍、15倍等，更优选3-10倍较为理想。需要说明的是，吸水速率与吸水倍率为正相关，失水率与吸水倍率为正相关，涂料组合物的吸水倍率在满足低光纤衰减条件下，吸水倍率越高，阻水效果越好。
[0038]
本发明使用无机碱将所述涂料中的丙烯酸中和为其盐，优选的无机碱为氢氧化钠(naoh)，但不排除其他同样适用于该目的的无机碱，例如氢氧化钾。
[0039]
交联剂
[0040]
本文中的术语“交联剂”可以使单体交联形成网状结构，改变涂层的吸水膨胀性能。
[0041]
在一些优选的实施方式中，所述交联剂为丙烯酰胺类化合物或丙烯酸酯类化合物。
[0042]
在另一些优选的实施方式中，所述交联剂为丙烯酰胺类化合物。
[0043]
在另一些优选的实施方式中，所述交联剂为丙烯酰胺类化合物中至少两种组成的组，或丙烯酰胺类化合物中至少一种和丙烯酸酯类化合物中至少一种组成的组。
[0044]
在一些优选的实施方式中，所述丙烯酰胺类化合物或丙烯酸酯类化合物的活性基团官能度≥2；所述活性基团选自碳碳双键、羟基、羧基、氨基、酯基、醚基、羰基中的一种或多种的混合。
[0045]
在一些优选的实施方式中，所述丙烯酰胺类化合物选自n，n-亚乙基双丙烯酰胺(cas号：2959-58-3)、n，n-亚甲基双丙烯酰胺(cas号：110-26-9)、n-羟乙基丙烯酰胺(cas号：7646-67-5)、n-羟甲基丙烯酰胺(cas号：924-42-5)、双丙酮丙烯酰胺(cas号：2873-97-4)、n-对羟苯基丙烯酰胺(cas号：34443-04-4)、n，n-二苄基丙烯酰胺(cas号：57625-28-2)中的至少一种；从涂料组合物相容性好，从而获得低光纤衰减涂料组合物角度考虑，进一步优选的，所述丙烯酰胺类化合物选自n，n-亚乙基双丙烯酰胺、n，n-亚甲基双丙烯酰胺、n-羟乙基丙烯酰胺、n-羟甲基丙烯酰胺中的至少一种。
[0046]
在一些优选的实施方式中，所述丙烯酸酯类化合物选自乙二醇二丙烯酸酯(cas
号：2274-11-5)、二乙二醇二丙烯酸酯(cas号：4074-88-8)、丙二醇二丙烯酸酯(cas号：24493-53-6)、1，3-丁二醇二丙烯酸酯(cas号：19485-03-1)、1，4-丁二醇二丙烯酸酯(cas号：1070-70-8)、1，6-己二醇二丙烯酸酯(cas号：13048-33-4)、三甘醇二丙烯酸酯(cas号：1680-21-3)、四乙二醇二丙烯酸酯(cas号：17831-71-9)、乙氧基化己二醇二丙烯酸酯、乙氧基化三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(cas号：28961-43-5)、乙氧基化季戊四醇三丙烯酸酯、三羟甲基丙烷二丙烯酸酯(cas号：94108-97-1)、三羟甲基丙烷三丙烯酸酯(cas号：15625-89-5)、甲基醚二丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯(cas号：2223-82-7)、甘油-1，3-二甘油酯二丙烯酸酯(cas号：60453-84-1)、1，6-己二基双[氧基-2-羟基-3，1-丙二基]双丙烯酸酯(cas号：83045-03-8)、季戊四醇三丙烯酸酯(cas号：3524-68-3)、六亚甲基二醇二丙烯酸酯、双酚a二丙烯酸酯、季戊四醇四丙烯酸酯(cas号：4986-89-4)中的至少一种；从涂料组合物的稳定性考虑，进一步优选的，所述丙烯酸酯类化合物选自乙二醇二丙烯酸酯、三甘醇二丙烯酸酯、丙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、1，3-丁二醇二丙烯酸酯、1，4-丁二醇二丙烯酸酯、1，6-己二醇二丙烯酸酯、二乙二醇二丙烯酸酯中的至少一种。
[0047]
发明人在研究中发现，交联剂使用量高于本发明所述涂料组合物的5wt％会导致原料相容性不好，涂料中存在不溶性颗粒，进而造成光纤衰减变大，反之使用量低于本发明所述涂料组合物的0.02wt％则起不到交联的效果，吸水倍率和速率不达标。对于交联剂的选择，发明人多次实验研究发现双丙酮丙烯酰胺、n-对羟苯基丙烯酰胺、n，n-二苄基丙烯酰胺等作为本发明交联剂难以溶于本发明其他组分混合物中，会造成阻水涂料组合物相容性差，阻水涂料中存在颗粒，涂料涂覆于光纤表面会引发光纤表面不平造成衰减增加。
[0048]
以涂料组合物具有较低失水率，获得良好的保水性能为出发点，本发明交联剂优选为丙烯酰胺类化合物中至少两种组成的组，或丙烯酰胺类化合物中至少一种和丙烯酸酯类化合物中至少一种组成的组，发明人研究发现交联剂按上述方式组合使用后，本发明涂料组合物在吸水溶胀之后失水低于3.5％，优选低于2％，更优选低于1％，具有更加优异的保水性能。需要注意的是，当丙烯酰胺类化合物中至少一种和丙烯酸酯类化合物中至少一种组成的组作为本发明交联剂时，为了不影响涂料组合物的阻水效果，在一些优选的实施方式中，所述丙烯酸酯类化合物的含量为所述交联剂的1～30wt％，作为一种示例，所述丙烯酸酯类化合物在所述交联剂中的重量百分比可以为1％，3％，5％，7％，9％，10％，12％，14％，16％，18％，20％，22％，24％，26％，28％，30％等，进一步优选为5～25wt％，更进一步优选为10～20wt％。本发明提供的实施例(以实施例1-3为例)，进一步说明了在吸水倍率差别较小的情况下，以丙烯酰胺类化合物中至少一种和丙烯酸酯类化合物中至少一种组成的组作为本发明交联剂且所述丙烯酸酯类化合物的含量优选为所述交联剂的1～30wt％，进一步优选为5～25wt％，更进一步优选为10～20wt％时，涂层的失水率明显更低，保水性能更好。
[0049]
增稠剂
[0050]
本文中的术语“增稠剂”用于调节体系粘度，使涂料便于涂覆施工。
[0051]
从良好的储存稳定性和施工性、确保所述涂料组合物具有适合光纤涂层应用的粘度、低毒性、环境友好、涂层良好的保水性能角度考虑，在一些优选的实施方式中，所述增稠剂选自明胶、纤维素类增稠剂、水性聚氨酯增稠剂、疏水改性聚醚增稠剂、疏水改性氨基增稠剂中的一种或多种的混合。
苯基-1-丙酮(1173)、2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮(907)、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮(2959)、1，1
’-
(亚甲基二-4，1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮](127)、2-苄基-2-二甲基氨基-1-(4-吗啉苯基)丁酮(369)、2-(4-甲基苄基-2-(二甲基氨基)-1-[4-(4-吗啉基)苯基]-1-丁酮、2-苄基-2-(二甲基氨基)-1-[3，4-二甲氧基苯基]-1-丁酮等。
[0065]
作为二苯甲酮类光引发剂，可举例二苯甲酮(bp)、2，4，6-三甲基二苯甲酮、4-甲基二苯甲酮、2-甲基二苯甲酮、2-甲氧基羰基二苯甲酮、4，4
’-
双(氯甲基)-二苯甲酮、4-氯二苯甲酮、4-苯基二苯甲酮、4，4
’-
双(二甲氨基)-二苯甲酮、4，4
’-
双(二乙氨基)二苯甲酮、2-苯甲酰基苯甲酸甲酯、3，3
’-
二甲基-4-甲氧基二苯甲酮、4-(4-甲基苯硫基)二苯甲酮、2，4，6-三甲基-4
’-
苯基二苯甲酮、3-甲基-4
’-
苯基二苯甲酮等。
[0066]
作为苯偶酰类光引发剂，可举例2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(bdk)、2，2-二甲氧基-1，2-二苯基-乙酮等。
[0067]
作为硫杂蒽酮类光引发剂，可举例2-异丙基硫杂蒽酮(itx)等。
[0068]
在一些优选的实施方式中，为保证涂料兼具高吸水速率和良好的固化性能，光引发剂为至少两种上述光引发剂组成的组是特别合适的，优选的光引发剂为两种、三种、四种、五种、六种，进一步优选为两种、三种或四种。在一些优选的至少两种光引发剂组成的组作为本技术光引发剂的实施方式中，所述光引发剂中含有烷基苯酮类光引发剂，以及二苯甲酮类光引发剂、苯偶酰类光引发剂、硫杂蒽酮类光引发剂中的一种或两种。在一些优选的至少两种光引发剂组成的组作为本技术光引发剂的实施方式中，烷基苯酮类光引发剂在所述光引发剂中的占比低于70wt％，作为一种示例，烷基苯酮类光引发剂在所述光引发剂中的重量百分比可以为30％，35％，40％，45％，50％，55％，60％，65％，70％等；进一步优选的，烷基苯酮类光引发剂在所述光引发剂中的占比为30～70wt％；更进一步的，烷基苯酮类光引发剂在所述光引发剂中的占比为40～60wt％。
[0069]
发明人经大量实验证明，相比于单独使用一种光引发剂，以至少两种光引发剂组成的组作为本发明光引发剂且烷基苯酮类光引发剂在所述光引发剂中的占比低于70wt％时，相同的吸水倍率，所述涂层具有较快的吸水速率。本发明提供的实施例(以实施例1(吸水倍率为9.8倍)和实施例4(吸水倍率为10倍)为例)，进一步说明了在吸水倍率差别较小的情况下，以至少两种光引发剂组成的组作为本发明光引发剂且烷基苯酮类光引发剂在所述光引发剂中的占比低于70wt％，进一步优选为30～70wt％，更进一步优选为40～60wt％时，涂层的吸水速率明显加快。
[0070]
在一些优选的实施方式中，所述涂料还包括共聚单体；进一步优选的，所述涂料还包括共聚单体0～5wt％；更进一步的，所述涂料还包括共聚单体0～1wt％。
[0071]
发明人在实验过程中尝试过加入部分共聚单体，共聚单体可以改善涂料固化后的机械性能，但共聚单体的引入超过5wt％的比例就会严重影响涂料固化后的吸水速度和膨胀倍率。需要说明的是，若配方中加入共聚单体，为了不影响涂料固化后涂层的吸水速度和膨胀倍率，加入的共聚单体的比例不得超过5wt％，优选不超过3wt％，进一步优选不超过1wt％，可选的共聚单体占比为0.01wt％、0.05wt％、0.1wt％、0.5wt％、0.6wt％、0.8wt％。
[0072]
作为共聚单体，可举例丙烯酸羟乙酯、甲氧基(聚乙二醇)丙烯酸酯、乙氧基(聚乙二醇)丙烯酸酯、2-(2-乙氧基乙氧基)乙基丙烯酸酯、乙二醇甲基醚丙烯酸酯、二乙二醇甲
基醚丙烯酸酯、三甘醇甲基醚丙烯酸酯、四亚甲基乙二醇甲醚丙烯酸酯、乙二醇乙醚丙烯酸酯、二乙二醇乙醚丙烯酸酯、三乙二醇乙醚丙烯酸酯、四亚甲基乙二醇乙醚丙烯酸酯、二乙二醇-2-乙基己基丙烯酸酯中的至少一种。
[0073]
以光纤识别为出发点，在一些优选的实施方式中，所述涂料还包括色粉；进一步优选的，所述涂料还包括色粉0.001-0.5wt％，作为一种示例，所述色粉的用量为涂料组合物重量的0.001％，0.003％，0.005％，0.007％，0.01％，0.02％，0.03％，0.04％，0.05％，0.06％，0.07％，0.08％，0.09％，0.1％，0.15％，0.2％，0.25％，0.3％，0.35％，0.4％，0.45％，0.5％等；更进一步的，所述涂料还包括色粉0.005～0.2wt％。
[0074]
本文中的术语“色粉”可以是有机色粉或无机色粉，主要为体系提供不同的颜色，其中有机色粉是由碳氢化合物构成的有机混合物，无机色粉是不含金属、不含有机物的色粉。作为色粉，可举例二氧化钛、炭黑、酞菁蓝、酞菁绿、联苯胺黄、宝红4b、永固紫、永固红等。
[0075]
以多芯数光纤识别为出发点，在一些优选的实施方式中，所述涂料还包括荧光增白剂；进一步优选的，所述涂料还包括荧光增白剂0.001～0.125wt％，作为一种示例，所述荧光增白剂的用量为涂料组合物重量的0.001％，0.003％，0.005％，0.007％，0.01％，0.012％，0.015％，0.018％，0.02％，0.025％，0.03％，0.035％，0.04％，0.045％，0.05％，0.055％，0.06％，0.065％，0.07％，0.075％，0.08％，0.085％，0.09％，0.095％，0.1％，0.11％，0.125％等；更进一步的，所述涂料还包括荧光增白剂0.0005～0.05wt％。
[0076]
作为荧光增白剂，可举例二苯乙烯类荧光增白剂、香豆素类荧光增白剂、唑类荧光增白剂、二甲酰亚胺类荧光增白剂等；作为二苯乙烯类荧光增白剂，可举例三嗪型二苯乙烯、双酰胺型二苯乙烯、三唑型二苯乙烯中等；作为香豆素类荧光增白剂，可举例3-羧基香豆素、4-甲基-7-氨基香豆素、3-苯基-7-氨基香豆素、杂环香豆素等；作为唑类荧光增白剂，可举例苯丙噁唑、苯并咪唑、吡唑啉、其他杂环型唑类荧光增白剂等；作为二甲酰亚胺类荧光增白剂，可举例苯二甲酰亚胺、萘二甲酰亚胺等。
[0077]
发明人发现，在涂料中加入荧光增白剂后，阻水涂层在紫外光照射下具有荧光效果，易于区分多芯数光纤。
[0078]
本发明还提供了一种所述涂料的制备方法如下：首先将称量好的光引发剂、交联剂溶于丙烯酸中，加入少量去离子水稀释制成组分一；同时将氢氧化钠溶于剩余的去离子水中制成组分二；然后将组分一和组分二在冷水浴中(不高于35℃)进行中和，制成一定中和度的丙烯酸-丙烯酸钠溶液；在上述丙烯酸-丙烯酸钠溶液中加入一定量的增稠剂充分混合形成涂料。
[0079]
本发明还提供了一种如上所述干式光缆用uv固化阻水涂料的使用方法，包括以下步骤：使用光纤油墨着色设备，将阻水涂料以浸涂的方式在光纤表面涂覆4～6μm厚度的液膜，在uv灯照射下液膜固化，得到阻水涂层。如图1所示为本发明所述干式光缆用uv固化阻水涂料的使用方法。
[0080]
实施例
[0081]
以下通过实施例对本发明技术方案进行详细说明，但是本发明的保护范围不局限于所述实施例。如无特殊说明，本发明中的原料均为市售。
[0082]
以下为各实施例中所用原料：
[0083]
a：聚合单体
[0084]
a1：丙烯酸
[0085]
a2：丙烯酸钠
[0086]
b：交联剂
[0087]
b1：n，n-亚甲基双丙烯酰胺
[0088]
b2：乙二醇二丙烯酸酯
[0089]
b3：n，n-亚乙基双丙烯酰胺
[0090]
b4：三甘醇二丙烯酸酯
[0091]
b5：丙二醇二丙烯酸酯
[0092]
b6：聚乙二醇二丙烯酸酯
[0093]
b7：1，3-丁二醇二丙烯酸酯
[0094]
b8：n-羟乙基丙烯酰胺
[0095]
b9：n-羟甲基丙烯酰胺
[0096]
b10：二乙二醇二丙烯酸酯
[0097]
b11：n-对羟苯基丙烯酰胺
[0098]
c：增稠剂
[0099]
c1：byk 425
[0100]
c2：羧甲基纤维素
[0101]
c3：tego viscoplus 3010
[0102]
c4：optiflo h500
[0103]
c5：甲基纤维素
[0104]
c6：aquaflownls200
[0105]
d：光引发剂
[0106]
d1：184(1-羟基环己基苯甲酮)
[0107]
d2：1173(2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮)
[0108]
d3：819(苯基双(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦)
[0109]
d4：tpo(2，4，6(三甲基苯甲酰基)二苯基氧化膦)
[0110]
d5：2959(2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮)
[0111]
d6：907(2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-(4-吗啉基)-1-丙酮
[0112]
d7：bdk(2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮)
[0113]
d8：itx(2-异丙基硫杂蒽酮)
[0114]
d9：127(1，1
’-
(亚甲基二-4，1-亚苯基)双[2-羟基-2-甲基-1-丙酮])
[0115]
d10：bp(二苯甲酮)
[0116]
e：共聚单体
[0117]
e1：丙烯酸羟乙酯
[0118]
e2：甲氧基(聚乙二醇)丙烯酸酯
[0119]
各实施例的制备方法包括以下步骤：将称量好的光引发剂d、交联剂b(和共聚单体e)溶于丙烯酸a1中，加入少量去离子水稀释制成组分一；同时将氢氧化钠溶于剩余的去离子水中制成组分二；然后将组分一和组分二在冷水浴中(不高于35℃)进行中和，制成丙烯
酸a1-丙烯酸钠a2溶液；在上述丙烯酸a1-丙烯酸钠a2溶液中加入增稠剂c，混合形成涂料；其中氢氧化钠的用量根据所需丙烯酸a1和丙烯酸钠a2的摩尔比确定。
[0120]
各实施例的使用方法包括以下步骤：使用光纤着色油墨着色设备，将各组分在上述配比的混配下制备得到的涂料组合物，以浸涂的方式在光纤表面涂覆5μm左右厚度的液膜，然后使用uv灯固化，得到光纤用阻水涂层。
[0121]
对各实施例中得到的涂料进行性能测定，测试内容包括粘度、吸水倍率、吸水速率、保水性能、光纤衰减，测试方法如下：
[0122]
1.粘度测定：使用博力飞旋转粘度仪对涂料的粘度进行测定，单位为cps。
[0123]
2.吸水倍率测定：(1)在洁净的玻璃板表面涂覆5
±
0.5μm厚度的液膜，并使用uv灯固化；(2)将固化后的涂膜从玻璃板表面揭下，在干燥箱中放置24小时后称重，记录重量为w1；(3)将放置后的涂膜完全浸入常温去离子水中2小时；(4)从水中取出浸泡后的涂膜，用无尘纸擦去表面残留的水珠后称重，记录重量为w2；(5)吸水倍率计算：(w2-w1)/w1。
[0124]
3.吸水速率测定：常温环境中，称取固化后的涂料薄膜2g，并加入5g去离子水，记录去离子水完全被涂膜吸收所需的时间。
[0125]
4.保水性能测定：将吸水后的涂膜放置在常温干燥箱中24小时，取出称重记录为m2，吸水后涂膜重量记录为m1，失水率计算：(m1-m2)/m1。
[0126]
5.光纤衰减测定；由于1550nm波段对光纤弯曲损耗的影响比其他波段敏感，因此选用1550nm波段测试光纤衰减情况，将光纤一端连接到光纤测试仪上，读取5组1550nm波段处光纤衰减数据，取其平均值。1550nm波段处，涂覆有所述阻水涂料的光纤衰耗系数减去未涂覆阻水涂料的普通光纤衰耗系数所得差值为光纤衰耗系数增加值。
[0127]
实施例1
[0128]
表1
[0129][0130][0131]
实施例2
[0132]
表2
[0133][0134]
实施例3
[0135]
表3
[0136][0137]
实施例4
[0138]
表4
[0139][0140]
实施例5
[0141]
表5
[0142][0143]
实施例6
[0144]
表6
[0145][0146]
实施例7
[0147]
表7
[0148][0149]
实施例8
[0150]
表8
[0151][0152]
实施例9
[0153]
表9
[0154][0155]
由表1-9可以看出，实施例1-9提供的uv涂层失水率低于0.8％，保水性能较好，且光引发剂以至少两种光引发剂组成的组的形式引入到涂料组合物中时，在不影响其他性能的情况下使得所述涂层具有更快的吸水速率，具有优异的光纤阻水效果；
[0156]
本技术实施例提供的uv涂层吸水倍率为3-10倍，满足光纤阻水需求的同时使得光纤衰减增加值低于0.01db/km，对普通光纤衰减的容忍度较大，可以用于较广范围光纤衰减的普通光纤；
[0157]
本技术实施例提供的uv涂层吸水膨胀后保持为弹性的薄膜状态，与光纤的附着力好，不易掉落。
[0158]
实施例10
[0159]
表10
[0160][0161]
发明人在通过控制粘度达到施工便捷的目的时，研究发现涂料组合物粘度过高时为了降低粘度方便涂覆，需要进行加热，加热则会导致水分挥发，丙烯酸钠盐在涂料组合物因过饱和会析出形成颗粒，涂敷在光纤表面会不平整，使光纤衰减增大，导致产品无法使用。增稠剂的使用量在很大程度上影响了涂料组合物的粘度，本发明通过控制增稠剂的使用量，保证在不降低阻水性能的条件下改善产品的贮存性能和施工性能，使其在常温条件下即可固化，无需加热。
[0162]
实施例11
[0163]
发明人在实验过程中尝试使用了双丙酮丙烯酰胺、n-对羟苯基丙烯酰胺、n,n-二苄基丙烯酰胺作为交联剂，结果发现存在相容性差的问题，以b11：n-对羟苯基丙烯酰胺为例，实验结果表11所示。
[0164]
表11
[0165][0166]
在该实施例中，发明人观察到交联剂不相容会造成阻水涂料中存在颗粒，涂料涂覆于光纤表面会引发光纤表面不平造成衰减增加，产品无法使用。由于上述交联剂种类溶解度有限，在其他组分种类及含量的混配下并不相容，若使上述交联剂强行溶于其他各组分混合物，需要加入大量的酸，但是加入的酸会和氢氧化钠中和，丙烯酸-丙烯酸钠的中和度达不到10％以上，吸水倍率会降低，阻水效果不好，发明人研究发现需要降低中和度至5％，上述交联剂种类才能溶解0.02wt％。也就是说，本发明丙烯酸-丙烯酸钠中和度若达到10％以上，使用上述交联剂种类是不溶的。
[0167]
实施例12
[0168]
表12
[0169][0170]
实施例13
[0171]
表13
[0172][0173][0174]
表12和13显示共聚单体种类对吸水倍率影响不大，共聚单体含量的增加会降低吸水倍率和吸水速率，具体来说，其添加量超过1wt％时，所述涂料组合物已难以满足光纤基本的阻水要求；而其添加量超过5wt％时，所述阻水涂层已基本丧失了吸水能力。实施例12和13主要表明不同吸水等级的配方，共聚单体的影响是一致的。
[0175]
实施例14
[0176]
表14吸水倍率对光纤成缆后衰减的影响
[0177]
吸水倍率光缆衰耗系数增加值1倍0.001db/km3倍0.002db/km5倍0.006db/km10倍0.010db/km
15倍0.020db/km20倍0.051db/km30倍0.081db/km50倍0.102db/km
[0178]
普通光纤(未涂覆阻水涂料)衰耗系数一般在0.180db/km-0.190db/km，而通常对光纤的衰耗系数要求不得超过0.200db/km，基于普通光纤上的衰耗系数，增加外力(比如阻水涂料的涂覆)，使得光纤衰减系数的增加值须得小于0.02db/km，更优选小于0.01db/km才能被市场接受。表14中光纤衰耗系数增加值是涂覆有阻水涂料的光纤相比于未涂覆阻水涂料的普通光纤衰耗系数的增加，由上表数据得知，将上述阻水涂料涂敷于光纤上，吸水倍率为1～15倍时，光纤的衰耗系数增加值小于或等于0.02db/km，当吸水倍率超过15倍时，光纤衰耗系数增速明显，此类产品将不为市场所接受。要保证光纤具有一定的阻水效果的同时避免过高的衰耗，需把阻水涂料的吸水倍数控制在3～15倍，更优选控制在3～10倍。另外，从控制光纤衰耗上看，本发明提供的光纤阻水涂料对普通光纤的容忍度较大，可以用于较广范围光纤衰耗的普通光纤。
[0179]
前述的实例仅是说明性的，用于解释本发明所述方法的一些特征。所附的权利要求旨在要求可以设想的尽可能广的范围，且本文所呈现的实施例仅是根据所有可能的实施例的组合的选择的实施方式的说明。因此，申请人的用意是所附的权利要求不被说明本发明的特征的示例的选择限制。在权利要求中所用的一些数值范围也包括了在其之内的子范围，这些范围中的变化也应在可能的情况下解释为被所附的权利要求覆盖。