[发明专利]一种光学涂料及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种光学涂料，尤其是一种含有分子量调节剂的紫外光引发固化的光学涂料，特别适用于用作光纤涂料和光纤并带树脂。

背景技术

光纤是光通信系统中信息传输的介质，其功能是将光信号以尽可能小的损耗传递给端机检出器。目前商用比较成熟的是石英玻璃光纤，它是通过石英玻璃预制棒熔融拉制而成。纯的石英玻璃光纤在拉丝过程中不可避免地会受到各种机械损伤和环境因素的影响，根本无法满足实际应用需求。因此，必须在玻璃光纤从保温炉中拉出成型时以尽可能短的时间涂覆保护性树脂，即光纤涂料。

从涂料种类看，用作光纤涂料的主要有热固性涂料和紫外光固化涂料。热固性涂料因为热固化速度较慢，难以满足不断提高的拉丝速度，所以目前各大光纤企业采用的都是紫外光固化涂料。紫外光固化涂料不仅固化速度快，而且基本无挥发性有机物产生，是一种环境友好型涂料。

在涂覆工艺上主要分为单层涂覆和双层涂覆两种方式。其中单层涂覆时附加损耗较大，因此目前采用的主要是双层涂覆工艺。第一层与玻璃表面直接接触，称为光纤内层涂料(Primary Coating)；第二层覆盖在内层涂料表面，称为光纤外层涂料(Second Coating)。内层涂料通常是一种柔软、低模量、低玻璃化转变温度的缓冲层，其作用是使微弯损耗减至最小；外层涂料是一种坚韧光滑、高模量、高玻璃化转变温度的硬质涂层，主要对光纤起着机械和环境保护作用，使光纤具有理想耐受组装外力的性能。

另外，随着光纤通信系统的飞速发展，尤其是FTTX(光纤到户，光纤到大楼等)的普及，光缆中光纤的芯数不断增加。为了使光缆的尺寸不致过大，必须提高光缆中光纤的密集度，一种光纤组件，即光纤带，被认为是一个理想的选择。它是将着色好的光纤通过并带树脂粘结在一起形成的。光纤带免除了单束光纤的组装，简化了光纤的安装及维护，给光纤的集体熔接带来了方便。其中，并带树脂的质量对光纤带的性能起着至关重要的作用。

随着通信容量的不断加大，光纤对微弯性能要求越来越严格，这就对光纤涂料提出了更高的要求，比如更低模量的光纤内层涂料，综合性能更好的光纤外层涂料。本发明采用在涂料配方中加入一定量的分子量调节剂，在涂料辐射固化过程中调节分子量和固化度，从而获得具有更宽模量范围的涂料。目前，通过改变分子量调节剂的用量，可获得模量为0.2MPa-2.0MPa的光纤内层涂料，400MPa-1500MPa的光纤外层涂料。

发明内容

本发明的目的是提供一种适用于用作光纤涂料及并带树脂的光学涂料，其中在涂料中加入了一定量的分子量调节剂，用以对涂料模量进行更大范围内的调节。

本发明是通过下述技术方案得以实现的：它包括低聚物、活性单体稀释剂、光引发剂和助剂。其中，低聚物的含量为20％-70wt％，活性单体稀释剂的含量为20％-70wt％，光引发剂含量为1％-10wt％，助剂含量为1％-10wt％。所述的助剂包括消泡剂、流平剂、抗氧剂、粘结促进剂等，尤其是还包括了至少一种分子量调节剂，含量为0.1％-2％。

分子量调节剂是正十二烷基硫醇、叔十二烷基硫醇、3-巯基丙酸乙基己醇酯、四(3-巯基丙酸)季茂四醇酯、3-巯基丙酸异辛酯、2,4-二苯基-4-甲基-1-戊烯中的一种或两种以上组合。

低聚物选用环氧聚氨酯(甲基)丙烯酸酯，它是由(甲基)丙烯酸酯化的聚氨酯与(甲基)丙烯酸酯化的环氧树脂经过化学反应制得的，具体由以下物质制备而成：

(1)多元醇；

(2)二异氰酸酯或多异氰酸酯；

(3)(甲基)丙烯酸羟基酯；

(4)环氧(甲基)丙烯酸酯。

根据所需要的机械性能，可以灵活设计四种物质之间的摩尔比(重量比)。首先将多元醇与二异氰酸酯或多异氰酸酯按照设计的比例进行混合，在催化剂存在的条件下先自然反应0.5小时，然后升温至60℃-70℃，保温反应2小时。接着将设计好用量的(甲基)丙烯酸羟基酯和阻聚剂加入到反应器中，60℃-70℃条件下继续反应2-3小时，最后将环氧(甲基)丙烯酸酯加入到反应器中，60℃-70℃下继续反应，3-4小时后，测定异氰酸酯含量约为零百分比，降至室温即得环氧聚氨酯(甲基)丙烯酸酯低聚物。

物质(1)所述多元醇选自聚醚多元醇、聚酯多元醇、碳氢多元醇、聚硅氧烷多元醇中的一种或两种以上组合。优选聚醚多元醇和聚酯多元醇；更优选聚四亚甲基醚二醇1000和聚酯多元醇EGBG 1000。