[发明专利]用于光学纤维的快固化UV可固化涂料配方

说明书

本发明涉及一种适用于涂覆带状基体和玻璃表面、特别是用于涂覆光波导如光学纤维的可固化组合物，所述涂料组合物具有较快的固化时间以获得较大的生产线速度。

由拉伸玻璃制成的光学纤维已在通讯电缆中用作可靠的传输介质。玻璃光学纤维广泛使用，因为它们能够长距离携带大量信息。

为了有助于这些长距离传输，光学纤维波导已涂有各种材料的塑料组合物以保护纤维并增加其拉伸强度。一般，为此往往用两层重叠涂层涂覆该光学纤维。接触玻璃的涂层是较软的主涂层，它必需令人满意地粘附于纤维并足够软以经受尤其是在低使用温度下的微弯。较外的暴露涂层是明显较硬的次涂层，它提供对处理力的所需耐性，但必需足够柔韧，这样该涂覆纤维能够经受重复弯曲而不会断裂该涂层。

无论是较内的主涂层或单个涂层，光学纤维涂料组合物一般在固化之前包含一种溶解或分散在液体烯属不饱和介质中的烯属不饱和单体或低聚物以及一种光引发剂。该涂料组合物通常以液体形式施用到光学玻璃纤维上，然后暴露于光化辐射以固化。

实际上，大多数常用的涂料衍生自丙烯酸酯。最广泛使用的丙烯酸酯能够高速进行紫外辐射固化，因为这些涂料通常在玻璃纤维已从熔融态拉伸之后立即施用。这些丙烯酸酯通常是单-或双官能(甲基)丙烯酸酯封端的单体和低聚物。外涂层最常见是也可紫外辐射固化的氨基甲酸乙酯-丙烯酸酯或环氧-丙烯酸酯共聚物(参见Shustack等人的美国专利6048911、Barraud等人的美国专利5650231)。

涂料在纤维拉伸过程中在线施用到纤维上。由于纤维拉伸已有技术能够增加拉伸速度以产生较长和较薄的光学纤维，但更加迫切地要求涂料组合物能够以与较快拉伸速度同时的较快速率固化。即，随着拉伸速度的增加，已经需要能够以比目前传统技术更快的速率固化的材料。

Eckberg等人的美国专利4663185公开了一种通过共混最高占总组合物50％重量的双官能丙烯酸酯单体来制备UV可固化丙烯酸酯化聚合物的方法，这样得到一种硬的玻璃态涂层以增加耐磨性。

Hulme-Lowe等人的美国专利4968116公开了一种包层组合物，其中使用2-35％含量的双官能或更高官能的多官能丙烯酸酯，这样可将树脂交联得到硬涂层。

Lee等人的美国专利5188864公开了一种用于UV可固化硅氧烷组合物的粘附促进剂，它包含最高10％重量的双官能或更高官能的多官能丙烯酸酯。

Thame等人的美国专利6001913公开了一种使用双官能丙烯酸酯而不使用挥发性有机组分(VOC)的UV可固化高光泽涂料配方。这些涂料组合物倾倒至约2密耳厚度。

本发明人已经发现，具有较低固化时间的液体、非交联的、UV可固化组合物可通过将多官能低分子量丙烯酸酯加入包含辐射可固化低聚物、自由基光引发剂、和反应性稀释剂的组合物中而提供。

本发明提供了一种液体辐射可固化的组合物，所述组合物包含(a)辐射可固化的低聚物，(b)自由基光引发剂，和(c)包括以下物质的反应性稀释剂的混合物：(i)至少一种单-或双官能反应性稀释剂和(ii)至少一种具有至少三个(甲基)丙烯酸酯官能度的多官能反应性稀释剂。该多官能反应性稀释剂组分(ii)增加了该组合物的固化速率。可实现至少100mpm的工艺生产线速度。

本发明可固化涂料组合物可包括50-98％重量，例如60-90％重量，如70-85％重量的辐射可固化低聚物(a)。自由基光引发剂(b)的量应该足以引发光聚合反应。本发明可固化涂料组合物可包括5-50％重量，例如10-40％重量，如15-30％重量的总反应性稀释剂(c)，后者包括(i)单-或双官能反应性稀释剂和(ii)具有至少三个(甲基)丙烯酸官能度的多官能反应性稀释剂。

按照本发明的涂料组合物可有利地用于光学纤维的主涂层和次涂层两者。

本文所用的术语“主涂层”定义为直接接触光学纤维的玻璃部分的涂层。未固化主涂层应该在室温下为液体。未固化主涂层还应该具有适用于高速处理的粘度，而且未固化主涂层应该具有高固化速度。固化的主涂层应该具有与玻璃的良好粘附性以防涂层从光学纤维的玻璃部分过早脱层。固化的主涂层应该在较低温度下具有低模量以使因光学纤维自身上的小应力而微弯变细的作用最小化。固化的主涂层应该具有足够高的折射指数以保证由玻璃核逃脱的不定信号折射回到光学纤维的核。