[发明专利]开环光纤陀螺光纤环绕制用紫外固化胶粘剂及其使用方法

说明书

本发明涉及一种开环光纤陀螺光纤环绕制用紫外固化胶粘剂及其使用方法，属于光纤用胶粘剂技术领域，解决了现有技术中胶粘剂与开环光纤陀螺环绕光纤的模量差异较大无法保持光纤的温度性能；无法通过胶粘剂对开环光纤陀螺环绕光纤进行胶粘提高光纤振动性能；胶粘剂对光纤环引入附加应力，造成光纤环温度性能的改变等问题。本发明的开环光纤陀螺光纤环绕制用紫外固化胶粘剂，按重量百分比计，各组份含量为：环氧丙烯酸酯50％～60％，活性稀释剂35％～40％，光引发剂3％～10％，各组份含量之和为100％；光纤为保偏光纤，包层材料为纯石英玻璃，纤芯材料为掺锗的石英玻璃，外涂层涂覆材料为紫外光固化的丙烯酸酯类高聚物。实现了开环光纤陀螺上保偏光纤的缠绕和胶粘。

技术领域

本发明涉及光纤用胶粘剂技术领域，尤其涉及一种开环光纤陀螺光纤环绕制用紫外固化胶粘剂及其使用方法。

背景技术

惯性导航已成为当今在陆、海、空、天众多领域得到广泛使用的一种基本导航方式，尤其在信息化程度日益提高的现代军事领域，惯性导航系统已成为各种航空武器的关键设备。光纤陀螺仪是惯性导航系统的核心部件。光纤环是光纤陀螺的敏感核心器件，光纤环的温度和力学稳定性直接影响光纤陀螺综合性能。对开环光纤陀螺而言，光纤环性能好坏同样决定了开环光纤陀螺的最终性能。在开环光纤陀螺中，光纤环是通过胶粘剂将光纤缠绕在金属骨架上构成的复合体。传统的光纤环制作过程需要将数百米甚至更长的细径保偏光纤整齐、有序的排列数百圈，通过绕环胶将光纤固定，但是常规的绕环胶存在杨氏模量与光纤外涂层模量不匹配、绕环胶与光纤涂层浸润性差等问题，导致光纤环振动与变温性能的劣化。

一般对于光纤环绕环胶的要求是：(1)固化速度快；(2)粘度适中、易于操作；(3)与光纤涂层浸润性良好、在使用环境中不发生分离；目前，国内外无市售的专用开环光纤陀螺光纤环绕环胶，市场上通用的紫外光固化胶虽然能够满足光纤环的工艺使用要求，但是其材料参数不能满足高变温精度、强振动环境的光纤陀螺使用要求。尤其对于具有特殊材质、特殊直径的特殊开环光纤，寻找适合的用于环绕开环光纤陀螺进行粘接的胶粘剂十分重要而迫切。

发明内容

鉴于上述的分析，本发明旨在提供一种开环光纤陀螺光纤环绕制用紫外固化胶粘剂及其使用方法，至少解决下列技术问题之一：(1)现有胶粘剂与开环光纤陀螺环绕光纤的模量差异较大无法保持光纤的温度性能；(2)无法有效通过胶粘剂对开环光纤陀螺环绕光纤进行胶粘提高光纤振动性能；(3)现有的胶粘剂对光纤环引入附加应力，造成光纤环温度性能的改变。

一方面，本发明提供一种开环光纤陀螺光纤环绕制用紫外固化胶粘剂，按重量百分比计，各组份的含量为：

环氧丙烯酸酯50％～60％，活性稀释剂35％～40％，光引发剂3％～ 10％，各组份含量之和为100％；

所述光纤为细径保偏光纤，包层材料为纯石英玻璃，纤芯材料为掺锗的石英玻璃，外涂层涂覆材料为紫外光固化的丙烯酸酯类高聚物。

进一步地，所述环氧丙烯酸酯组份含量以质量百分比计为：双酚A 环氧丙烯酸酯60％～70％，双酚F环氧丙烯酸酯30％～40％。

进一步地，所述双酚A环氧丙烯酸酯的常温弹性模量不小于 1400MPa，官能度为2～4，玻璃化转变温度不低于90℃，断裂伸长率不小于10％，膨胀系数不大于200ppm/℃。

进一步地，所述双酚F环氧丙烯酸酯的常温弹性模量不小于 1300MPa，玻璃化转变温度不低于100℃，断裂伸长率不小于10％，膨胀系数不大于200ppm/℃。

进一步地，所述环氧丙烯酸酯的具体制备方法包括：

步骤1.将环氧树脂加热；

步骤2.滴加丙烯酸、催化剂和阻聚剂的混合物，控制反应温度；

步骤3.当酸值降至8mgKOH/g时，升高反应温度继续反应；