[发明专利]具有双涂层的光学纤维

说明书

技术领域

本发明涉及具有双涂层的光学纤维。

更特别地，本发明涉及具有双涂层的光学纤维，包含：光信号在其内部传输的玻璃纤维核，交联的聚合材料制成的内涂层，所述聚合材料包含支化C₉-C₁₂醇类的丙烯酸酯，以及交联的聚合材料制成的外面的第二涂层，所述聚合材料包含预定量的二氧化硅。

背景技术

光学纤维通常包含玻璃纤维核（一般具有大约120-130μm的直径），在其内部限制了传输光信号，围绕一包层，优选由玻璃纤维制成。核和包层的结合通常被称为“光波导管”，以及通常根据已知的方法通过化学反应生产，例如被称为VAD、OVD、PCVD或MCVD的那些。一般通过典型地聚合材料外涂层保护光波导管。该保护涂层可以包含直接设置到所述玻璃表面之上的第一涂覆层，亦称“主涂层”，以及设置的围绕所述第一涂覆层的第二涂覆层，亦称“次涂层”。

这些聚合物涂层可以获自包含低聚物和单体的组合物，其一般在合适的光引发剂存在下通过UV辐射交联。如上所述的两涂层差别格外在于各自材料的机械性能。

形成主涂层的材料是相对柔软的材料，在室温下具有相对低的弹性模量（典型地为从1MPa到2MPa），这是为了缓冲垫层玻璃纤维核以及避免局部严重挠曲（microbending）现象，这会减弱光信号以及降低玻璃纤维的信号传输能力。

形成次涂层的材料相对较硬，室温下具有较高的弹性模量值（典型地为从500MPa到2000MPa），以在安装和工作条件期间给予光学纤维对于耐外应力的好的耐机械性能。

US5,214,734描述了包括用于环境保护和防触摸的聚合包壳的光学纤维。通过向光学纤维的聚合包壳材料添加适当材料的粒子，至少在某种程度上防止纤维不会发生与该纤维暴露到湿气所有关的强度的丧失，这是可能的。至少一个主和/或次涂层用微粒填充，例如，煅制二氧化硅。二氧化硅填充的层可以是包壳的单一层，是当前所优选的，或者，替代地，其可以是多层包壳的任何层或多的层。当被添加到示例的预聚合物材料中时，大约0.5%-l重量%二氧化硅足够导致加速疲劳的诱发的增加。

US5,558,937公开了可固化的硫醇-烯组合物，特别适合于用作光学纤维上的主涂层，其包含多硫醇和其上具有大量降冰片烯基团的化合物，特征在于所述具有大量降冰片烯基团的化合物或所述多硫醇二者之一具有聚（四氢呋喃）骨架，或者是其低聚物，以及该聚（四氢呋喃）的分子量在250和5,000之间。该配方可以利用低强度UV灯固化。据报道固化产品具有优异的低温韧性、好的耐湿性和耐吸水性以及好的热氧化稳定性。

没有提供关于在热的、潮湿的环境中光学纤维行为的指示。没有提供关于次要（外涂层）组合物的指示。

US4,525,026公开了具有单个或双涂层的光学纤维，其中所述光传导纤维被包含细分颗粒的一个或多个保护层围绕。该粒子典型地为金属或该金属的金属氧化物或金属氧化物组成了光学纤维本身的外部以及粒子典型地悬浮在直接围绕该光学纤维的聚合物缓冲层中。在一个特定的实施方案中，防护材料（金属铝、氧化锡和二氧化钛）安置在包层和缓冲材料之间以在环境流体到达纤维前浸透或中和它们。

同样由于必需具有高纯度的氧化物，防护材料层的存在意味着另外的生产步骤和额外费用。

发明内容

申请人注意到上述技术方案能在数小时的使用期限内保护光学纤维耐抗最高达3GPa的弯曲应力，而无任何长时间抵抗应力疲劳腐蚀，特别是在小弯曲半径处，尤其在湿热条件下的改进的证据。

特别地，申请人测试了具有包含各种含量二氧化硅的第二（次）涂层的光学纤维，并发现在上述挑战性条件下光学纤维行为的改善不能令人满意。

尽管申请人集中于第一（主）涂层材料，在所述条件下测试了具有不同材料的光学纤维，但是结果也不能令人满意。

申请人意外地发现具有特有组成的第一涂层和包含预定量二氧化硅的第二涂层的特定组配在湿热条件下赋予光学纤维寻求的抵抗力，甚至当经受低的弯曲半径（抗疲劳性）条件下也如此。

根据第一方面,本发明涉及光学纤维，包含：光波导管，设置的围绕所述光波导管的第一涂覆层和设置的围绕所述第一涂覆层的第二涂覆层，其中

所述第一涂覆层基于固化的聚合物材料，通过固化包含至少一种用至少一种具有9-12个碳原子的支化醇类酯化的（甲基）丙烯酸酯单体的可辐射固化组合物得到，以及