本發(fā)明涉及光纖涂料，具體為一種耐高溫光固化光纖內層涂料及其制備方法。

背景技術：

1、耐高溫光纖是一種可以在高溫環(huán)境下使用的光纖傳輸設備。它采用了特殊的材料和制造工藝，在能滿足普通光纖的一些基本性能指標外，還可以在高溫環(huán)境下保持其正常的工作狀態(tài)，適用于一些特殊領域的應用。

2、作為一種復合材料，光纖由內層的石英部分和外涂覆層共同組合而成。常規(guī)光纖外涂覆層一般為常規(guī)的丙烯酸樹脂，其工作溫度一般為-65～85℃，如果長時間在高于85℃的環(huán)境下工作，就會對光纖造成傷害。而在現實生活中，又有許多場景需要光纖能夠在高溫下工作，比如采礦工業(yè)、航空航天工業(yè)、軍事、石油天然氣以及高溫醫(yī)療應用等領域。這些高溫場景需要使用特殊的耐高溫光纖，該光纖一般使用聚酰亞胺、有機硅改性等熱固化體系進行涂覆生產，但是其原料成本高、生產速度較慢、生產過程能耗高、生產出的光纖衰減大、耐低溫性能差。還有使用耐溫性好的環(huán)氧樹脂及聚碳酸酯生產的光固化涂料，雖然固化速度快，但模量大，玻璃化轉變溫度高，其生產出的光纖同樣衰減大、耐低溫性能差。

3、發(fā)明cn117304777a中，主體樹脂為環(huán)氧丙烯酸酯低聚物和聚碳酸酯丙烯酸酯低聚物，兩種低聚物雖具有很好的耐高溫性能，但它們模量大，玻璃化轉變溫度高，會導致生產出來的光纖衰減大、耐低溫性能差。

技術實現思路

1、本發(fā)明解決了現有技術中的不足，其提供了一種光固化耐高溫光纖內層涂料，具有合成工藝簡單、耐高低溫和濕熱性能良好、柔韌性好、玻璃化轉變溫度低的優(yōu)點，能夠在較寬溫程和惡劣的環(huán)境中對光纖起到保護作用。

2、實現本發(fā)明上述目的所采用的技術方案為：

3、一種光固化耐高溫光纖內層涂料，按重量百分比計，所述涂料包括以下組分：

4、

5、

6、所述改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物采用以下方法所制備：首先取各個組分：(i)聚酯二元醇、(ii)二異氰酸酯、(iii)丙烯酸羥基酯、(iv)縮聚催化劑、(v)阻聚劑、(vi)單異氰酸酯和(vii)堿性催化劑，其中(i)聚酯二元醇、(ii)二異氰酸酯、(iii)丙烯酸羥基酯以及(vi)單異氰酸酯的摩爾比為1:(1.1-1.3):(0.2-0.6):(2.2-2.6)室溫下在反應釜中加入(i)聚酯二元醇、(ii)二異氰酸酯、(iv)縮聚催化劑和(v)阻聚劑，加熱至65-85℃攪拌，反應至nco％達到理論值；然后加入(iii)丙烯酸羥基酯，維持65-85℃攪拌，反應至nco％≤0.15％，得到聚氨酯丙烯酸酯低聚物；在聚氨酯丙烯酸酯低聚物中繼續(xù)加入(vi)單異氰酸酯和(vii)堿性催化劑，維持65-85℃攪拌，反應至nco％≤0.15％，即得到所述的改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物。

7、進一步的，所述聚酯二元醇其玻璃化轉變溫度≤-50℃，分子量為200-1000，聚酯二元醇具體為聚己內酯二醇、aa-eg共聚聚酯二醇、aa-bg共聚聚酯二醇、aa-hd共聚聚酯二醇、aa-npg共聚聚酯二醇中的至少一種。

8、進一步的，所述二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、異氟爾酮二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯﹑亞甲基二(4-環(huán)己基異氰酸酯)﹑2,2,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯﹑2,5-二(異氰酸根合甲基)-二環(huán)[2.2.1]庚烷﹑2,6-二(異氰酸根合甲基)-二環(huán)[2.2.1]庚烷、間亞苯基二異氰酸酯﹑對亞苯基二異氰酸酯﹑3,3’-二甲基-4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯﹑4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯﹑3,3’-二甲基亞苯基二異氰酸酯﹑4,4’-聯苯基二異氰酸酯中的至少一種。

9、進一步的，所述丙烯酸羥基酯選自(甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基丙酯﹑(甲基)丙烯酸-2-羥基丁酯﹑新戊二醇單(甲基)丙烯酸酯中至少一種。

10、進一步的，所述縮聚催化劑為二月桂酸二丁基錫、n,n-二甲基芐胺、n,n-二甲基環(huán)己胺、n,n'-二甲基吡啶或鈦酸四異辛酯；所述阻聚劑為叔丁基對苯二酚、對羥基苯甲醚、對苯二酚或鄰甲基對苯二酚中的至少一種；所述堿性催化劑為三乙胺、二甲基乙醇胺、二乙胺、三甲胺中的至少一種。

11、進一步的，所述單異氰酸酯為異氰酸叔丁酯、異氰酸乙酯、異氰酸間甲苯酯、異氰酸戊酯、環(huán)己基異氰酸酯、異氰酸環(huán)辛酯中的至少一種。

12、進一步的，所述丙烯酸酯單體為異冰片基(甲基)丙烯酸酯、3,3,5-三甲基環(huán)己基丙烯酸酯、雙環(huán)戊烷基甲基丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、四氫呋喃丙烯酸酯、芐基丙烯酸酯、丙烯酸月桂酸酯、硬脂酸丙烯酸酯、異癸基丙烯酸酯中至少一種。

13、進一步的，所述光引發(fā)劑選自1173、184、tpo-l和819中的至少一種。

14、進一步的，所述抗氧劑選自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、irganoxl135、irganoxl57、irganox?1035中至少一種。

15、進一步的，所述偶聯劑為γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巰丙基三乙氧基硅烷、γ-巰丙基三甲氧基硅烷中的至少一種。

16、與現有技術相比，本發(fā)明提供的耐高溫光固化光纖內層涂料具有以下優(yōu)點：1、本發(fā)明以聚氨酯丙烯酸酯為主體樹脂制作的光纖內層涂料，固化速度快，合成主體樹脂的原材料聚酯多元醇耐高溫和耐低溫性能良好，且廉價易得。以耐高低溫性能好的聚酯二元醇合成聚氨酯丙烯酸酯低聚物，柔順性好并且耐高低溫性能優(yōu)良。最終的產品具有耐高低溫和濕熱性能良好、柔韌性好、玻璃化轉變溫度低的優(yōu)點，能夠在較寬溫程和惡劣的環(huán)境中對光纖起到保護作用。

17、2、本發(fā)明通過對該聚酯多元醇合成的聚氨酯丙烯酸酯主體樹脂進行改性，在主鏈上引入大量的支鏈，對酯鍵起到水汽屏蔽和阻隔作用，完善了其耐濕熱的能力。最終的產品具有耐高低溫和濕熱性能良好、柔韌性好、玻璃化轉變溫度低的優(yōu)點，能夠在較寬溫程和惡劣的環(huán)境中對光纖起到保護作用。以此改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物為主體樹脂生產出來的光纖涂料，2.5％形變模量和玻璃化轉變溫度低，耐濕熱和耐高溫老化性能優(yōu)異，用其生產出來的光纖衰減低，具有良好的抗微彎性能和耐高低溫性能，可應用于更寬的溫程。

技術特征：

1.一種光固化耐高溫光纖內層涂料，其特征在于：按重量百分比計，所述涂料包括以下組分：

2.根據權利要求1所述的光固化耐高溫光纖內層涂料，其特征在于：所述聚酯二元醇其玻璃化轉變溫度≤-50℃，分子量為200-1000，聚酯二元醇具體為聚己內酯二醇、aa-eg共聚聚酯二醇、aa-bg共聚聚酯二醇、aa-hd共聚聚酯二醇、aa-npg共聚聚酯二醇中的至少一種。

3.根據權利要求1所述的光固化耐高溫光纖內層涂料，其特征在于：所述二異氰酸酯為甲苯二異氰酸酯、異氟爾酮二異氰酸酯、六亞甲基二異氰酸酯﹑亞甲基二(4-環(huán)己基異氰酸酯)﹑2,2,4-三甲基六亞甲基二異氰酸酯﹑2,5-二(異氰酸根合甲基)-二環(huán)[2.2.1]庚烷﹑2,6-二(異氰酸根合甲基)-二環(huán)[2.2.1]庚烷、間亞苯基二異氰酸酯﹑對亞苯基二異氰酸酯﹑3,3’-二甲基-4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯﹑4,4’-二苯基甲烷二異氰酸酯﹑3,3’-二甲基亞苯基二異氰酸酯﹑4,4’-聯苯基二異氰酸酯中的至少一種。

4.根據權利要求1所述的光固化耐高溫光纖內層涂料，其特征在于：所述丙烯酸羥基酯選自(甲基)丙烯酸-2-羥基乙酯、(甲基)丙烯酸-2-羥基丙酯﹑(甲基)丙烯酸-2-羥基丁酯﹑新戊二醇單(甲基)丙烯酸酯中至少一種。

5.根據權利要求1所述的光固化耐高溫光纖內層涂料，其特征在于：所述縮聚催化劑為二月桂酸二丁基錫、n,n-二甲基芐胺、n,n-二甲基環(huán)己胺、n,n'-二甲基吡啶或鈦酸四異辛酯；所述阻聚劑為叔丁基對苯二酚、對羥基苯甲醚、對苯二酚或鄰甲基對苯二酚中的至少一種；所述堿性催化劑為三乙胺、二甲基乙醇胺、二乙胺、三甲胺中的至少一種。

6.根據權利要求1所述的光固化耐高溫光纖內層涂料，其特征在于：所述單異氰酸酯為異氰酸叔丁酯、異氰酸乙酯、異氰酸間甲苯酯、異氰酸戊酯、環(huán)己基異氰酸酯、異氰酸環(huán)辛酯中的至少一種。

7.根據權利要求1所述的光固化耐高溫光纖內層涂料，其特征在于：所述丙烯酸酯單體為異冰片基(甲基)丙烯酸酯、3,3,5-三甲基環(huán)己基丙烯酸酯、雙環(huán)戊烷基甲基丙烯酸酯、2-苯氧基乙基丙烯酸酯、四氫呋喃丙烯酸酯、芐基丙烯酸酯、丙烯酸月桂酸酯、硬脂酸丙烯酸酯、異癸基丙烯酸酯中至少一種。

8.根據權利要求1所述的光固化耐高溫光纖內層涂料，其特征在于：所述光引發(fā)劑選自1173、184、tpo-l和819中的至少一種。

9.根據權利要求1所述的光固化耐高溫光纖內層涂料，其特征在于：所述抗氧劑選自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羥基苯基)丙酸]季戊四醇酯、irganoxl135、irganoxl57、irganox1035中至少一種。

10.根據權利要求1所述的光固化耐高溫光纖內層涂料，其特征在于：所述偶聯劑為γ-縮水甘油醚氧丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷、3-巰丙基三乙氧基硅烷、γ-巰丙基三甲氧基硅烷中的至少一種。

技術總結
本發(fā)明提供了一種光固化耐高溫光纖內層涂料及其制備方法，按重量百分比計所述涂料包括以下組分：改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物40?80％，丙烯酸酯單體12?40％，光引發(fā)劑0.5?6％，抗氧劑0.05?1％，偶聯劑0.05?1％；所述改性聚氨酯丙烯酸酯低聚物采用組分所制備：聚酯二元醇、二異氰酸酯、丙烯酸羥基酯、縮聚催化劑、阻聚劑、單異氰酸酯和堿性催化劑。本發(fā)明通過對該聚酯二元醇合成的聚氨酯丙烯酸酯主體樹脂進行改性，在主鏈上引入大量的支鏈，對酯鍵起到水汽屏蔽和阻隔作用，完善了其耐濕熱的能力。最終的產品具有耐高低溫和濕熱性能良好、柔韌性好、玻璃化轉變溫度低的優(yōu)點。

技術研發(fā)人員：李昌華,姜勝斌,陳迪偉,曹亮
受保護的技術使用者：普利技術潛江有限公司
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/9