[發明專利]一種低折射率光固化涂料

有效

• 申請號: 201510959277.1
• 申請日: 2015-12-20
• 公開（公告）號: CN105566962B
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 顧斌;王木立;營飛;茍小青;馬智俊;勾運書;張東陽
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油總公司;中海油常州涂料化工研究院有限公司;中海油能源發展股份有限公司;中海油常州環保涂料有限公司
• 主分類號: C09D4/02
• 分類號: C09D4/02;C09D4/06
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• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于涂料技術領域，尤其涉及一種低折射率光固化涂料。

背景技術

光導纖維是一種極細的石英玻璃纖維，由石英棒在高溫石英爐內通過熔融拉絲而制備出的。利用光的全反射理論，光纖可以將光束縛起來并沿著軸線方向進行傳播，具有損耗低、頻帶寬、重量輕、效率高的優點，目前已廣泛用于電子通訊和光能傳輸等領域。

由于光纖極細且質脆，極易折斷，若表面附著雜質時也會影響信號的傳輸，因此在制備光纖后要在表面包覆一層光纖涂層進行防護，如圖1所示為光纖結構示意圖，圖中石英光纖芯1即為光導纖維或石英玻璃纖維，其外層包覆有內包層2和外包層3，其中外包層3需要使用低折射率的涂料。另一方面，為了使光在光線中順利傳播且能耗較低，光纖涂料的折光率需要小于石英玻璃纖維，這樣才能滿足光的全反射理論。目前制備具有低折射率、耐高低溫性能、柔韌性能良好、附著力良好的光纖涂料成為了光纖涂料應用領域的一道瓶頸。由于紫外光固化涂料的固化速度非常快，在石英拉絲過程中即可固化，且粘度適中，環保無污染，因此特別適合光纖涂料。現在市場上的光纖涂料大多為紫外光固化涂料。

光纖涂層有單層包覆和雙層包覆兩種，主要以雙層包覆為主，即內層為軟性涂層，具有較好的柔韌性能，可防止光從光纖中逸出；外層為硬性涂層，具有良好的耐高低溫性能，機械性能和耐候性能。由于含氟聚合物中的氟原子沿碳鏈螺旋分布，把整個碳鏈嚴密地包住，這種“屏蔽保護”作用使得光波難以穿透聚合物，進而導致含氟聚合物具有較低的折光率。另外，含氟聚合物表面能較低，難以表面潤濕和吸濕，對于石英纖維也起到了很好的防水作用。從這些方面來看，以含氟聚合物為主體的含氟涂料在光纖涂層領域尤其是內層涂層上具有較高的實用價值。

國內外關于光纖含氟涂料的專利有很多。中國專利201210221499.X.公布了一種傳能光纖，包括其表面一種具有低折射率的涂層，其主要原料包括脂肪族聚氨酯丙烯酸酯、乙烯基硅油、全氟烷基丙烯酸酯、巰丙基三甲氧基硅烷、三氟乙基甲基丙烯酸酯，光引發劑等。該涂料可以提高光纖的數值孔徑，增加纖芯的接受角度。

中國專利201010132113.9.公布了一種含氟樹脂的光固化光纖涂料的制備方法。該配方中主體樹脂為聚氨酯丙烯酸酯或環氧丙烯酸酯中的一種或多種，含氟聚合物以(甲基)丙烯酸全氟烷基酯為主，或配以低分子量的聚四氟乙烯微粉作為預聚物，加入其它活性稀釋劑、光引發劑和熱穩定劑后得到成品。該涂料在光纖表面應用具有良好的附著力和可剝離性，且彈性較好，吸水率低。

上面兩個專利組分中主體樹脂均為聚氨酯丙烯酸酯或環氧丙烯酸酯等非氟化合物，搭配上含氟丙烯酸單體作為活性稀釋劑，當含氟單體用量增加時，涂料發白、分層，體系相容性明顯變差，而且其涂料折射率實測數值均未提及。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術存在的涂料中含氟量低的缺陷，提供一種低折射率光固化涂料。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種低折射率光固化涂料，其含氟重量大于40％，其組分及重量百分數為：含不飽和雙鍵的含氟丙烯酸樹脂45～75％、含不飽和雙鍵的氟單體20～48％、含至少2個(甲基)丙烯酰基的化合物1～10％和光引發劑1％～5％，所述涂料中含有占上述組分總量0.1～1％重量的助劑。

進一步地，所述的含不飽和雙鍵的含氟丙烯酸樹脂先由(甲基)丙烯酸與(甲基)丙烯酸酯以及全氟烷基(甲基)丙烯酸酯在引發劑作用下聚合生產大分子羧基含氟丙烯酸樹脂，然后將大分子羧基含氟丙烯酸樹脂與含有環氧基團的(甲基)丙烯酸酯縮合加成生成含不飽和雙鍵的含氟丙烯酸樹脂。

本發明的技術核心之一在于該含不飽和雙鍵含氟丙烯酸樹脂的合成，其制備工藝如下：第一步先合成一個大分子的羧基含氟丙烯酸樹脂，該合成屬于自由基的溶液聚合，溶液聚合屬均相反應，優點是體系粘度低，傳熱、混合容易，溫度易于控制。反應式如下(以丙烯酸(AA)、丙烯酸丁酯(BA)、甲基丙烯酸十三氟辛酯(62-MA，杜邦公司)、丙烯酸十二氟庚酯(G05，哈爾濱雪佳公司)舉例,屬于對本發明做進一步描述，但不局限于此。)：

第二步使含氟樹脂中的羧基與甲基丙烯酸縮水甘油酯的環氧基進行縮合加成反應，反應式如下：