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    光纤外层涂料中齐聚物的改性探讨

    发布时间: 2016-11-25  点击次数: 682次

    UV(ultraviolet,紫外光)固化体系对于石英玻璃光纤的涂覆是理想的。它固化快、设备紧凑,因而适用于空间有限的拉丝生产线。涂料可加以调整和改性从而提供合适的涂覆性能,以及在固化后具有的物理特性。石英玻璃光纤之所以要涂覆,首要的原因是起保护作用,只有这样,石英光纤的起始强度才能得以保存下来,否则将容易受环境的、机械的损伤和水的作用而使强度下降、寿命缩短。保护光纤不致因微弯损耗而引起信号传输过程中的额外衰减是对UV固化光纤涂料的另一要求。己经证明,用低的低模量涂料作内涂层和具有较高模量的涂料(外涂层)作外套,可起到使光纤既具有一定的强度又可减少微弯损耗的作用。
    双酚A环氧丙烯酸酯固化速度快、固化膜硬度大、模量高且价格低廉,作为UV固化光纤外层涂料齐聚物较为理想。但其形成的固化膜质脆性太2,故作为光纤外层涂料的齐聚物必须改性。
    本文采用在齐聚物化学合成过程中加入二元羧酸对齐聚物进行分子修饰,同时在涂料配制过程中加入聚氨酯丙烯酸酯的综合方法对双酚A环氧丙烯酸酯齐聚物进行改性。
    1实验部分14原料或试剂双酚A环氧树脂(618型),上海树脂厂;齐聚物P(聚氨酯丙烯酸酯,商品代号CN963D80及所有试验单体均由Sartomer公司友情提供;其余原料或试剂均为分析纯。
    14齐聚物的改性合成及涂料的配制选择条件在100ml三口烧瓶中合成由二元羧酸改性的双酚A环氧丙烯酸酯齐聚物,在单组分或多组分齐聚物中加入单体及光引发剂,配制UV涂料,测定液体涂料及固化膜性能,再与试:2001―01―03基金项目:国家科技攻关资助项目(96―D050)1作者筒介:马家举游-男的安徽猜安人c固化膜密度验单体及二苯甲酮一米山酮系光引发剂,按一定比例(质量分数,下同)配制UV固化涂料,测定液体涂料及固化膜性能。
    1.3测试仪器及方法涂料固化仪:北京埃士博UV12紫外光固化机,单灯(1000W)粘度按GB12007.4进行;杨氏模量按GB/T1039进行;固化膜硬度按GB6739一86(铅笔硬度法)进行;固化时间采用指干法测定(紫外光固化强度0.4mW/cm2,北京师范大学光电厂UV―A辐射计测定)固化膜收缩率按下式计算:收缩率=液体涂料密度―固化膜密度X 1%固化膜密度其中液体涂料密度用液体密度天平法测定,固化膜密度用“浮力”原理测出13;将一条待测试样在空气中称重,然后在一已知密度的惰性液体(实验中采用环已烷)中称重。称重时将条状固化膜吊在分析天平的物品臂(Weightarm)上进行。其中固化膜密度按下式计算:空气中膜重(g)X液体密度(/cm3)空气中膜重一液体中膜重加热失重的测定方法161为:将剪成片状的待测试样放在已经于200 C下恒重的坩埚内,称重后将装有固化膜的坩埚放于马弗炉内在200C下受热30min取出放于干燥器中冷却至室温再次称重,按下式计算失重率::=:(g)Wl为空坩埚重W2和W3分别为加热前后样品与坩埚重量之和。
    二元羧酸对涂料粘度的影响显示,随着二元羧酸含量的增加,涂料的粘度增加明显,增加的幅度呈现:马来酸酐>壬二酸>己二酸。这主要是因为粘度与分子运动所受到的阻碍有关。二元羧酸嵌入双酚A环氧丙烯酸酯分子内,使齐聚物分子链加长,分子链相对运动的阻力更大。其中马来酸酐较大的苯环,也使粘度有了额外的增加。
    2.2二元羧酸对涂料固化及固化膜的影响表1己二酸对涂料及固化膜性能的影响实验号加入量(%)膜硬度杨氏模量(mPa)固化时间加热失重(%)收缩率(%)表2壬二酸对涂料及固化膜性能的影响实验号加入量(%)膜硬度杨氏模量(mPa)固化时间加热失重(%)收缩率(%)表3马来酸酐对涂料及固化膜性能的影响实验号加入量(%)膜硬度杨氏模量(mPa)固化时间加热失重(%)收缩率(%)表1,表2表3说明:总体上,随着二元羧酸含量的加,固化膜的硬度、杨氏模量及收缩率均有明显的下降,活性基团的减少也引起固化速度下降。采用马来酸酐改性的齐聚物配制的涂料,其硬度和杨氏模量更大,但固化时间更长、加热失重值更大,可能是因较大的粘度造成涂料固化时自由基的迁移受影响,并使涂料的固化率下降所致。马来酸酐也同时产生较大的固化收缩率,可表4能与链状基团和环状基团共存,固化时造成应力集中有关。己二酸和壬二酸改性的涂料总体性能较好,但作为光纤外层涂料,其固化膜的硬度和杨氏模量值需要提高。
    2.3齐聚物P对涂层的影响将采用己二酸和壬二酸(共6. 75%质量分数)改性合成的双酚A环氧丙烯酸酯齐聚物与P按一定比例复配,获得的涂料性能如下:齐聚物P对涂料及固化膜性能的影响实验号P含量/%(w)涂料粘度(mPas)膜碰杨氏模量(mPa)固化时间收缩率(%)加热失重(%)表4表明,粘度得以明显改善,同时提高了固化膜的硬度和杨氏质量,固化速度快、热失重率低,但加入量多时收缩率大。说明不同种类的齐聚物的配伍也很重要。
    为进一步提高涂层的硬度和杨氏模量,加入一定量的多官能度单体,制成的光纤外层涂料(命名YW)及固化膜的性能如下:表5涂料及固化膜性能指标涂料粘度(mPa)膜硬度杨氏模量(mPa)固化时间收缩率(%)加热失重(%)光纤外层涂料的综合性能得到了明显改进;(2)测试指标达到美国Desoto公司九十年代中期同类产品水平。

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