[发明专利]合成树脂涂层的光学玻璃纤维及其制造方法

说明书

本发明叙述有合成树脂涂层的光学玻璃纤维。涂层是由低聚的尿烷基丙烯酸酯和低粘度的丙烯酸酯单体的混合物固化而成的一种合成橡胶。

本发明还叙述涂有合成树脂的光学玻璃纤维的制造方法。玻璃纤维成形后立即包敷一层可固化的合成树脂预混料，采用光和电子照射的方法进行固化。

这样的光学玻璃纤维及其制造方法曾经报导过，其中包括U.S.P.4，324，575。该方法是，采用含40～90%（重）低聚树脂的可固化的合成树脂预混料。低聚树脂是聚丙二醇和两个单元O-羟乙基丙烯酸酯基-N-C-脂族氨基甲酸乙酯的缩合物。聚丙二醇含12-80个单体。此外，可固化合成树脂预混料还含5～45%（重）的聚烷基二醇双甲基丙烯酸酯，也可能含有15%（重）的二官能团或三官能团的丙烯酸酯单体，也就是说，化合物每分子含2个或3个丙烯酸酯-酯基。可固化的合成树脂预混料也包括光引发剂，还可用紫外线照射的方法固化而生成合成橡胶，其玻璃化温度为-40～+90℃。可固化的合成树脂预混料不包括任何溶剂。

所述的可固化的合成树脂预混料可用来在玻璃纤维上涂覆第一层软涂层用于光的传导（弹性模量为1～10兆帕〔斯卡〕），随后，涂覆第二层硬涂层（弹性模量超过100兆帕〔斯卡〕），使玻璃纤维具有高强度和抗微弯曲性能，从而可降低玻璃纤维因机械变形所引起的传导损失。

本发明的目的是叙述一种有合成树脂涂层的光学玻璃纤维，树脂涂层的玻璃化温度很低，如-50℃或更低。已知，通过采用大分子量的低聚尿烷基丙烯酸酯就能得到低的玻璃化温度。但是，如果不采取附加的措施，就将得到一种不希望的低折光指数和高粘度的可固化的合成树脂组分。合成树脂涂层的折光指数应该比玻璃纤维最外层的高。可固化合成树脂预混料的折光指数与玻璃纤维的折光指数相比，其值应高达能使合成树脂涂层中玻璃纤维的中心位置可直接目视检查的程度。此外，可固化的合成树脂组分在涂复温度下的粘度不应太高，否则在高速涂复时，玻璃纤维上不可能形成平滑的涂层。

本发明的另一目的是提供一种方法，使玻璃纤维涂复的速度超过5米/秒，所用设备的尺寸也不太大。

本发明要达到第一个目的，混合物含50～95%（重）低聚尿烷基丙烯酸酯和5～50%（重）一种或多种丙烯酸酯单体。低聚尿烷基丙烯酸酯是聚氨酯丙烯酸酯，其数均分子重超过3000，并具有下列结构式：

其中R₁可选自由数均分子量超过2500的聚醚链和聚酯链形成的基团。

R₂是二异氰酸酯的二价基团。

R₃是二元醇的二价基团。

丙烯酸酯单体选自每分子含一个丙烯酸酯基的化合物。

R₁最好选自下列基团：-（CH₂-CH₂-O）n^-;

其中n的平均值大于90，m的平均值大于30。

如果R₁是聚异丙基醚链，可固化的合成树脂的结晶度是很小的。

在适宜的可固化的合成树脂组分中，R₂选自下列基团：

如果合成树脂预混料固化以后，所形成的合成橡胶要求具有低的玻璃化温度和高的折光指数，则R₂应选自下列基团：

在更适宜的可固化的合成树脂组分中，R₃选自下列基团：

其中p至少是1。

为了得到适宜的粘度和高固化速度的可固化的合成树脂组分，可采用1种或几种丙烯酸酯单体。更好的是，这些丙烯酸酯选自2-乙氧基-乙基丙烯酸酯、2′-乙氧基-2-乙氧基-乙基丙烯酸酯、3-甲氧基-丙基丙烯酸酯、丁基丙烯酸酯、戊基丙烯酸酯、己基丙烯酸酯、庚基丙烯酸酯、辛基丙烯酸酯、壬基丙烯酸酯、2-乙基-己基丙烯酸酯、2-苯氧基-乙基丙烯酸酯和2′-（2-苯酰苯氧基）-2-乙氧基-乙基丙烯酸酯。

可固化的合成树脂组分能用电子照射来固化，例如用电屏蔽设备。当然，可固化的合成树脂组分用紫外线照射固化也是可以的。在此情况下，可固化的合成树脂组分还应含0.1～10%（重）的用光活化的引发剂。这种引发剂可选自2，2-二甲氧基-2-苯基-乙酰苯、2，2-二乙氧基-乙酰苯、2，2-二甲基-2-羟基-乙酰苯和2′-（2-苯酰苯氧基）-2-乙氧基-乙基丙烯酸酯。于是，最后一种化合物既是兼作稀释剂的丙烯酸酯单体，又可用作光敏引发剂。