[發明專利]具有雙涂層的光學纖維

有效

• 申請號: 200980163247.2
• 申請日: 2009-11-26
• 公開（公告）號: CN102686528A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發明（設計）人: L·特魯茲;S·弗里格里奧;G·維拉尼
• 申請（專利權）人: 普睿司曼股份公司
• 主分類號: C03C25/10
• 分類號: C03C25/10;G02B6/02
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 任宗華

技術領域

本發明涉及具有雙涂層的光學纖維。

更特別地，本發明涉及具有雙涂層的光學纖維，包含：光信號在其內部傳輸的玻璃纖維核，交聯的聚合材料制成的內涂層，所述聚合材料包含支化C₉-C₁₂醇類的丙烯酸酯，以及交聯的聚合材料制成的外面的第二涂層，所述聚合材料包含預定量的二氧化硅。

背景技術

光學纖維通常包含玻璃纖維核（一般具有大約120-130μm的直徑），在其內部限制了傳輸光信號，圍繞一包層，優選由玻璃纖維制成。核和包層的結合通常被稱為“光波導管”，以及通常根據已知的方法通過化學反應生產，例如被稱為VAD、OVD、PCVD或MCVD的那些。一般通過典型地聚合材料外涂層保護光波導管。該保護涂層可以包含直接設置到所述玻璃表面之上的第一涂覆層，亦稱“主涂層”，以及設置的圍繞所述第一涂覆層的第二涂覆層，亦稱“次涂層”。

這些聚合物涂層可以獲自包含低聚物和單體的組合物，其一般在合適的光引發劑存在下通過UV輻射交聯。如上所述的兩涂層差別格外在于各自材料的機械性能。

形成主涂層的材料是相對柔軟的材料，在室溫下具有相對低的彈性模量（典型地為從1MPa到2MPa），這是為了緩沖墊層玻璃纖維核以及避免局部嚴重撓曲（microbending）現象，這會減弱光信號以及降低玻璃纖維的信號傳輸能力。

形成次涂層的材料相對較硬，室溫下具有較高的彈性模量值（典型地為從500MPa到2000MPa），以在安裝和工作條件期間給予光學纖維對于耐外應力的好的耐機械性能。

US5,214,734描述了包括用于環境保護和防觸摸的聚合包殼的光學纖維。通過向光學纖維的聚合包殼材料添加適當材料的粒子，至少在某種程度上防止纖維不會發生與該纖維暴露到濕氣所有關的強度的喪失，這是可能的。至少一個主和/或次涂層用微粒填充，例如，煅制二氧化硅。二氧化硅填充的層可以是包殼的單一層，是當前所優選的，或者，替代地，其可以是多層包殼的任何層或多的層。當被添加到示例的預聚合物材料中時，大約0.5%-l重量%二氧化硅足夠導致加速疲勞的誘發的增加。

US5,558,937公開了可固化的硫醇-烯組合物，特別適合于用作光學纖維上的主涂層，其包含多硫醇和其上具有大量降冰片烯基團的化合物，特征在于所述具有大量降冰片烯基團的化合物或所述多硫醇二者之一具有聚（四氫呋喃）骨架，或者是其低聚物，以及該聚（四氫呋喃）的分子量在250和5,000之間。該配方可以利用低強度UV燈固化。據報道固化產品具有優異的低溫韌性、好的耐濕性和耐吸水性以及好的熱氧化穩定性。

沒有提供關于在熱的、潮濕的環境中光學纖維行為的指示。沒有提供關于次要（外涂層）組合物的指示。

US4,525,026公開了具有單個或雙涂層的光學纖維，其中所述光傳導纖維被包含細分顆粒的一個或多個保護層圍繞。該粒子典型地為金屬或該金屬的金屬氧化物或金屬氧化物組成了光學纖維本身的外部以及粒子典型地懸浮在直接圍繞該光學纖維的聚合物緩沖層中。在一個特定的實施方案中，防護材料（金屬鋁、氧化錫和二氧化鈦）安置在包層和緩沖材料之間以在環境流體到達纖維前浸透或中和它們。

同樣由于必需具有高純度的氧化物，防護材料層的存在意味著另外的生產步驟和額外費用。

發明內容

申請人注意到上述技術方案能在數小時的使用期限內保護光學纖維耐抗最高達3GPa的彎曲應力，而無任何長時間抵抗應力疲勞腐蝕，特別是在小彎曲半徑處，尤其在濕熱條件下的改進的證據。

特別地，申請人測試了具有包含各種含量二氧化硅的第二（次）涂層的光學纖維，并發現在上述挑戰性條件下光學纖維行為的改善不能令人滿意。

盡管申請人集中于第一（主）涂層材料，在所述條件下測試了具有不同材料的光學纖維，但是結果也不能令人滿意。

申請人意外地發現具有特有組成的第一涂層和包含預定量二氧化硅的第二涂層的特定組配在濕熱條件下賦予光學纖維尋求的抵抗力，甚至當經受低的彎曲半徑（抗疲勞性）條件下也如此。

根據第一方面,本發明涉及光學纖維，包含：光波導管，設置的圍繞所述光波導管的第一涂覆層和設置的圍繞所述第一涂覆層的第二涂覆層，其中

所述第一涂覆層基于固化的聚合物材料，通過固化包含至少一種用至少一種具有9-12個碳原子的支化醇類酯化的（甲基）丙烯酸酯單體的可輻射固化組合物得到，以及