當(dāng)前位置:安徽天康(集團(tuán))股份有限公司>>公司動態(tài)>>光纖外層涂料中齊聚物的改性探討
UV(ultraviolet,紫外光)固化體系對于石英玻璃光纖的涂覆是理想的。它固化快、設(shè)備緊湊,因而適用于空間有限的拉絲生產(chǎn)線。涂料可加以調(diào)整和改性從而提供合適的涂覆性能,以及在固化后具有的物理特性。石英玻璃光纖之所以要涂覆,首要的原因是起保護(hù)作用,只有這樣,石英光纖的起始強(qiáng)度才能得以保存下來,否則將容易受環(huán)境的、機(jī)械的損傷和水的作用而使強(qiáng)度下降、壽命縮短。保護(hù)光纖不致因微彎損耗而引起信號傳輸過程中的額外衰減是對UV固化光纖涂料的另一要求。己經(jīng)證明,用低的低模量涂料作內(nèi)涂層和具有較高模量的涂料(外涂層)作外套,可起到使光纖既具有一定的強(qiáng)度又可減少微彎損耗的作用。
雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯固化速度快、固化膜硬度大、模量高且價格低廉,作為UV固化光纖外層涂料齊聚物較為理想。但其形成的固化膜質(zhì)脆性太2,故作為光纖外層涂料的齊聚物必須改性。
本文采用在齊聚物化學(xué)合成過程中加入二元羧酸對齊聚物進(jìn)行分子修飾,同時在涂料配制過程中加入聚氨酯丙烯酸酯的綜合方法對雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯齊聚物進(jìn)行改性。
1實(shí)驗(yàn)部分14原料或試劑雙酚A環(huán)氧樹脂(618型),上海樹脂廠;齊聚物P(聚氨酯丙烯酸酯,商品代號CN963D80及所有試驗(yàn)單體均由Sartomer公司友情提供;其余原料或試劑均為分析純。
14齊聚物的改性合成及涂料的配制選擇條件在100ml三口燒瓶中合成由二元羧酸改性的雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯齊聚物,在單組分或多組分齊聚物中加入單體及光引發(fā)劑,配制UV涂料,測定液體涂料及固化膜性能,再與試:2001―01―03基金項(xiàng)目:國家科技攻關(guān)資助項(xiàng)目(96―D050)1作者筒介:馬家舉游-男的安徽猜安人c固化膜密度驗(yàn)單體及二苯甲酮一米山酮系光引發(fā)劑,按一定比例(質(zhì)量分?jǐn)?shù),下同)配制UV固化涂料,測定液體涂料及固化膜性能。
1.3測試儀器及方法涂料固化儀:北京埃士博UV12紫外光固化機(jī),單燈(1000W)粘度按GB12007.4進(jìn)行;楊氏模量按GB/T1039進(jìn)行;固化膜硬度按GB6739一86(鉛筆硬度法)進(jìn)行;固化時間采用指干法測定(紫外光固化強(qiáng)度0.4mW/cm2,北京師范大學(xué)光電廠UV―A輻射計測定)固化膜收縮率按下式計算:收縮率=液體涂料密度―固化膜密度X 1%固化膜密度其中液體涂料密度用液體密度天平法測定,固化膜密度用“浮力”原理測出13;將一條待測試樣在空氣中稱重,然后在一已知密度的惰性液體(實(shí)驗(yàn)中采用環(huán)已烷)中稱重。稱重時將條狀固化膜吊在分析天平的物品臂(Weightarm)上進(jìn)行。其中固化膜密度按下式計算:空氣中膜重(g)X液體密度(/cm3)空氣中膜重一液體中膜重加熱失重的測定方法161為:將剪成片狀的待測試樣放在已經(jīng)于200 C下恒重的坩堝內(nèi),稱重后將裝有固化膜的坩堝放于馬弗爐內(nèi)在200C下受熱30min取出放于干燥器中冷卻至室溫再次稱重,按下式計算失重率::=:(g)Wl為空坩堝重W2和W3分別為加熱前后樣品與坩堝重量之和。
二元羧酸對涂料粘度的影響顯示,隨著二元羧酸含量的增加,涂料的粘度增加明顯,增加的幅度呈現(xiàn):馬來酸酐>壬二酸>己二酸。這主要是因?yàn)檎扯扰c分子運(yùn)動所受到的阻礙有關(guān)。二元羧酸嵌入雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯分子內(nèi),使齊聚物分子鏈加長,分子鏈相對運(yùn)動的阻力更大。其中馬來酸酐較大的苯環(huán),也使粘度有了額外的增加。
2.2二元羧酸對涂料固化及固化膜的影響表1己二酸對涂料及固化膜性能的影響實(shí)驗(yàn)號加入量(%)膜硬度楊氏模量(mPa)固化時間加熱失重(%)收縮率(%)表2壬二酸對涂料及固化膜性能的影響實(shí)驗(yàn)號加入量(%)膜硬度楊氏模量(mPa)固化時間加熱失重(%)收縮率(%)表3馬來酸酐對涂料及固化膜性能的影響實(shí)驗(yàn)號加入量(%)膜硬度楊氏模量(mPa)固化時間加熱失重(%)收縮率(%)表1,表2表3說明:總體上,隨著二元羧酸含量的加,固化膜的硬度、楊氏模量及收縮率均有明顯的下降,活性基團(tuán)的減少也引起固化速度下降。采用馬來酸酐改性的齊聚物配制的涂料,其硬度和楊氏模量更大,但固化時間更長、加熱失重值更大,可能是因較大的粘度造成涂料固化時自由基的遷移受影響,并使涂料的固化率下降所致。馬來酸酐也同時產(chǎn)生較大的固化收縮率,可表4能與鏈狀基團(tuán)和環(huán)狀基團(tuán)共存,固化時造成應(yīng)力集中有關(guān)。己二酸和壬二酸改性的涂料總體性能較好,但作為光纖外層涂料,其固化膜的硬度和楊氏模量值需要提高。
2.3齊聚物P對涂層的影響將采用己二酸和壬二酸(共6. 75%質(zhì)量分?jǐn)?shù))改性合成的雙酚A環(huán)氧丙烯酸酯齊聚物與P按一定比例復(fù)配,獲得的涂料性能如下:齊聚物P對涂料及固化膜性能的影響實(shí)驗(yàn)號P含量/%(w)涂料粘度(mPas)膜碰楊氏模量(mPa)固化時間收縮率(%)加熱失重(%)表4表明,粘度得以明顯改善,同時提高了固化膜的硬度和楊氏質(zhì)量,固化速度快、熱失重率低,但加入量多時收縮率大。說明不同種類的齊聚物的配伍也很重要。
為進(jìn)一步提高涂層的硬度和楊氏模量,加入一定量的多官能度單體,制成的光纖外層涂料(命名YW)及固化膜的性能如下:表5涂料及固化膜性能指標(biāo)涂料粘度(mPa)膜硬度楊氏模量(mPa)固化時間收縮率(%)加熱失重(%)光纖外層涂料的綜合性能得到了明顯改進(jìn);(2)測試指標(biāo)達(dá)到美國Desoto公司九十年代中期同類產(chǎn)品水平。
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