相關(guān)申請的交叉參考

本申請要求2014年11月18日提交的美國臨時申請no.62/081393的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容在本文中通過參考引入。

背景技術(shù)：

本發(fā)明的公開內(nèi)容涉及低密度可紫外線(uv)固化的光纖涂層，用其制造的光纖，和該光纖的制造方法。

對于某些類型的通信應(yīng)用，例如要求水中浮力或水下傳感或?qū)Ш降哪切?yīng)用來說，例如在水下傳聲、航海天線的拖拽式陣列中，或者在拴車(tetheredvehicle)(水下遙控深潛器，rov)中,有時期望使用具有降低密度的光纖(即單位長度降低的重量)。它們也可輔助設(shè)計并構(gòu)造浮力纖維光纜。另一應(yīng)用可以是氣載纖維光導(dǎo)導(dǎo)彈用纖維。一般地，期望降低各種應(yīng)用中光纖的重量，以便減少其移動和運輸所使用的能量。這包括例如在管道內(nèi)安裝吹氣纖維用纖維，和在油井內(nèi)的流體填充管道中所使用的纖維。進一步期望光纖涂層是可uv固化的，以便使用公知技術(shù)，促進光纖的制造。

對于玻璃光纖來說，光導(dǎo)組件通常是陶瓷，例如氧化硅或摻雜氧化硅，其中氧化硅本身的密度為約2.2克/厘米³(g/cm³)。它顯著大于水，水的密度為約1.0g/cm³(和當(dāng)然，遠重于空氣)。迄今為止，大多數(shù)已知的可uv固化的光纖涂層的密度大于1.0g/cm³，即本身比水致密。對于可商購的uv可固化的聚氨酯丙烯酸酯光纖涂層來說，典型的主(內(nèi)部)涂層的密度大于或等于1.05g/cm³，和典型的輔助(外部)涂層的密度大于或等于1.15g/cm³。一些公司已報道或者提供了具有降低密度的聚合物涂層的纖維，其中密度下降通過或者誘導(dǎo)泡沫體結(jié)構(gòu)或者摻入中空微球到纖維涂層內(nèi)來實現(xiàn)。然而，難以控制發(fā)泡工藝和所得泡沫體密度，且同時仍然實現(xiàn)幾何形狀(壁厚)的控制。在摻入和混合之后，微球可沉降(或漂浮)在液體涂料內(nèi)，從而要求費力的再混合，以保持均勻度。微球有時稱為微球體，它可以是玻璃類型或者聚合物類型。玻璃微球尤其可能非所需地磨蝕和因劃傷而潛在地削弱玻璃纖維表面，若在聚合物涂層內(nèi)與玻璃表面直接相鄰地施加的話。另外，玻璃或聚合物微球也可產(chǎn)生非所需的微觀彎曲，當(dāng)包括在纖維涂層內(nèi)時。和在其中微球摻入到外部涂層內(nèi)或之上的情況下，它們傾向于降低外涂層的光滑度。這本身會增加摩擦阻力，當(dāng)纖維被拖動通過或者空氣或者諸如水之類的流體時，和這種拖動在某些應(yīng)用中可能是非所需的。

已知相對很少的可擠出的非發(fā)泡的熱塑性材料的密度小于1.0g/cm³(例如，聚甲基戊烯和某些類型和聚烯烴的共聚物，如聚丙烯和聚乙烯)。然而，與涂布具有uv可固化樹脂的纖維相比，難以擠出薄層的熱塑性材料，因為熱塑性材料通常具有較高的抗流動性；例如，與典型的可uv固化的光纖涂層的粘度(約4000厘泊)相比，典型的熱塑性材料的熔體粘度高(大于100,000厘泊)。因此，使用低密度熱塑性材料會限制可容易實現(xiàn)的涂布纖維的微小度(smallness)。另外，對于與玻璃表面直接相鄰施加的光纖涂層情況來說，必須過濾涂料，以除去尺寸大于約1微米的磨蝕粒子，以便實現(xiàn)足夠的纖維強度；對于具有高粘度的大多數(shù)可擠出熱塑性材料的樹脂來說，這種過濾是極端困難的。

發(fā)明概述

本文公開了用于涂布光纖的組合物，它包括密度小于1.0g/cm³的自由基可固化的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯官能化低聚物；光引發(fā)劑；和任選地各自密度小于1.0g/cm³的一種或多種自由基可固化的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯稀釋劑單體；其中該涂料組合物布置在光纖上并固化；其中固化的涂層的密度小于1.0g/cm³；和其中該組合物的平均官能度大于1。

本文公開了一種方法，該方法包括在光纖上布置密度小于1.0g/cm³的自由基可固化的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯官能化低聚物；光引發(fā)劑；和任選地，各自密度小于1.0g/cm³的一種或多種自由基可固化的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯稀釋劑單體；其中該涂料組合物布置在光纖上并固化；和其中該組合物的平均官能度大于1；和使用紫外線，固化該組合物，生產(chǎn)小于1.0g/cm³的涂層。

本文進一步公開了一種含固化涂料組合物的光纖。本文還公開了通過前述方法制造的光纖。

附圖簡述

圖1是一些涂料組合物的粘度/溫度的圖表。

詳細說明

本文公開了一種光纖，其具有在光纖上布置的低密度涂層。該涂層可以是單層涂層或者可以是雙層涂層部分。在優(yōu)選的應(yīng)用中，光纖具有在其上布置的雙層涂層(低密度涂層和輔助涂層)。該低密度底漆涂層(下文底漆涂層)是由液體密度顯著小于1.0g/cm³的烴-基(甲基)丙烯酸酯(即丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯)低聚物(尤其例如，聚丁二烯-基樹脂)制造的紫外線-可固化的內(nèi)層(它位于玻璃表面，即玻璃覆層，和輔助涂層之間)。烴-基丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯低聚物與一種或多種生成自由基的光引發(fā)劑和任選地其他組分(例如，低密度稀釋劑單體，以及粘合促進劑和/或抗氧劑)混合。主涂層和/或輔助涂層沒有低密度填料粒子，例如中空微球。主涂層和/或輔助涂層也沒有發(fā)泡。在主涂層的制造中沒有使用發(fā)泡劑。主涂層具有其他性能特性，如粘度，折射率，固化速度，對玻璃的粘合性，模量和其他機械性能，如彈性，強度和伸長率的所需平衡。

作為優(yōu)選的選項，在主涂層上布置促進實現(xiàn)光纖目標(biāo)密度值的較硬的輔助涂層(它可形成光纖的外層)。輔助涂層也優(yōu)選紫外線固化，但熱塑性外涂層可任選地在主涂層之上使用。

本文公開了用于主涂層的涂料組合物，它在室溫下的粘度范圍為1000至70,000厘泊(cp)，優(yōu)選2000至10,000cp，和更優(yōu)選3000至5000cp，且密度小于1.0g/cm³(液態(tài)和固化狀態(tài)二者中)，當(dāng)在室溫(約23℃)下測量時。該涂料組合物包括(液態(tài)下)密度小于1gm/cm³且其成分不具有低閃點(即，它們不是過分揮發(fā)性的或者可燃的)的烴丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯低聚物(尤其例如，聚丁二烯-基樹脂)?；旌媳┧狨セ蚣谆┧狨サ途畚锱c一種或多種生成自由基的光引發(fā)劑和任選地其他組分(例如，低密度稀釋劑單體和/或低聚物，以及粘合促進劑和/或抗氧劑)。取決于低聚物的粘度和所需的涂層性能，可通過共混丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯低聚物和在自由基聚合反應(yīng)中可與該丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯低聚物共聚的其他丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯稀釋劑單體或低聚物(下文稀釋劑物種)，微調(diào)該配方。

此處“(甲基)丙烯酸酯”是指或者丙烯酸酯或者甲基丙烯酸酯官能度。(甲基)丙烯酸酯具有式(a)中所示的結(jié)構(gòu)。

其中在式(a)中，r5是h或c2-10烷基，和r4代表丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯基團連接到其上的低聚物，其中包括低密度低聚物主鏈和任何間隔連接或橋連基團(可包括例如氨基甲酸酯，環(huán)氧基，烷基，羥烷基，碳酸酯，酯，或其組合)。在例舉的實施方案中，r5是氫或甲基。

基于較高固化速度和較低密度的傾向，與甲基丙烯酸酯官能單體和低聚物相比，優(yōu)選丙烯酸酯官能單體和低聚物?；诒┧狨ズ图谆┧狨シ磻?yīng)性基團的結(jié)合摩爾量，應(yīng)當(dāng)優(yōu)選使用摩爾分數(shù)小于0.5的甲基丙烯酸酯官能度。丙烯酸酯官能單體和低聚物通常具有大于或等于1和優(yōu)選1至2的官能度。

丙烯酸酯化或甲基丙烯酸酯化低聚物優(yōu)選是密度小于1.0g/cm³和其中該低聚物的主要部分在性質(zhì)上是脂族烴，即主要包括碳和氫原子的那些。這些低聚物可選自聚氨酯(甲基)丙烯酸酯，環(huán)氧基(甲基)丙烯酸酯，聚丁二烯(甲基)丙烯酸酯，聚丁二烯聚氨酯(甲基)丙烯酸酯，聚丁二烯環(huán)氧基(甲基)丙烯酸酯，聚異戊二烯(甲基)丙烯酸酯，聚異戊二烯聚氨酯(甲基)丙烯酸酯，聚異戊二烯環(huán)氧基(甲基)丙烯酸酯，烴(甲基)丙烯酸酯，烴聚氨酯(甲基)丙烯酸酯，烴環(huán)氧基(甲基)丙烯酸酯，疏水(甲基)丙烯酸酯，疏水聚氨酯(甲基)丙烯酸酯，疏水環(huán)氧基(甲基)丙烯酸酯，戊二烯(甲基)丙烯酸酯，戊二烯聚氨酯(甲基)丙烯酸酯，戊二烯環(huán)氧基(甲基)丙烯酸酯，和類似物或其組合。

這些低聚物可選自主鏈包括聚丁二烯，取代聚丁二烯(其中包括2-甲基-1,3-丁二烯，即異戊二烯的低聚物)，聚戊二烯，聚環(huán)戊二烯的那些，前述二烯烴低聚物的氫化變體，聚異丁烯，和類似物，或其組合。二烯烴基低聚物主鏈可涵蓋各類異構(gòu)體(即，具有不同空間構(gòu)型，立體規(guī)整度，立構(gòu)規(guī)整度，等等的那些)。該低聚物進一步含有選自(甲基)丙烯酸酯，(甲基)丙烯酸羥烷酯，環(huán)氧基(甲基)丙烯酸酯，聚氨酯(甲基)丙烯酸酯，酯(甲基)丙烯酸酯，碳酸酯(甲基)丙烯酸酯，和類似物，或其組合中的一種或多種反應(yīng)性官能團，其中一種或多種官能團可布置在低聚物主鏈端部或者沿著低聚物主鏈布置。該低聚物是在23℃下粘度小于約100,000厘泊(cp)和優(yōu)選小于約10,000cp的液體。

在丙烯酸酯化或甲基丙烯酸酯化低聚物內(nèi)的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯官能團通常是反應(yīng)到低聚物主鏈上的端基；然而，在一些低聚物結(jié)構(gòu)中，丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯部分可以作為側(cè)基沿著主鏈布置。該低聚物主鏈通常是在室溫下密度小于1.0g/cm³的含有烴的主鏈。該含烴主鏈優(yōu)選包括脂族烴，脂環(huán)族烴，或其組合，只要在室溫下，存在該低聚物的涂料組合物的密度小于1.0g/cm³即可。盡管在該低聚物內(nèi)可存在其他有機組分作為重復(fù)單元或者作為重復(fù)單元的一部分(例如，芳基，具有醚鍵的重復(fù)單元，和類似重復(fù)單元)，但對于這些有機部分來說，期望沒有增加涂料組合物的密度到室溫下大于1.0g/cm³的值。還期望在該組合物內(nèi)存在用量有效地維持組合物粘度小于100,000cp的低聚物。一般地，與含有芳基的重復(fù)單元相比，優(yōu)選含有脂族或脂環(huán)族烴基的重復(fù)單元。

含烴的主鏈的實例是丁二烯，異戊二烯，戊二烯，環(huán)戊二烯的聚合物，丁二烯，異戊二烯，戊二烯，環(huán)戊二烯，異丁烯的氫化變體，或其組合。該低聚物的含烴主鏈可以是均聚物或共聚物，例如嵌段共聚物，星形嵌段共聚物，無規(guī)共聚物，交替共聚物，和接枝共聚物。若在配方內(nèi)需要，則也可使用枝狀體?？墒褂脙煞N或更多種均聚物或者兩種或更多種共聚物的共混物。也可使用均聚物與共聚物的共混物。也可使用有限量的具有其他單體，例如苯乙烯，丙烯腈或乙酸乙烯酯的共聚物，使得它們沒有過度升高涂料的粘度。

可使用主鏈具有其任何立體選擇形式，結(jié)構(gòu)異構(gòu)體形式(例如，聚(l,2-丁二烯)，聚(l,4-丁二烯)，聚(1,4-異戊二烯)，聚(3,4-異戊二烯)，或其組合)，物理形式(無定形或半晶)，立構(gòu)規(guī)整形式(無規(guī)立構(gòu)，間同立構(gòu)，全同立構(gòu)，或其組合)的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯烴低聚物(順式，反式，或其組合)，或其共聚物或它的其他組合(例如，共混物)。

當(dāng)例如聚丁二烯(甲基)丙烯酸酯用作低聚物時，聚丁二烯主鏈可包括1,2-丁二烯，1,4-丁二烯或其組合。1,4-丁二烯可以是或者順式或者反式形式。類似地，對于聚異戊二烯主鏈來說，可使用由順式-1,4-聚異戊二烯,反式-1,4-聚異戊二烯,1,2-聚異戊二烯,3,4-聚異戊二烯衍生的低聚物或其組合。優(yōu)選低聚物的無定形形式。與所使用的低聚物形式無關(guān)，期望含有該低聚物的涂料組合物的密度小于1.0g/cm³和粘度小于100,000cp。

以下在式(1)至(10)中示出了例舉的低聚物的例舉結(jié)構(gòu)。

其中在式(1)-(10)中，r含有用以下式(11)-(13)表示的結(jié)構(gòu)。

其中r1和r2獨立地為c2-10烷基，支化烷基，脂環(huán)族基團，芳基，其中一個或多個碳原子被取代，r3是氫或甲基。下式(14)中示出了r的例舉結(jié)構(gòu)(其中r1是甲基苯基)。

盡管此處沒有明確示出在式(1)-(10)中重復(fù)單元的數(shù)量，但在組合物中使用用量有效地產(chǎn)生組合物粘度小于100,000cp，固化后的伸長率大于10％，固化后的彈性模量為0.5-100mpa和密度小于1.0g/cm³的低聚物。

在下表1中示出了丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯低聚物的實例。這些包括bomar^tmbr-640d和br-641d，它們是官能度為2的聚丁二烯(pbd)聚氨酯丙烯酸酯低聚物(由dymaxcorporation銷售)。注意，據(jù)報道，針對固化膜，使用具有30wt％丙烯酸異冰片酯和2wt％光引發(fā)劑的混合物，測量表1中針對兩種bomar低聚物的強度，伸長率，和玻璃化轉(zhuǎn)變溫度給出的數(shù)值。

其他合適的涂料組分是由sartomer銷售的烴-基低聚物族的成員。根據(jù)sartomer的產(chǎn)品文獻，cn301，cn303，和cn307是聚丁二烯-基低聚物。cn301和cn303是二甲基丙烯酸酯，和cn307是二丙烯酸酯類型。據(jù)報道，cn301還含有20％稀釋劑單體己烷二醇二丙烯酸酯。相反，sartomercn308和cn309被描述為具有完全飽和主鏈的疏水丙烯酸酯化的酯低聚物。據(jù)報道，cn9014低聚物是其主鏈也完全飽和的疏水脂族聚氨酯丙烯酸酯。

另一例舉的低聚物是被描述為羥基封端的聚丁二烯二丙烯酸酯且具有下述結(jié)構(gòu)(15)的bac-45(由osakaorganicchemicalindustryltd.,occ制造)：

sanesters(由occ領(lǐng)導(dǎo)的合資企業(yè))引入了比較新的一類低聚物產(chǎn)品，它是獲自occ的具有結(jié)構(gòu)(16)的聚異戊二烯-二丙烯酸酯(pipa)：

在該文獻中描述的其通式化學(xué)在概念上可用于生成低密度涂層的其他候選低聚物例如是1,2-聚丁二烯-封端的聚氨酯(甲基)丙烯酸酯(例如，由nipponsodaco.,ltd.制造的nisso-pbte-2000和tea-1000)；上述聚丁二烯(甲基)丙烯酸酯的氫化產(chǎn)物(例如，由nipponsodaco.,ltd.制造的nisso-pbteai-1000)；然而，這些特殊的nisso-pb低聚物的粘度非所需地高(在45℃下100,000至400,000cp)，從而使得它們難以加工成有用的光纖涂料配方。te-2000的結(jié)構(gòu)被nipponsoda描述為：

其中r具有以上及以下所示的式(14)的結(jié)構(gòu)：

teai-1000的結(jié)構(gòu)類似地被nipponsoda描述為：

其中r具有式(19)的結(jié)構(gòu)：

基于固化之前組合物的總重量，使用用量為60至99wt％，優(yōu)選70至95wt％，和更優(yōu)選80至95wt％的丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯低聚物。

該組合物也可含有脂族烴稀釋劑單體，它用于調(diào)節(jié)粘度和支持實現(xiàn)密度小于1.0g/cm³的底涂層。這些稀釋劑主要包括單官能的丙烯酸烷酯或單官能的甲基丙烯酸烷酯單體。稀釋劑單體基于許多標(biāo)準(zhǔn)來選擇，其中包括當(dāng)固化時它們賦予相對低密度的能力，它們的液相與丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯低聚物的相容性，它們在室溫下為無定形的傾向，它們賦予配方總的固化后折射率大于氧化硅的能力(即，在850nm的波長下，在固化之后大于1.45)，和它們具有足夠高的閃點(大于70℃)，以便限制加工過程中的可燃性?？墒褂糜邢蘖康木哂谐酥鍩N以外的取代基類型的單體，只要它們可有效地與自由基引發(fā)劑共聚且不導(dǎo)致最終(固化)主涂層密度大于1.0g/cm³即可。這種稀釋劑單體的實例是(甲基)丙烯酸酯化的共聚單體，它具有基于芳烴，脂族聚醚和脂族酰胺或官能度大于1的(甲基)丙烯酸酯單體的取代基。也可使用有限量的非-丙烯酸酯化的n-乙烯基單體，例如n-乙烯基吡咯烷酮和n-乙烯基己內(nèi)酰胺，這是因為它們在自由基聚合中具有相對高的反應(yīng)性導(dǎo)致的。

在優(yōu)選的脂族烴取代基當(dāng)中，特別優(yōu)選直鏈或支鏈類型，但可使用有限量的環(huán)狀烴取代基。基于它們的反應(yīng)性，丙烯酸酯相對于甲基丙烯酸酯是優(yōu)選的。(在丙烯酸烷酯或甲基丙烯酸烷酯中的)烷基通常具有大于或等于8個碳原子。烷基鏈可以是直鏈或支鏈。烷基的實例是辛基，壬基，癸基，十一烷基，十二烷基，異辛基，異癸基，十三烷基，月桂基，和它們的組合，或類似物。尤其優(yōu)選的單官能稀釋劑是丙烯酸月桂酯和丙烯酸異辛酯。下表2中示出了有用的丙烯酸烷酯的實例。要注意在添加稀釋劑單體到低聚物中之后，該組合物的平均官能度必須大于1。另外，若使用甲基丙烯酸酯-官能的單體或低聚物，則在該涂料組合物內(nèi)甲基丙烯酸酯對丙烯酸酯官能團的摩爾比必須小于0.5。

在表2中，未固化液體的比重值獲自供應(yīng)商的技術(shù)數(shù)據(jù)手冊或者其他公開的文獻。根據(jù)經(jīng)驗關(guān)系式，使用sartomer(參考文獻："shrinkageofuvmonomers,"applicationbulletin,sartomerusa,llc.)如下所述描述的方法，估計未固化均聚物的比重值：

固化均聚物的比重＝100^*(液體比重)/(100–固化收縮率)，其中對于單官能丙烯酸酯來說，最大固化收縮率可根據(jù)收縮率(％)≈-1.38+2668^*(單體比重)/(單體分子量)來估計。

另外，對于固化的丙烯酸月桂酯均聚物的比重來說，發(fā)現(xiàn)報道的文獻值范圍為0.93-0.99(參考文獻：zoltowski等人，langmuir2007,23,5522-5531；olagokeolabisi,kolapoadewale,handbookofthermoplastics,crcpress，1997年3月19日)。要注意術(shù)語密度和比重在表格和正文中可互換使用。一些供應(yīng)商報道比重數(shù)據(jù)，而其他則以密度報道，但所有均被解釋為室溫(約23℃)下的密度值。進一步要注意，一些供應(yīng)商就密度報道他們的產(chǎn)品，但上述方程式因此可改變。

基于固化之前組合物的總重量，使用用量為1至40wt％，5至30wt％和5至20wt％的單官能稀釋劑。

可使用用量有效地賦予uv固化能力的光引發(fā)劑。光引發(fā)劑是固化丙烯酸酯類和/或甲基丙烯酸酯類的自由基類型。自由基光引發(fā)劑可以是芳族類型或者脂族類型?；谕苛辖M合物的總重量，優(yōu)選使用0.3至4wt％的芳族自由基光引發(fā)劑。例舉的芳族自由基類型的光引發(fā)劑是819,irgacuretpo,irgacure1173,irgacure4265，和irgacuretpo-l(商購于basf)。該組合物可進一步包括任選的硅烷偶聯(lián)劑，所述硅烷偶聯(lián)劑促進施加過程中涂料組合物粘結(jié)到光纖上和組合物固化之后形成涂層。因此期望硅烷偶聯(lián)劑具有能縮合，與光纖形成si-o-si鍵的至少一個烷氧基硅烷基。用于自由基固化配方的合適的硅烷的實例是γ-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，γ-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷，γ-甲基丙烯酰氧基丙基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，γ-丙烯酰氧基丙基三(β-甲氧基乙氧基)硅烷，γ-巰丙基三甲氧基硅烷，和γ-巰丙基三乙氧基硅烷。用于自由基固化體系的優(yōu)選的硅烷偶聯(lián)劑是γ-丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷。

基于涂料組合物的總重量，可使用用量為0.5-3重量％(wt％)的硅烷偶聯(lián)劑。在優(yōu)選的實施方案中，基于涂料組合物的總重量，可使用用量為1.0-2.0重量％(wt％)的硅烷偶聯(lián)劑。

該組合物可進一步包括一種或多種下述添加劑：引發(fā)劑，抗氧劑，熱穩(wěn)定劑，uv穩(wěn)定劑，表面張力改性添加劑，光滑劑(slicknessagent)或含至少一種前述添加劑的組合。優(yōu)選的添加劑是光引發(fā)劑和貨架期穩(wěn)定劑。

可人工或者通過例如在磁攪拌板上簡單地混合或者通過翻滾，或者采用在旋轉(zhuǎn)攪拌軸上具有例如螺旋槳葉片，大體積地共混組合物。熱量可能或者可能不需要。在其中各組分在室溫下不是液體或者其中粘度太高的情況下，需要加熱。典型地過濾該組合物，除去尺寸小于1微米的粒子，然后布置在光纖上，并進行固化或交聯(lián)。大多數(shù)這些涂層可以使用加壓涂覆施涂器容易地施加，這是光纖涂層工業(yè)中廣泛已知的。在交聯(lián)之前的組成成分在大氣壓下各自還具有相對低的揮發(fā)性，以允許涂布光纖的同時穩(wěn)定加工。它們的“閃點”值通常大于或等于70℃，優(yōu)選大于或等于100℃。該涂料組合物在交聯(lián)之前的粘度為1000至100,000cp，優(yōu)選2000至20,000，和更優(yōu)選3,000至5,000cp。該涂料組合物含有非常低水平的粒狀物質(zhì)(例如凝膠粒子)且可以是使用小于2微米(μm)，優(yōu)選小于或等于約0.8μm的篩子尺寸可過濾的。期望該涂料組合物具有大于或等于6月，優(yōu)選大于或等于1年的貨架期。

通常使用電磁輻射線進行交聯(lián)。電磁輻射線包括紫外線(uv)輻射線，微波輻射線，電子束輻射線，或其組合。用于交聯(lián)組合物的優(yōu)選的輻射線形式是波長為100至400納米，優(yōu)選200至365納米的紫外線。紫外線可以是紫外線a，紫外線b，紫外線c輻射線的組合，或者包括至少一種前述紫外線形式的組合。在將組合物布置在光纖上之后，可使用能量密度為0.05至15焦耳/厘米²(j/cm²)的uv輻射線劑量，進行組合物的交聯(lián)。在例舉的實施方案中，可使用能量密度小于10j/cm²和優(yōu)選小于1j/cm²的uv輻射劑量，固化涂料組合物?？稍诙栊詺怏w，例如氮氣，氬氣，氙氣或含至少一種前述惰性氣體的組合物存在下進行固化。

固化的底涂層的折射率可微調(diào)至高于或低于光纖中玻璃基底的折射率。典型地，底涂層的折射率為約1.48，它顯著大于氧化硅的折射率。這允許在彎曲過程中涂層將可能從光纖芯中泄露的失控的光導(dǎo)引開。底涂層的固化膜顯示出比纖維-光學(xué)級氧化硅大的斷裂伸長率(大于5％，優(yōu)選大于15％)。底涂層固化之后，在室溫下的密度小于1.0g/cm³，優(yōu)選小于0.95g/cm³，和最優(yōu)選小于0.91g/cm³。當(dāng)固化時，該涂層的折射率可以是約1.46至約1.50，且顯示出大于15％的斷裂伸長率和在23℃下0.3-100mpa，更典型地1-10mpa的彈性模量。

本文公開的涂料組合物提供比可商購的光纖低的密度。可微調(diào)該涂層，以顯示出增加的涂層/玻璃粘合性，在苛刻或熾熱/潮濕環(huán)境中增加的機械堅固度。該涂層具有相對低的胺含量以及低的羥基含量(當(dāng)與其他商業(yè)聚氨酯丙烯酸酯光纖涂層相比時)，這允許它們抗?jié)駳馇疫€顯示出非常低的對氧化硅的腐蝕性。通過下述非限制性實施例例舉該涂料組合物，由其衍生的涂層和光纖。

實施例

進行這一實施例，證明生產(chǎn)密度小于1.0g/cm³的固化的底涂層可使用的選擇低聚物和單體。制備一系列配方并檢驗粘度和固化之后的折射率、模量和密度值。使用配有小型樣品適配器的brookfielddv-ii粘度計(sc4-21錠子和sc4-13r可移除腔室)，使用循環(huán)水浴控制溫度，以測量粘度。表3示出了對于這些實施例來說，制造的不同配方。圖1示出了使用br-641d或使用cn307制造的配方的粘度/溫度(詳見表1)。

為了測量固化涂層的密度，首先使用配有汞燈(uv劑量1j/cm²，膜厚約250微米)的uvps臺式傳送帶化固化站，在玻璃板上uv固化液體樹脂。使用體積置換方法和水，在室溫下如下所述測量密度。漂洗50毫升體積的燒瓶，干燥，并在進行測量之前，稱其質(zhì)量。添加蒸餾水到燒瓶中，直到彎月面達到體積記號；記錄所要求的水的質(zhì)量。然后用丙酮漂洗燒瓶并再次干燥。接下來，將固化聚合物的若干繩股插入到燒瓶內(nèi)并記錄其質(zhì)量，典型地用量為約1.0g。注意確保致密包裝，以減少隨后氣泡的可能性。一旦記錄聚合物樣品的質(zhì)量，則再次添加水，直到彎月面達到體積記號；再次記錄所要求的水量。假設(shè)水的密度為1g/ml，則根據(jù)下式計算固化樣品的密度：

其中mh2o,i和mh2o,f分別表示在空燒瓶和具有樣品的燒瓶內(nèi)達到體積標(biāo)記所要求的水的質(zhì)量(和因此體積)。這一差值代表樣品占據(jù)的體積。重復(fù)測量，以增加該方法的精度。發(fā)現(xiàn)樣品1-8全部具有小于1g/cm³的密度(0.877至0.944g/cm³)。

在室溫下，并在三個波長下，使用metriconmodel2010棱鏡耦合器，測量所選擇膜的折射率值。使用rheometricsrsa-2動態(tài)機械分光計，在23℃下，在1.0rps的循環(huán)應(yīng)變速率下，針對所選擇的膜測量動態(tài)彈性模量。

針對幾何形狀(玻璃，主要和輔助涂層的外徑)和針對密度，使用不同輸入值，模型化假設(shè)的纖維設(shè)計。在表4中示出了結(jié)果。

在某些實例中，設(shè)計具有總的外部涂層直徑為約250微米的雙層涂層(其中包括密度降低的底涂層)和平均纖維密度為約1.10g/cm³的80微米玻璃光纖。例如，纖維設(shè)計8使用0.950g/cm³的主涂層密度和230微米的主涂層直徑，從而導(dǎo)致輸出的總的纖維密度為1.109g/cm³。相比之下，預(yù)期具有相同幾何形狀和常規(guī)較高密度(1.105g/cm³)的主涂層的參考2光纖提供1.183g/cm³的較高的總纖維密度。在進一步的比較中，模型化玻璃直徑為125微米(且還具有外部涂層直徑為250微米的雙層涂層和具有常規(guī)的較高密度的主涂層)的常規(guī)通信纖維，具有約1.377g/cm³的甚至更高的密度。

采用具有80微米玻璃的標(biāo)稱纖維和涂層直徑的低密度主涂層(在兩個不同的工業(yè)塔設(shè)施上)，250微米的輔助涂層，和采用范圍為205至221微米的主涂層直徑，牽伸若干纖維。表5中詳述了結(jié)果。該纖維使用具有從表3中獲取的配方的主涂層配方連同klearshield2-002第二涂層(momentiveuvcoatings)和單一-模式的預(yù)成形體。為了測量纖維樣品的密度，在牽伸輪次中，從塔中收集2-10米的纖維長度。當(dāng)收集樣品時，記錄即時的涂層幾何形狀(最重要地，外徑)。測量每一樣品的長度到1厘米以內(nèi)。然后測量并記錄纖維樣品的質(zhì)量。如下所述計算纖維樣品的體積v：

v＝πl(wèi)(od/2)²

其中od是樣品的輔助涂層的外徑，和l是樣品的測量長度。然后使用下式計算纖維樣品的密度：

在第一試驗中，使用具有樣品5的配方(表3)的主涂層并產(chǎn)生約1.11g/cm³的測量的總纖維密度，獲得數(shù)百米所得纖維。隨后的試驗包括樣品5，樣品8和樣品9的配方，從而在每一情況下產(chǎn)生大于1km的纖維，并導(dǎo)致范圍為1.082至1.115g/cm³的總纖維密度。

根據(jù)表3，可看出，所有固化的主涂層的密度小于1.0g/cm³。制造這些主涂層所使用的組合物在室溫下的粘度可以是1000至10,000cp。

盡管本發(fā)明的公開內(nèi)容描述了例舉的實施方案，但本領(lǐng)域技術(shù)人員要理解，可在沒有脫離所公開的實施方案范圍的情況下，作出各種變化，且等價方案可替代其要素。另外，可根據(jù)本發(fā)明公開內(nèi)容的教導(dǎo)，在沒有脫離其基本范圍的情況下，作出許多改性，以適應(yīng)特定情形或材料。因此，打算將本發(fā)明的公開內(nèi)容不限制到所公開的作為為實施本發(fā)明公開內(nèi)容而考慮的最佳模式的特定實施方案上。