[发明专利]低密度可紫外线固化的光纤涂层，用其制造的光纤，和光纤的制造方法

说明书

本文公开了一种涂覆光纤的组合物，它包括密度小于1.0g/cm³的可自由基固化的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯官能化低聚物；其中该丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯官能化的低聚物的官能度大于或等于1；光引发剂；和任选地，密度小于1.0g/cm³的可自由基固化的丙烯酸酯和/或甲基丙烯酸酯稀释剂单体；其中该涂料组合物布置在光纤上并固化；其中固化的涂层的密度小于1.0g/cm³；和其中该组合物的平均官能度大于1。

相关申请的交叉参考

本申请要求2014年11月18日提交的美国临时申请No.62/081393的优先权，其全部内容在本文中通过参考引入。

背景技术

本发明的公开内容涉及低密度可紫外线(UV)固化的光纤涂层，用其制造的光纤，和该光纤的制造方法。

对于某些类型的通信应用，例如要求水中浮力或水下传感或导航的那些应用来说，例如在水下传声、航海天线的拖拽式阵列中，或者在拴车(tethered vehicle)(水下遥控深潜器，ROV)中,有时期望使用具有降低密度的光纤(即单位长度降低的重量)。它们也可辅助设计并构造浮力纤维光缆。另一应用可以是气载纤维光导导弹用纤维。一般地，期望降低各种应用中光纤的重量，以便减少其移动和运输所使用的能量。这包括例如在管道内安装吹气纤维用纤维，和在油井内的流体填充管道中所使用的纤维。进一步期望光纤涂层是可UV固化的，以便使用公知技术，促进光纤的制造。

对于玻璃光纤来说，光导组件通常是陶瓷，例如氧化硅或掺杂氧化硅，其中氧化硅本身的密度为约2.2克/厘米³(g/cm³)。它显著大于水，水的密度为约1.0g/cm³(和当然，远重于空气)。迄今为止，大多数已知的可UV固化的光纤涂层的密度大于1.0g/cm³，即本身比水致密。对于可商购的UV可固化的聚氨酯丙烯酸酯光纤涂层来说，典型的主(内部)涂层的密度大于或等于1.05g/cm³，和典型的辅助(外部)涂层的密度大于或等于1.15g/cm³。一些公司已报道或者提供了具有降低密度的聚合物涂层的纤维，其中密度下降通过或者诱导泡沫体结构或者掺入中空微球到纤维涂层内来实现。然而，难以控制发泡工艺和所得泡沫体密度，且同时仍然实现几何形状(壁厚)的控制。在掺入和混合之后，微球可沉降(或漂浮)在液体涂料内，从而要求费力的再混合，以保持均匀度。微球有时称为微球体，它可以是玻璃类型或者聚合物类型。玻璃微球尤其可能非所需地磨蚀和因划伤而潜在地削弱玻璃纤维表面，若在聚合物涂层内与玻璃表面直接相邻地施加的话。另外，玻璃或聚合物微球也可产生非所需的微观弯曲，当包括在纤维涂层内时。和在其中微球掺入到外部涂层内或之上的情况下，它们倾向于降低外涂层的光滑度。这本身会增加摩擦阻力，当纤维被拖动通过或者空气或者诸如水之类的流体时，和这种拖动在某些应用中可能是非所需的。

已知相对很少的可挤出的非发泡的热塑性材料的密度小于1.0g/cm³(例如，聚甲基戊烯和某些类型和聚烯烃的共聚物，如聚丙烯和聚乙烯)。然而，与涂布具有UV可固化树脂的纤维相比，难以挤出薄层的热塑性材料，因为热塑性材料通常具有较高的抗流动性；例如，与典型的可UV固化的光纤涂层的粘度(约4000厘泊)相比，典型的热塑性材料的熔体粘度高(大于100,000厘泊)。因此，使用低密度热塑性材料会限制可容易实现的涂布纤维的微小度(smallness)。另外，对于与玻璃表面直接相邻施加的光纤涂层情况来说，必须过滤涂料，以除去尺寸大于约1微米的磨蚀粒子，以便实现足够的纤维强度；对于具有高粘度的大多数可挤出热塑性材料的树脂来说，这种过滤是极端困难的。

发明概述