一种抗静电光纤及其制备方法技术领域
本发明涉及光纤领域，特别涉及一种抗静电光纤及其制备方法。
背景技术
光纤即光导纤维，是一种利用光在玻璃，例如石英玻璃或塑料制成的纤维
中的全反射原理而达成的光传导工具，具有性能可靠、质量高、速度快、线路
损耗低、传输距离远等优点，广泛用于光纤通信、光纤传感、光纤传像、传光
照明以及能量传输与信号控制等民用与军工的广泛领域。
光纤一般包括纤芯、包覆在纤芯外表面的包层、以及包覆在包层外表面的
至少一层涂层。该涂层可以为树脂类涂层、油墨层或者并带层。举例来说，光
纤包括纤芯以及包覆在纤芯外表面的包层(通常将只含有纤芯和包层的光纤称
为裸光纤)。由于裸光纤细且脆，不仅易折断，且容易受环境因素发生氧化、吸
附杂质、受损等问题，严重影响光纤内信号的传输质量。所以，在制备光纤的
过程中，在光纤的包层表面涂敷至少一层树脂类涂层对其进行保护。例如，该
树脂类涂层可以为包覆在包层外表面的内层，也可以进一步为包覆在内层外表
面的外层。用于形成内层的树脂需要满足水渗透低，具有适应不同环境的力学
性能，紫外光固化速度快、使用寿命长，玻璃化转变温度较低、以保证其具有
优良的耐低温性能，附着力优异、又具有合适的剥离性能，光纤的附加损耗较
小等要求。用于形成外层的树脂要求其能给光纤带来良好的机械性能和抗水解
性能，保护光纤不受外界环境损坏，要求其具有较高的模量、高的玻璃化转变
温度、良好的耐水性以及耐热性。更进一步地，为了便于光纤的识别，还可以
在外层的外表面涂敷另外一层油墨类涂层，即油墨层。
在光纤装配成光缆的过程中，为了提高光缆的集装密度，减小光缆的直径
和重量，可以通过并带树脂对上述包覆有涂层或者进一步的油墨层的光纤进行
涂层并带，形成光纤带(即并带光纤)。亦即，该并带光纤包括上述包覆有树脂
类涂层或者进一步的油墨层的光纤，以及由并带树脂组成的，包覆在上述树脂
类涂层或者油墨层表面的并带层。本领域技术人员可以理解的是，该并带光纤
可以为包封式并带光纤或者粘边式并带光纤。
然而，在光纤的制备过程中，由于光纤在非常高的速度下输送，光纤表面
会由于光纤和输送设备之间的摩擦力作用而产生静电，且静电会在光纤表面的
涂层上进行累积，造成光纤在其整个生产过程中处于带电状态。光纤的该带电
状态易造成光纤断纤、涂层不均匀等现象，从而降低所制备的成品光纤的质量。
为了消除光纤的静电，现有技术通常在光纤生产系统中安装抗静电设备，
例如静电消除器，以消除光纤生产过程中产生的静电。
发明人发现现有技术至少存在以下问题：
现有技术无法从根本上消除光纤上的静电。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种抗静电光纤。具体技
术方案如下：
一方面，本发明实施例提供了一种抗静电光纤，包括纤芯、包覆在纤芯外
表面的包层、包覆在包层外表面的至少一层涂层，所述涂层中含有抗静电剂，
所述抗静电剂的质量为所述涂层质量的1.1-10％。
作为优选，所述涂层中的最外层含有抗静电剂，所述抗静电剂的质量为所
述最外层质量的1.1-10％。。
作为优选，所述抗静电剂质量为所述最外层质量的1.1-5％。
具体地，所述抗静电剂为阴离子型抗静电剂、阳离子型抗静电剂、非离子
型抗静电剂或两性型抗静电剂。
具体地，所述抗静电剂为聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺及其衍生物。
具体地，所述阴离子型抗静电剂选自烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、烷基磷酸
盐、烷基酚聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基磷酸酯、烷基硫酸酯中的至少一种。
具体地，所述阳离子型抗静电剂为铵盐、季铵盐、烷基咪唑啉中的至少一
种。
具体地，所述非离子型抗静电剂为脂肪酸多元醇酯、烷醇胺、烷醇酰胺、
脂肪酸、脂肪醇和烷基酚的环氧乙烷的加成物中的至少一种。
具体地，所述两性型抗静电剂为烷基甜菜碱和/或烷基咪唑啉盐。
具体地，所述涂层为外层、油墨层或者并带层。
另一方面，本发明实施例提供了上述抗静电光纤的制备方法，包括：根据
涂层和抗静电剂的质量比，将用于制备涂层的涂料与抗静电剂混合，得到混合
涂料，然后将所述混合涂料涂敷在光纤的外表面，经拉丝固化后，得到抗静电
光纤。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
本发明实施例提供的抗静电光纤，通过在其涂层中添加质量为涂层质量
1.1-10％的抗静电剂，不仅能够降低光纤涂层的电阻率，从根本上降低光纤表面
的静电效应，且不会对涂层的本身所具有的性能，例如弹性、强度、吸水性等
造成任何影响。
具体实施方式
为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一
步地详细描述。
一方面，本发明实施例提供了一种抗静电光纤，包括纤芯、包覆在纤芯外
表面的包层、包覆在包层外表面的至少一层涂层，其中，涂层中含有抗静电剂，
抗静电剂的质量为涂层质量的1.1-10％。
本发明实施例提供的抗静电光纤，通过在涂层中添加质量为涂层质量
1.1-10％的抗静电剂，不仅能够降低光纤涂层的电阻率，进而从根本上降低光纤
表面的静电效应，且不会对涂层的本身所具有的性能，例如弹性、强度、吸水
性等造成任何影响。
为了在不影响光纤防静电性能的前提下，避免抗静电剂的浪费，作为优选，
该涂层中的最外层含有抗静电剂，所述抗静电剂的质量为所述最外层质量的
1.1-10％。
其中，上述“该至少一层涂层中的最外层”指的是涂敷在光纤表面的最表
层的那一层涂层，亦即暴露在空气中的涂层。
具体地，上述涂层包括内层、外层、油墨层和并带层。其中，油墨层和并
带层均为可选的。其中，本发明实施例中所述的“内层、外层、油墨层和并带
层”均和前述的背景技术部分提到的内层、外层、油墨层和并带层具有相同的
含义。
为了更清楚地理解本发明的抗静电光纤，本发明实施例给如以下几个优选
的示例：
本发明实施例提供了一种第一类光纤，包括纤芯、包覆在纤芯外表面的包
层、包覆在包层外表面的内层、以及包覆在内层外表面的外层。该外层中含有
抗静电剂，抗静电剂质量为外层质量的1.1-10％。
本发明实施例还提供了一种第二类光纤，包括纤芯、包覆在纤芯外表面的
包层、包覆在包层外表面的内层、包覆在内层外表面的外层、以及包覆在外层
表面的油墨层。该油墨层中含有抗静电剂，抗静电剂质量为油墨层质量的
1.1-10％。
本发明实施例还提供了一种第三类光纤(并带光纤)，包括纤芯、包覆在纤
芯外表面的包层、包覆在包层外表面的内层、包覆在内层外表面的外层、可选
的包覆在外层表面的油墨层、以及包覆在外层或者可选的油墨层表面的由并带
树脂组成的并带层。该并带层中含有抗静电剂，抗静电剂质量为并带层质量的
1.1-10％。
可以理解的是，本发明实施例提供的抗静电光纤中的纤芯、包层和涂层均
为本领域现有技术。根据对光纤的实际需求，本领域技术人员可以容易地获取
上述纤芯、包层和涂层，本发明实施例在此不对它们作具体限定。
举例来说，本发明实施例可以通过将一种或多种环氧丙烯酸脂类低聚物利
用单官能团或多官能团丙烯酸脂类的单体稀释至固含量为85％～98％，然后加入
一种或多种质量分数为2％-10％的自由基聚合型光引发剂以及质量分数为
0％-5％的添加剂(例如消泡剂、稳定剂、流平剂等)，作为光纤的外层涂料，进
而用来制备光纤的外层涂层。其中，上述的2％-10％以及0％-5％分别指的是引
发剂以及添加剂占整个外层涂料的质量分数。
本发明实施例还可以通过将一种或多种环氧丙烯酸脂类低聚物利用单官能
团或多官能团丙烯酸脂类的单体稀释至固含量为65％-80％，加入质量分数为
5-15％的预先制备好的各种颜色的色浆，再加入质量分数为2％～10％的一种或多
种自由基聚合型光引发剂以及质量分数为0％～5％的添加剂，作为光纤的油墨层
涂料，进而用来制备光纤的油墨层。
作为优选，为了在保持最外层涂层原有的性能不发生变化的前提下，赋予
光纤优异的抗静电性能，发明实施例优选抗静电剂质量为最外层质量的
1.1-5％。例如，可以为1.1-2％、1.8-3.3％、2.2-4％、3.6-5％、3.1％、3.5％、3.8％
等。
该抗静电剂为阴离子型抗静电剂、阳离子型抗静电剂、非离子型抗静电剂
或两性型抗静电剂。
具体地，该阴离子型抗静电剂选自烷基磺酸盐、烷基硫酸盐、烷基磷酸盐、
烷基酚聚氧乙烯醚硫酸盐、烷基磷酸酯、烷基硫酸酯中的至少一种。例如单十
二烷基磷酸酯、十八烷基硫酸酯、十二烷基磺酸钠、十二烷基硫酸钠等。
该阳离子型抗静电剂为铵盐、季铵盐、烷基咪唑啉中的至少一种。例如十
七烷基咪唑啉、二甲基羟乙基硬脂酰胺代乙基季铵硝酸盐、十二烷基二甲基乙
基溴化铵、十二烷基二甲基氯化铵等。
非离子型抗静电剂为脂肪酸多元醇酯、烷醇胺、烷醇酰胺、脂肪酸、脂肪
醇和烷基酚的环氧乙烷的加成物中的至少一种。例如双季戊四醇酯、季戊四醇
单脂肪酸酯、双β羟乙酯硬脂酰胺、山梨醇单脂肪酸酯、脂肪醇聚氧乙烯醚等。
该两性型抗静电剂为烷基甜菜碱和/或烷基咪唑啉盐。例如十二烷基二甲基
甜菜碱、十二烷基甜菜碱、十二烷基二甲基季铵己内盐、1-β-羟乙基-2-烷基-2-
咪唑啉。
或者，该抗静电剂还可以为含有聚环氧乙烷链等导电分子单元的高分子聚
合物或者聚季铵盐。例如，该抗静电剂可以为聚乙炔、聚二乙炔、聚噻吩、聚
二乙氧基噻吩、聚吡咯、聚苯胺及其衍生物。
另一方面，本发明实施例提供了上述抗静电光纤的制备方法，包括：根据
涂层和抗静电剂的质量比，将用于制备涂层的涂料与抗静电剂混合，得到混合
涂料，然后将所述混合涂料涂敷在光纤的外表面，经拉丝固化后，得到抗静电
光纤。
其中，上述制备过程中，“将所述混合涂料涂敷在光纤的外表面，经拉丝固
化后”中的光纤指的是已经涂敷有内层或者可选的其他涂层的光纤。举例来说，
当该最外层为树脂类涂层的外层时，此处的光纤指的是已经涂敷有内层的光纤。
当该最外层为油墨层时，此处的光纤指的是已经涂敷有内层和外层的光纤。而
当该最外层为并带层时，此处的光纤指的是已经涂敷有内层和外层以及可选的
油墨层的多根光纤。
本发明实施例通过上述方法能够制备得到抗静电性能良好的光纤，该工艺
简单，易控制，便于规模化工业生产。
以下将通过具体实施例进一步地描述本发明。
在以下具体实施例中未注明条件者，均按照常规条件或者制造商建议的条
件进行。所用原料未注明生产厂商及规格者均为可以通过市购获得的常规产品。
其中，以下实施例中所使用的光纤分别为A号光纤、B号光纤和C号光纤。
A号光纤指的是具有内层涂层的光纤；B号光纤指的是具有内、外层涂层的光纤；
C号光纤指的是具有内、外层涂层和油墨层的光纤。上述各个光纤及其制备方法
均为本领域现有技术。
其中，A号光纤为自制光纤，其纤芯和包层的材质均为二氧化硅，其内层
涂料选用上海飞凯光电材料有限公司生产的KG100系列产品。该光纤的直径约
为190um。
B号光纤为自制光纤，其纤芯和包层的材质均为二氧化硅，其内层涂料选用
上海飞凯光电材料有限公司生产的KG100系列产品；外层涂料选用上海飞凯光
电材料有限公司生产的KG200系列产品。该光纤的直径约为245um。
C号光纤为自制光纤，其纤芯和包层的材质均为二氧化硅，其内层涂料选用
上海飞凯光电材料有限公司生产的KG100系列产品；外层涂料选用上海飞凯光
电材料有限公司生产的KG200系列产品；油墨层涂料选用上海飞凯光电材料有
限公司生产的KI系列产品。该光纤的直径约为256um。
以下实施例中所使用的涂料分别为：外层涂层涂料，简称1号涂料；油墨
层涂层涂料，简称2号涂料；并带层涂层涂料，简称3号涂料。
1号涂料的配方如下：75％(质量分数)的双酚A环氧丙烯酸酯、20％的1,6-
己二醇二丙烯酸酯、2％的TPO光引发剂、2％的184光引发剂、1％的BYK333
流平剂。
2号涂料的配方如下：60％(质量分数)的双酚A环氧丙烯酸酯、15％的
1,6-己二醇二丙烯酸酯、5％白色色浆(包含40％的钛白粉+60％的TMPTA单体)、
10％蓝色色浆(包含20％的酞青兰+80％的TMPTA单体)、4％的TPO光引发剂、
4％的184光引发剂、2％的BYK333流平剂。
3号涂料的配方如下：55％(质量分数)的双酚A环氧丙烯酸酯、20％的
聚氨酯丙烯酸酯、20％的1,6-己二醇二丙烯酸酯、2％的TPO光引发剂、2％的
184光引发剂、1％BYK333流平剂。
此外，以下实施例中所涉及的原料的具体信息如下：
单十二烷基磷酸酯工业级上海嶅稞实业有限公司；
十八烷基硫酸酯工业级上海嶅稞实业有限公司；
十七烷基咪唑啉工业级武汉远成共创科技有限公司；
十二烷基甜菜碱工业级济南宝利源化工有限公司；
双季戊四醇酯工业级聊城瑞捷化学有限公司；
聚吡咯工业级上海金锦乐实业有限公司；
聚苯胺工业级泰州市海陵区永嘉贸易有限公司；
聚二乙炔—自制；
聚二乙氧基噻吩工业级武汉卓鑫科技有限公司。
实施例1
本实施例提供了一种外层涂层中含有抗静电剂的抗静电光纤，其制备方法
如下：
向用于制备外层涂层的涂料中加入抗静电剂：单十二烷基磷酸酯，搅拌均
匀后，得到混合涂料，将该混合涂料通过光纤拉丝塔以一定的直径、速度和能
量在基体光纤：A号光纤上进行涂敷拉丝固化，形成外层涂层中含有抗静电剂
的抗静电光纤。其中，单十二烷基磷酸酯的质量为该外层涂层质量的1.1％。
使用数字绝缘电阻测试仪分别测试该抗静电光纤和基体光纤电阻率的大
小，结果如下：本实施例抗静电光纤的电阻率为4.2×106Ω·cm；本实施例基体
光纤的电阻率为9.2×108Ω·cm。可见，本实施例通过向涂层中添加抗静电剂，
能够使光纤的电阻率显著下降，有效提高了其抗静电性能。
实施例2—实施例31
以上实施例所采用的方法均与实施例1相同。区别在于抗静电剂所在的涂
层、含有抗静电剂的涂层所使用的涂料、所使用的抗静电剂以及该抗静电剂占
所在涂层的质量百分比、所使用的基体光纤的不同。实施例2-实施例31中的具
体区别可以参见表1。分别使用数字绝缘电阻测试仪对实施例2-实施例31中所
制备的抗静电光纤和基体光纤的电阻率进行测试，测试结果如果如表2所示。
表1
表2
由表2可知，本发明实施例通过向涂层中添加抗静电剂，能够使光纤的电
阻率显著下降，有效提高了其抗静电性能。
进一步地，本发明实施例还提供了一下对比实施例：
对比例1
与实施例1不同之处在于外层涂层中不含有抗静电剂：单十二烷基磷酸酯，
其余制备参数均与实施例1相同。
对比例2
与实施例3不同之处在于油墨层中不含抗静电剂：单十二烷基磷酸酯，其
余制备参数均与实施例3相同。
对比例3
与实施例4不同之处在于并带层中不含抗静电剂：单十二烷基磷酸酯，其
余制备参数均与实施例4相同。
对比例4
与实施例12不同之处在于：外层涂层中添加的抗静电剂十二烷基甜菜碱所
占外层涂层的质量分数为20％，其余制备参数均与实施例12相同。
对比例5
与实施例13不同之处在于：油墨层涂层中添加的抗静电剂十二烷基甜菜碱
所占油墨层涂层的质量分数为20％，其余制备参数均与实施例13相同。
对比例6
与实施例14不同之处在于：并带层涂层中添加的抗静电剂十二烷基甜菜碱
所占并带层涂层的质量分数为20％，其余制备参数均与实施例14相同。
实施例32
本实施例分别对实施例1、3、4、12、13、14及对比例1、2、3、4、5、6
所制备的光纤的涂层的基本性能进行测试，结果如表3所示。其中，利用
Brookfield粘度仪检测涂层未固化前的粘度；利用万能试验机检测涂层固化后的
弹性模量、断裂伸长率和断裂强度；利用分析天平测量涂层吸水率。
表3
由表3可知，当在光纤的涂层内添加本发明实施例所限定含量范围的抗静
电剂时，涂层固化之前和之后的性能变化不明显，即向涂层内添加抗静电剂不
会影响涂层的基本性能。然而，当所添加的抗静电剂的含量较高时(超过10％)，
则会对涂层的性能产生不利的影响。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明的保护范围，凡
在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含
在本发明的保护范围之内。