可辐射固化的树脂组合物.pdf

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摘要
申请专利号:

CN99805080.6

申请日:

1999.04.13

公开号:

CN1297460A

公开日:

2001.05.30

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

专利权人的姓名或者名称、地址的变更IPC(主分类):C08L 75/14变更事项:专利权人变更前:DSM IP 财产有限公司变更后:帝斯曼知识产权资产管理有限公司变更事项:地址变更前:荷兰海尔伦变更后:荷兰海尔伦变更事项:共同专利权人变更前:捷时雅株式会社变更后:捷时雅株式会社|||专利权的转移IPC(主分类):C08L 75/14登记生效日:20170802变更事项:专利权人变更前权利人:帝斯曼知识产权资产管理有限公司变更后权利人:帝斯曼知识产权资产管理有限公司变更事项:地址变更前权利人:荷兰海尔伦变更后权利人:荷兰海尔伦变更事项:共同专利权人变更前权利人:捷时雅株式会社|||授权|||专利申请权、专利权的转移(专利申请权的转移)变更项目:申请人变更前权利人:DSM有限公司变更后权利人:DSMIP财产有限公司变更项目:地址变更前:荷兰海尔伦变更后:荷兰海尔伦变更项目:共同申请人变更前权利人:捷时雅株式会社变更后权利人:捷时雅株式会社登记生效日:2004.11.19|||实质审查的生效申请日:1999.4.13|||公开

IPC分类号:

C08F290/14; C08F290/06; C09D4/06; C03C25/26

主分类号:

C08F290/14; C08F290/06; C09D4/06; C03C25/26

申请人:

DSM有限公司; 捷时雅株式会社

发明人:

石川美由纪; 小宫全; 宇加地孝志

地址:

荷兰海尔伦

优先权:

1998.04.15 JP 121755/1998

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司

代理人:

刘元金;杨丽琴

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内容摘要

一种可辐射固化的树脂组合物适合于用作光导纤维一次涂覆材料,该组合物可以形成固化的涂层,该涂层具有较低弹性模量、较高断裂强度,及较小的光传导损失;该涂层组合物包括(A)一种聚合物,该聚合物的每个分子上平均含有1.2个可聚合不饱和基团、分子链上有一个氨基甲酸酯键,且该聚合物数均分子量为3,000—30,000;(B)一种多官能单体,该单体含有两个或多个可聚合的不饱和基团;(C)含有一个可聚合不饱和基团的单体,及(D)一种辐射活性引发剂。该涂层的正割模量小于0.15kg/mm2,拉伸强度大

权利要求书

1、一种可辐射固化的树脂组合物,包括:
(A)一种聚合物,含有:每个分子上平均有1.2~4个可聚合
的不饱和基团、分子链上有一个氨基甲酸酯键、且该聚合物的数
均分子量为3,000~30,000;
(B)一种具有两个或多个可聚合不饱和基团的多官能单体;
(C)一种含有一个不饱和基团的单体;和
(D)一种辐射活性引发剂;
其中该组合物在空气中用1J/cm2进行固化时,其正割模量等于或
小于0.15kg/mm2,及拉伸强度等于或大于0.15kg/mm2
2、按照权利要求1的可辐射固化树脂组合物,该组合物通过固
化能够制备一种固化产物,该固化产物的粘弹性曲线的特征在于,总
计至少含有一个峰和至少一个肩位、或在-50℃~+35℃温度内其温
度与损耗正切关系曲线上至少有两个峰。
3、按照权利要求2的可辐射固化树脂组合物,其中该固化产物
的温度与损耗正切曲线上在-50℃~-20℃温度内至少有一个峰或
肩位及在-20℃~+35℃温度内至少有一个峰或肩位。
4、按照权利要求1~3中任一权利要求的可辐射固化的树脂组合
物,其中该组合物包括:
(A)25~75wt%的聚合物,该聚合物包括:每个分子上平均
含有1.2~4个可聚合不饱和基团、每个分子链上有一个氨基甲
酸酯键和一个聚氧化烯结构,且该聚合物的平均分子量为
3,000~30,000;
(B)0.1~10wt%的多官能单体,该单体含2~6个可聚合不
饱和基团;
(C)20~70wt%的单体,该单体含有一个可聚合不饱和基
团;和
(D)0.1~10wt%的辐射活性引发剂。
5、按照权利要求1~4中的任一权利要求的组合物,其中聚合物
(A)的每个分子上平均含有1.5~2.5个可聚合不饱和基团。
6、按照权利要求1~5中的任一权利要求的组合物,其中聚合物
(A)的全部主链或部分主链是聚醚多元醇类氨基甲酸酯丙烯酸酯聚
合物。
7、按照权利要求1~6中任一权利要求的组合物,其中组份(B)
选自分子量等于或小于800的二丙烯酸酯化合物及三丙烯酸酯化合
物。
8、按照权利要求1~7中任一权利要求的组合物,其中组份(B)
选自1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,9-壬二醇丙烯酸酯、三乙二醇二丙
烯酸酯、三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯及三羟甲基丙烷烷氧基三丙烯酸
酯。
9、按照权利要求1~8中任一权利要求的组合物,其中组份(C)
的分子量为100~1,000。
10、按照权利要求1~9中任一权利要求的组合物,其中组份(C)
包括乙烯基内酰胺。
11、按照权利要求1~10中任一权利要求的组合物,其中组份(C)
包括N-乙烯基内酰胺和含有脂环族结构的单体。
12、按照权利要求1~11中任一权利要求的组合物,其在25℃下
粘度为1,000~20,000厘泊。
13、一种光导纤维,其用未固化形式是按照权利要求1~12中任
一权利要求的组合物的一次涂覆材料涂覆。

说明书

可辐射固化的树脂组合物

发明领域

本发明涉及一种可辐射固化的树脂组合物,且特别涉及适合于用
作光导纤维涂覆材料的可辐射固化的树脂聚合物。

相关领域叙述

因为光导纤维呈脆性且容易断裂,所以经常用涂覆材料即可辐射
固化的树脂组合物进行涂覆。已知直接与光导纤维接触的一次涂覆材
料的如弹性模量等的性能对光导纤维的传导特性有极大的影响。因为
一次涂覆材料可吸收高的横向压力,所以大家已经习惯使用弹性模量
等于或小于0.15kg/mm2的材料,其中弹性模量根据JIS K 7127测定
的正割模量来表示。

本发明解决的问题

尽管这种传统的可辐射固化的树脂组合物因具有较低弹性模量
而表现出优良的传导性能,但当用作光导纤维的一次涂覆材料时,也
存在缺点。即当除去一次涂覆材料而使一根光导纤维与另一根光导纤
维连接时,总有一部分的树脂材料留在光导纤维上,完全去除这种残
留的树脂材料需要很耗时的步骤,且破坏了材料的可加工性能。

因此,本发明的一个目的是提供适合于用作光导纤维一次涂覆材
料的一种可辐射固化的树脂组合物,该树脂组合物能够形成具有较低
弹性模量的固化涂层,该涂层具有较高的断裂强度和较小的光传导损
失、且易于从光导纤维表面去除。

解决问题的方法

通过使用可辐射固化的树脂组合物能够达到本发明的上述目
的,当用1J/cm2的紫外线辐射剂量在空气中固化时能够制备正割模
量等于或小于0.15kg/mm2、拉伸强度等于或大于0.15kg/mm2的固化
产物。这类可辐射固化的树脂组合物包括:

(A)一种聚合物,包含每个分子上平均有1.2个可聚合不饱
和基团、分子链上有一个氨基甲酸酯键,且该聚合物的数均分子
量为3,000~30,000;

(B)具有两个或多个可聚合不饱和基团的一种多官能单体;

(C)含有一个可聚合不饱和基团的一种单体,和

(D)一种辐射活性引发剂。

通过优选使用可辐射固化树脂组合物实现了本发明的上述目
的,当该树脂组合物在空气中用剂量为1J/cm2的紫外线辐射固化时,
能制备一种固化产物,通过测定该固化产物的温度与动态粘弹性比关
系,得到的温度与损耗正切关系曲线上,在温度为-50~35℃内总共
至少有二个峰或肩位的、优选在-50~20℃温度内至少有一个峰或肩
位以及在-20℃~35℃温度内至少有一个峰或肩位。

优选的组合物包括:

(A)25~75wt%的一种聚合物,该聚合物包括:每个分子上
平均含有1.2个可聚合不饱和基团、分子链上有一个氨基甲酸酯
键和一个聚氧化烯结构,且该聚合物的平均分子量为3,000~
30,000;

(B)0.1~10wt%的一种多官能单体,该单体有2~6个可聚
合不饱和基团;

(C)20~70wt%的一种单体,该单体分子量为100~650,且
有一个可聚合不饱和基团,和

(D)0.1~10wt%的一种辐射活性引发剂。

附图简述

图1表示由实施例3中的组合物制备的固化产物,其损耗正切(已
标绘出数字)与温度间的关系曲线。

图2表示由比较例2中得到的组合物制备的固化产物,其损耗正
切(已标绘出数字)与温度间的关系曲线。

发明详述

现将详细描述本发明的组合物。

本说明书中使用的下列单词具有如下定义的含义:

在损耗正切与温度关系曲线中,术语“峰”指的是在一定区域内
上凸曲线的最高点和“肩”指的是同一曲线中的肩位或台阶。当损耗
正切曲线衍变中有一个峰值时,那么损耗tgδ曲线存在一个肩位。

“(甲基)丙烯酸”意指包括丙烯酸和甲基丙烯酸。

“(甲基)丙烯酰基团”意指包括丙烯酰基团和甲基丙烯酰基团。

“(甲基)丙烯酸酯”意指包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯。

组分(A)

用作组分(A)的聚合物(下文也称为聚合物(A))含有在一个
分子平均有1.2个可聚合的不饱和基团、在分子链中含有一个氨基甲
酸酯键,且该聚合物的数均分子量为3,000~30,000。

本说明书中,可聚合的不饱和基团是可自由基聚合的乙烯类不饱
和基团如:(甲基)丙烯酰基团。聚合物(A)中可聚合不饱和基团
的平均数量为等于或大于1.2,优选1.2~4,且进一步优选1.5~
2.5。尽管组分(A)中聚合物的一个分子中可以有一个或多个可聚合
不饱和基团,每个分子中这样的基团平均数量应该是等于或大于1.2
个。如果每个分子中可聚合的不饱和基团的数量小于1.2,那么所得
组合物固化能力不足。另一方面,如果可聚合不饱和基团的平均数量
大于4,交联反应就会过量,得到脆性的固化产物。

聚合物(A)的数均分子量为3,000~30,000,且优选5,000~
20,000。当数均分子量小于3,000时,由组合物得到的固化产物伸长
率差、强度低,当这种组合物用作光导纤维的涂覆材料时,会导致光
导纤维传导损耗;如果数均分子量大于30,000时,组合物粘度过高
会使组合物处理起来很困难。

聚合物(A)的一个分子链上平均含有等于或大于1.2个氨基甲
酸酯键,优选1.5~10,且进一步优选2~6。如果氨基甲酸酯键的平
均数量小于1.2,由组合物制备的固化产物的强度较差,这样的组合
物用作光导纤维的涂覆材料时会导致传导损耗。

尽管聚合物(A)必须具有限定数量的可聚合不饱和基团、限定
数量的氨基甲酸酯键、及如上面提及的限制的平均分子量,其主链结
构可以包括:如聚醚多元醇氨基甲酸酯聚合物、聚酯多元醇氨基甲酸
酯聚合物、聚己内酯多元醇氨基甲酸酯聚合物等。聚合物(A)中或
者只使用一类这些聚合物,或者复合使用两类或几类这些聚合物。用
作主链结构的这些聚合物中,优选包括聚醚多元醇氨基甲酸酯聚合
物。或者是整个主链由聚醚多元醇氨基甲酸酯聚合物组成、或者是主
链的一部分由聚醚多元醇氨基甲酸酯聚合物组成。

含有这种聚醚多元醇类氨基甲酸酯聚合物作为基本结构的组分
(A)的聚合物,可以通过如下物质反应制得:(a)由烯化氧开环聚
合得到聚醚多元醇(下面指聚醚多元醇(a));(b)聚异氰酸酯(下
面指聚异氰酸酯(b));和(c)具有可与异氰酸酯基团反应的活性
氢和可聚合不饱和基团的化合物(下面指化合物(c))。

聚醚多元醇(a)是一种多元醇、优选二元醇,具有2~10个碳原
子的氧化烯基团作为重复结构单元的聚氧化烯结构。

给定的具有这种聚氧化烯结构的二元醇的例子是聚二醇类
(polyglycol)化合物如聚乙二醇、聚丙二醇、聚1,4-丁二醇、
聚1,7-庚二醇、聚1,6-己二醇及聚1,10-癸二醇,也可以是由
两种或多种离子型可聚合环状化合物开环共聚得到的聚醚多元醇。

下述环状二元醇是给定的离子型可聚合环状化合物的例子:环氧
乙烷、1,2-环氧丙烷、氧化丁烯-1、氧化异丁烯、3,3-二(氯甲基)
螺[4,4]二氧己烷(oxetane)、四氢呋喃、2-甲基四氢呋喃、3-
甲基四氢呋喃、二氧杂环己烷、三氧杂环己烷、四氧杂环己烷、氧化
环己烯、氧化苯乙烯、表氯醇、甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水
甘油酯、烯丙基缩水甘油醚、碳酸烯丙基缩水甘油酯、一氧化丁二烯、
一氧化异戊二烯、乙烯基螺[4,4]二氯己烃(oxetane)、乙烯基四
氢呋喃、氧化乙烯基环己烯、苯基缩水甘油醚、丁基缩水甘油醚、及
苯甲酸的缩水甘油酯。

另外,除了上述由离子型可聚合环状化合物开环共聚得到聚醚二
元醇外,还可以使用:环状亚胺如哌嗪、环状内酯如对位正丙基内酯
(propyolactone)、环状内酯如甘醇酸丙交酯、或环状硅氧烷如二
甲基环状聚硅氧烷。

上述离子型可聚合环状化合物可以两种或多种进行特定匹配,如
可以进行匹配的有:四氢呋喃和1,2-环氧丙烷、四氢呋喃和2-甲基
四氢呋喃、四氢呋喃和3-甲基四氢呋喃、四氢呋喃和环氧乙烷、及
1,2-环氧丙烷和环氧乙烷。这些两种或两种以上的离子型可聚合物化
合物可以通过无规键合得到开环共聚物。

具有这种聚氧化烯结构的二元醇可以买得到,如商标名称为:
PTMG1000(Mitsubishi化学公司)、PTMG2000(Mitsubishi化学
公司)、PPG1000(Asahi Oline有限公司)、PPG2000(Asahi Oline
有限公司)、EXCENOL2020(Asahi Oline有限公司)、EXCENOL1020
(Asahi Oline有限公司)、PEG1000(Nippon油脂有限公司)、Unisafe
DC1100(Nippon油脂有限公司)、Unisafe DC1800(Nippon油脂有
限公司)、PPTG2000(Hodogaya化学有限公司)、PPTG1000(Hodogaya
化学有限公司)、PTG400(Hodogaya化学有限公司)和
PTGL2000(Hodogaya化学有限公司)。

在制备用作组分(A)的聚醚多元醇氨基甲酸酯聚合物时,可以
将不含聚氧化烯结构的二元醇和/或二胺与聚醚多元醇(a)一起使
用。这里,作为不含聚氧化烯结构的二元醇的例子有:聚酯二醇、聚
己内酯二醇、聚碳酸酯二醇等。聚酯二醇的例子是:由多元醇和多元
酸反应得到的聚酯二醇,其中多元醇如:乙二醇、1,3-丙二醇、1,4
-丁二醇、1,6-己二醇、新戊二醇或1,4-环己烷二甲醇;多元酸如:
邻苯二甲酸、间苯二甲酸、对苯二甲酸、马来酸、富马酸、己二酸、
或癸二酸。就聚己内酯二醇来说,可以给出由ε-己内酯和二元醇反
应得到聚己内二醇酯,其中二元醇如乙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二
醇、新戊二醇或1,4-丁二醇。作为聚碳酸酯二醇的例子有:聚四氢呋
喃的聚碳酸酯二醇、1,6-己二醇的聚碳酸酯,以及可以如下商标购得
的产品:DN-980(日本聚氨酯工业有限公司)、DN-981(Nippon聚
氨酯工业有限公司)、DN-982(Nippon聚氨酯工业有限公司)、DN
-983(Nippon聚氨酯工业有限公司)、PC-8000(美国的PPG公司)
等。作为上述二胺的例子有:如乙二胺、1,4-丁二胺、1,6-己二胺、
对苯二胺、4,4’-二氨基二苯基甲烷、包括一个杂原子的二胺、聚醚
二胺等。

聚异氰酸酯(b)是一种含有2~6个异氰酸酯基团的化合物,通
常使用二异氰酸酯化合物。二异氰酸酯化合物的具体例子包括:2,4-
亚苄基二异氰酸酯、2,6-亚苄基二异氰酸酯、1,3-亚二甲苯基二异氰
酸酯、1,4-亚二甲苯基二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、对苯二异氰
酸酯、3,3’-二甲基-4,4’-二苯基甲烷二异氰酸酯、4,4’二苯基
甲烷二异氰酸酯、3,3’-二甲基亚苯基二异氰酸酯、4,4’-二亚苯基
二异氰酸酯、1,6-己二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯、、二环己基
甲烷二异氰酸酯、亚甲基双(4-环己基异氰酸酯)、氢化的二苯基
甲烷二异氰酸酯、2,2,4-三甲基-1,6-己二异氰酸酯、双(2-异
氰酸酯乙基)富马酸酯、6-异丙基-1,3-苯基二异氰酸酯、4-二
苯基丙烷二异氰酸酯、赖氨酸二异氰酸酯等。优选使用异佛尔酮二异
氰酸酯或其他脂肪族异氰酸酯。

前面提及的具有活性氢和可聚合不饱和基团的化合物(C)的例
子是:含羟基的(甲基)丙烯酸化合物。具体的例子是(甲基)丙烯
酸酯如(甲基)丙烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲
基)丙烯酸2-羟辛酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、甘油二(甲
基)丙烯酸酯、二季戊四醇单羟基五(甲基)丙烯酸酯、1,4-丁二
醇单(甲基)丙烯酸酯、4-羟基环己基(甲基)丙烯酸酯、1,6-己
二醇单(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇单(甲基)丙烯酸酯、三羟甲基
丙烷二(甲基)丙烯酸酯,和三羟甲基乙烷二(甲基)丙烯酸酯、及
如下所示的通式(1)和通式(2)的(甲基)丙烯酸酯:

其中R1是氢原子或甲基,

其中R1与通式(I)中的相同,且n是1~5的整数。

在这些(甲基)丙烯酸酯中优选的化合物是(甲基)丙烯酸2-
羟乙基酯。

另外,不含有活化氢也不含有可聚合饱和基团的化合物记作化合
物(C’),具体例子是硅烷偶联剂,例如:

γ-巯丙基三甲氧基硅烷、γ-氨丙基三甲氧基硅烷、γ-甲基
丙烯酰基氧化丙基三甲氧基硅烷,及醇类如:甲醇、异丙醇、乙醇和
丁醇。用醇取代含非聚合基团的组分(A)上的可聚合不饱和基团,
这样可以减少固化产物的交联度并使产物的弹性模量下降。硅烷偶联
剂不仅可以用于降低固化产物的弹性模量而且可增加固化产物与玻
璃间的粘合强度,或者使固化产物的表面光滑。

聚醚多元醇(a)、聚异氰酸酯(b)和化合物(c)的反应,例
如,二元醇化合物、二异氰酸酯化合物及含有乙烯类不饱和基团的化
合物的反应,可以优选使用氨基甲酸酯化的催化剂如环烷酸酮、环烷
酸钴、环烷酸锌、二月桂酸二丁基锡、三乙胺、1,4-二氮双杂环[2,2,2]
辛烷或2,6,7-三甲基-1,4-二氮双杂环[2,2,2]辛烷等来完成,其
中该催化剂相对于100份重量的反应组分而言,其量为0.01~1份重
量。反应一般在10~90℃下、优选30~80℃下进行。

如上述所提及的,在组分(A)的聚合物中一般需要包括聚醚多
元醇类氨基甲酸酯聚合物。组分(A)可以仅由聚醚多元醇类氨基甲
酸酯聚合物组成,或可以含有聚醚多元醇类氨基甲酸酯聚合物作为主
要成分并与从属于组分(A)的其他聚合物混合。从属于组分(A)的
其他聚合物例子有:聚酯多元醇类氨基甲酸酯聚合物、聚己内酯多元
醇类氨基甲酸酯聚合物等。当这些其他聚合物与聚醚多元醇类氨基甲
酸酯聚合物一起同时使用时,组分(A)中含有的聚氧化烯结构的比
例优选为50~98%,进一步优选60~93%,最优选70~90%。如果
组分(A)中的聚氧化烯结构太少,在低温下如温度低于0℃时,固化
产物的弹性模量增加。当组合物用作光导纤维的涂覆材料时,这将使
光导纤维的传导性有所损失。

本发明组合物中组分(A)的比例通常是25~75wt%,且优选40~
70wt%。如果组分(A)的比例太小,固化产物的伸长率下降;如果
太大,组合物的粘度将增加。任何一种情况下,材料的处理将受到损
害。

组分(B)

用作本发明组分(B)的多官能单体具有两个或两个以上、通常
为2~10、且优选2~6个可聚合不饱和基团。希望(甲基)丙烯酰基
团可作为聚合不饱和基团。

希望本发明组合物中含有较低分子量的多官能单体,其中该多官
能单体用于制备具有高断裂强度、并表现出低弹性模量的产物。特别
是这种多官能单体应有小于800的分子量、优选70~800、进一步优
选100~650。下面的化合物可以作为这类优选的多官能单体:三羟甲
基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇(甲基)丙烯酸酯、乙二醇二
(甲基)丙烯酸酯、四乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、聚乙二醇二(甲
基)丙烯酸酯、1,4-丁二醇二(甲基)丙烯酸酯、1,6-己二醇二(甲
基)丙烯酸酯、1,9-壬二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲
基)丙烯酸酯、三羟甲基丙三氧基乙基(甲基)丙烯酸酯、三(2-
羟乙基)异氰酸酯三(甲基)丙烯酸酯、三(2-羟乙基)异氰酸酯
二(甲基)丙烯酸酯、三环癸烷二甲醇二(甲基)丙烯酸酯、由(甲
基)丙烯酸酯及3-甲基-1,5-戊二醇二丙烯酸酯与双酚A的二缩水
甘油醚加成制备的环氧(甲基)丙烯酸酯。在这些化合物中,如果从
所得到的固化产物具有较低弹性模量、高断裂强度方面考虑,则1,6-
己二醇二丙烯酸酯、1,9-壬二醇丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯三
环癸烷二甲醇二丙烯酸酯和三羟甲基丙烷烷氧基三丙烯酸酯是所需
要的多官能单体。特别优选的多官能单体是1,6-己二醇二丙烯酸
酯、1,9-壬二醇二丙烯酸酯、三乙二醇二丙烯酸酯、及三环癸烷二
甲醇二丙烯酸酯。这些单体或者单独被用作组分(B)或者是两种或
两种以上混合作为组分(B)。

这些多官能单体可以按如下商购得,如HDDA、L-C9A(Daiichi
Kogyo Seiyaku有限公司)、Yupimer UV、SA1002,SA2007(Mitsubishi
化学公司)、3-EGA、4-EGA、9-EGA、14-EGA(Kyoeisha化学有
限公司)、PHOTOMER4149(Sunnopco有限公司)、Viscoat700(Osaka
有机化学工业有限公司)、KAYARAD R-604、DPCA-20、DPCA-30、
DPCA-60、DPCA-120、HX-620、D310、D330(Nippon Kayaku有
限公司)、M-210、M-215、M-315、M-325(Toagosei有限公司),及
A-MPD(Shin-Nakamura化学有限公司)。

希望多官能单体作为组分(B)被包括在本发明组合物中,其数
量是0.1~10wt%,特别是0.5~5wt%。如果组分(B)的比例太小,
所得固化产物的断裂强度较低;如果比例太大,所得固化产物的弹性
模量偏高而其伸长率下降。这样的产物不适合于作为光导纤维的一次
涂覆材料。

组分(C)

含有一个可聚合乙烯基、分子量等于或小于1,000优选70~800
的单体,可作为用作本发明组分(C)具有可聚合不饱和基团的单体
的典型例子。尽管对于可聚合乙烯基的形式没有特殊限制,但是如下
是给定形式的例子:(甲基)丙烯酰基如N-乙烯基基团、(甲基)
丙烯酰胺基团、乙烯基醚基团或乙烯基酯基团。在这些形式中,(甲
基)丙烯酰基团是特别优选的形式。

组分(C)在本发明组合物起反应稀释剂的作用。因而,希望组
分(C)在室温下是液体,通过适当选择用作组分(C)的化合物的类
型和数量,可以调节组合物的粘度和从组合物得到的固化产物的弹性
模量。当两种或两种以上化合物用作组分(C)时,这些化合物的混
合物必须只能是液体。

下面的单体是用作组分(C)的化合物的具体例子:(甲基)丙
烯酸2-羟乙酯、(甲基)丙烯酸2-羟丙酯、(甲基)丙烯酸2-
羟丁酯、(甲基)丙烯酸甲酯、(甲基)丙烯酸乙酯、(甲基)丙
烯酸丙酯、(甲基)丙烯酸异丙酯、(甲基)丙烯酸丁酯、(甲基)
丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸异丁酯、(甲基)丙烯酸叔丁酯、(甲
基)丙烯酸戊酯、(甲基)丙烯酸异戊酯、(甲基)丙烯酸己酯、
(甲基)丙烯酸庚酯、(甲基)丙烯酸辛酯、(甲基)丙烯酸异辛
酯、(甲基)丙烯酸2-乙基己基酯、(甲基)丙烯酸壬酯、(甲基)
丙烯酸癸酯、(甲基)丙烯酸异癸酯、(甲基)丙烯酸十一烷基酯、
(甲基)丙烯酸十二烷基酯、(甲基)丙烯酸月桂酯、(甲基)丙
烯酸十八烷基酯、(甲基)丙烯酸硬脂酰酯、(甲基)丙烯酸氢糠
酯、(甲基)丙烯酸丁氧基乙基酯、(甲基)丙烯酸乙氧基二乙二
醇酯、(甲基)丙烯酸苄酯、(甲基)丙烯酸环己酯、(甲基)丙
烯酸苯氧基乙基酯、聚乙二醇单(甲基)丙烯酸酯、聚丙二醇单(甲
基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸甲氧基乙二醇酯、(甲基)丙烯酸
乙氧基乙基酯、甲氧基聚乙二醇(甲基)丙烯酸酯、甲氧基聚丙二
醇(甲基)丙烯酸酯、(甲基)丙烯酸二聚环戊二烯酯、(甲基)
丙烯酸二环戊烷酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯酯、(甲基)丙烯酸
三环癸烷酯、(甲基)丙烯酸异冰片酯、(甲基)丙烯酸冰片酯、
二丙酮(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酰异丁氧基甲胺、N-乙烯
基吡咯烷酮、N-乙烯基己内酰胺、N-乙烯基富马酸酐、N,N-二甲
基(甲基)丙烯酰胺、叔辛基(甲基)丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸
二甲基氨乙酯、(甲基)丙烯酸二乙基氨乙酯、(甲基)丙烯酸7
-氨-3,7-二甲基辛基酯、N,N-二乙基(甲基)丙烯酰胺、(甲
基)N,N’-二甲基氨丙基丙烯酰胺、(甲基)丙酰基吗啉、羟丁基乙
烯基醚、月桂基乙烯基醚,乙烯基醚如鲸蜡基乙烯基醚、2-乙基己
基乙烯基醚,马来酸酯类、富马酸酯类、由下面通式(3)~(5)
表示的化合物:

其中R2是氢原子或甲基,R3是含2~6个碳原子、优选2~4个碳原子
的亚烷基,R4是氢原子或含1~12个碳原子、优选1~9个碳原子的
烷基基团,q是0~12、优选1~8的整数。

其中R2与通式(3)定义相同,R5是含2~8个碳原子、优选2~5个
碳原子的亚烷基,r是1~8、优选1~4的整数,和

其中R2和R5分别与通式(3)和通式(4)中的定义相同,大多数R6
各自无关地是指氢原子或甲基,且s是1~15的整数。

通式(3)表示的化合物的具体例子是:壬基苯酚EO改性的(8
摩尔改性的)丙烯酸酯、苯酚EO改性的(4摩尔改性的)丙烯酸酯、
壬基苯酚EO(4摩尔改性的)丙烯酸酯、壬基苯酚PO改性的(2.5
摩尔改性的)丙烯酸酯、壬基苯酚EO改性的(1摩尔改性的)丙烯酸
酯、及苯酚EO改性的(2摩尔改性的)丙烯酸酯。这里,“EO改性
的”指的是“用环氧乙烷改性的”和“PO改性的”指的是“用环氧丙
烷改性的”。

上面描述的化合物可以单独使用或者两种或两种以上混合使
用。

上面描述的化合物中,希望组分(C)包括N-乙烯基内酰胺如N
-乙烯基ε己内酰胺(下面描述为N-乙烯基己内酰胺)等。在这种
情况下,组分(C)中N-乙烯基内酰胺的比例是3~20wt%、且优选
3~15wt%,优选N-乙烯基己内酰胺。

希望包括用作组分(C)的含有脂环结构的化合物,以便提高固
化产物的耐水性能、耐热水性能、耐酸性及耐碱性,因此确保产物的
长期可靠性能。具有脂环结构的这类单体例子有:异(甲基)丙烯酸
冰片基酯、(甲基)丙烯酸二环戊烯基酯、(甲基)丙烯酸三环癸烷
基酯、(甲基)丙烯酸环己基酯、二(甲基)丙烯酸三环癸烷甲醇酯
等。这些化合物中,优选丙烯酸异冰片基酯和二丙烯酸三环癸基二甲
醇酯。

在优选的实施方案中,将上面提及的N-乙烯基内酰胺和含有脂
环结构的化合物混合使用,作为组分(C)。

用作组分(C)的这些化合物可以以如下商标名购得,例如:Aronix
M-102,M-111,M-113,M-114,M-117(Toagosei有限公司),KAYARAD
TC110S,R629,R644(Nippon Kayaku有限公司),及Viscoat
3700(Osaka有机化学工业有限公司)。

希望本发明组合物中组分(C)的掺入量为20~70wt%,优选25~
55wt%。

组分(D)

下面所给的化合物是作为辐射活性引发剂的例子,该辐射活性引
发剂用作本发明组合物中的组分(D):1-羟基环己基苯基酮、2,2
-二甲氧基-2-苯基苯乙酮、口占吨酮、芴酮、苯甲醛、芴、蒽醌、
三苯基胺、咔唑、3-甲基苯乙酮、4-氯苯酮、4,4’二甲氧基苯酮、
4,4’-二氨基苯酮、米蚩酮、苯偶姻丙基醚、苯偶姻乙基醚、苄基甲基
缩酮、1-(4-异丙基苯基)-2-羟基-2-甲基丙-1-酮、2-羟
基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮、噻吨酮、二乙基噻吨酮、2-异丙
基噻吨酮、2-氯噻吨酮、2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-
吗啉代-丙烷-1-酮、2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基膦氧化物、及
双(2,6-二甲氧基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基苯膦氧化物。这些化
合物可以单独使用或者两种或两种以上混合使用。在这些化合物中,
特别优选2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基膦氧化物、双(2,6-二甲氧
基苯甲酰基)-2,4,4-三甲基苯膦氧化物及1-羟基环己基苯基酮。

下面给出可购得的组分(D)的产品:IrgacureTM184、651、500、
907(Ciba特种化学品有限公司),Lucirin TPOTMLR8728、Lueirin
TPO LR8953X(BASF),DarocureTM1116、1173(Ciba特种化学品有限
公司),及UbecrylTMP36(UCB公司)。

这些用作组分(D)的化合物可以单独或者两种或两种以上混合
使用。

用在本发明组合物中组分(D)的比例通常是0.1~10wt%,且优
选1~5wt%。

光敏剂可以与所要求的组分(D)的辐射活化引发剂一起使用,
光敏剂的例子有:三乙胺、二乙胺、N-甲基二乙醇胺、乙醇胺、4-
二甲基氨基苯甲酸、4-乙基二甲基氨苯甲酸酯、二甲基氨苯甲酸异
戊基酯、及市场上可购得的产品如:UbecrylTMP102、103、104、105
(UCB公司)等。

其他组分

除了上述组分(A)~(D)以外的添加剂可以任选地加入到本发
明组合物中。这样的添加剂包括抗氧剂、紫外线吸收剂、光稳定剂、
硅烷偶联剂、防老化剂、热聚合阻聚剂、均化剂、着色材料、表面活
性剂、防腐剂、增塑剂、润滑剂、溶剂、填料、湿润度改进剂、表面
涂覆改进剂等。作为抗氧剂的例子如酚类抗氧剂、有机硫类抗氧剂
等。这些都是市售产品,其商标为:Irganox1010、1035、1076及1222
(Ciba特种化学品有限公司)等。

上面提及的紫外吸收剂如:苯并三唑(benzotriaole)类UV吸
收剂等。市售紫外线吸收剂有:TinuvinTMP,234、320、326、327、
328、213(Ciba特种化学品有限公司),SumisorbTM110、130、140、
220、250、300、320、340、350、400(Sumitomo化学工业有限公
司)等。

能够提供的上述光稳定剂是位阻胺类光稳定剂等。市售产品:
TinuvinTM292、144、622LD(Ciba特种化学品有限公司),
SanolTMLS-770、765、292、2626、1114、744(Sankyo有限公司)等。

上述硅烷偶联剂的例子是:γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-巯丙
基三甲氧基硅烷和γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷,以及市售产
品,商标为:SH6062、SZ6030(Toray-Dow Corning Silicone有限
公司),KBE903、KBM803(Shin-Etsu Silicone有限公司)等。

上述防老化剂的例子是酚类防老化剂、烯丙基胺类防老化剂,及
酮胺类防老化剂,以及如下商标的市售产品:AntigeneW、S、P、3C、
6C、RD-G、FR、AW(Sumitomo化学工业有限公司)等。

本发明的组合物可通过上述组分(A)~(D)及任选的组分以适
当比例共混制备。

本发明组合物的粘度(25℃下)为1,000~20,000厘泊、且优选
1,500~15,000厘泊,以确保光导纤维具有优良的可涂覆性能。

固化产物

本发明组合物可以通过适当波长射线进行照射而固化,合适的辐
射包括红外辐射、可见射线、紫外线辐射、α-射线、β-射线、γ
-射线等。当使用紫外线辐射时(是优选的),例如,组合物可以用
50J/cm2或更大剂量进行辐射固化。如果辐射剂量等于或大于
50mJ/cm2,优选等于或大于100mJ/cm2,尽管固化产物具有较低弹性
模量,但它展示出较高断裂强度和较少量的光传导损失。一般地,优
选辐射剂量为2J/cm2或小于2J/cm2,且更优选辐射剂量为1J/cm2
或小于1J/cm2

在空气氛围中,以剂量为1J/cm2紫外光照射本发明组合物,得
到的固化产物具有(1)由JIS K7127定义的正割模量等于或小于
0.15kg/mm2,和(2)当涂层从光导纤维上被剥离而且在光导纤维上
不留下任何剩余物时,由JIS K7127定义的拉伸断裂强度等于或大于
0.15kg/mm2,并具有优秀的可加工性能。因为这样的涂覆材料具有
易与光导纤维连接的优点,这种材料作为光导纤维的一次涂覆材料是
很理想的。优选固化产物的正割模量等于或小于0.12kg/mm2。优选
固化产物的拉伸断裂强度等于或大于0.18kg/mm2、特别是等于或大
于0.21kg/mm2。另外,通过用紫外光在与上述同样条件下辐射得到
的固化产物,其在动态粘弹比与温度的关系测定中,当温度为-50
℃~+35℃时,所得到的温度与损耗正切关系曲线上共有两个或多个
峰或肩位。特别是固化产物具有(a)在-50℃~-20℃温度下,至
少有一个肩位或峰,且(b)在-20℃~+35℃温度下,至少有一个
肩位或峰,当涂层从光导纤维上剥离下来时,具有格外优秀的可加工
性能。这样的产物特别适合做光导纤维的一次涂覆材料。固化产物必
须同时满足上述(1)和(2)的要求,但如果在-50℃~+35℃温度
内仅有一个峰或肩位,在将涂层从光导纤维上剥离下来时,与具有两
个或多个峰或肩位的固化产物相比,某种程度上具有劣质的可加工性
能。这种固化产物如果与传统的一次涂覆材料相比,还是较优秀的,
因此能适合于用作光导纤维的一次涂覆材料。

应用

本发明组合物除了用作光导纤维的涂覆材料外(特别是一次涂覆
材料),还可用作涂料、表面改性剂、印刷油墨等。

实施例

现在以实施例的方式特别描述本发明组合物。在下面的实施例
中,除非特别指明,“分数”指的是“重量分数”。

合成实施例1

组分(A)的聚合物的合成方法

在装有搅拌器的反应容器中,加入4.07g亚苄基二异氰酸酯(含
97.5wt%或更多些的2,4-异构体和等于或小于2.5wt%的2,6-异
构体)、59.3g且数均分子量(以下简称为Mn)为4000的环氧乙烷
和四氢呋喃开环共聚物、0.02g 2.6-二叔丁基对甲酚、及0.007g的
吩噻嗪。在搅拌下,用冰将混合物冷却到10℃或低于10℃。当温度
为10℃或低于10℃时,加入0.08g的二月桂酸二丁基锡,恒温在20~
30℃下,搅拌混合物2小时。然后加入0.33g γ-巯丙基三甲氧基硅
烷(商标:SH6062,由Toray-Dow Corning silicone有限公司制造),
该化合物是硅烷偶联剂.使混合物在40~50℃下搅拌1小时.接着,
加入1.15g α-羟乙基丙烯酸酯并使混合物在45-55℃下搅拌30分
钟。

在反应溶液中加入0.13g甲醇,随后在55-60℃下搅拌4小时。
当剩余异氰酸酯含量降为0.1wt%或低于0.1wt%时,终止反应,由
此得到Mn=8327的组分(A)的氨基甲酸酯丙烯酸酯聚合物液体。

实施例1-7、比较例1-2

将10g月桂基丙烯酸酯(组分(C))、17g的壬基苯酚EO改性
的(4摩尔改性的)丙烯酸酯(商标:M113,由Toagosei有限公司
制造的,组分(C))、5g N-乙烯基己内酰胺(组分(C))、0.8g
作为抗氧剂的Irganox1035、2g 2,4,6-三甲基苯甲酰基二苯基膦
氧化物、及0.15g二乙胺加入到65g氨基甲酸酯丙烯酸酯聚合物(组
分(A))液体中,该聚合物由实施例1合成中得到的。将温度保持
在50~60℃下搅拌混合物,直到得到透明、均相液体(树脂溶液Ⅰ)。
表1中表示了100份树脂溶液Ⅰ和多官能单体的混合物或,在比较例
中不含单体或用月桂基丙烯酸酯代替多官能单体,表Ⅰ分别列出了它
们的数量,该混合物在50-60℃恒定温度下搅拌3小时,由此得到实
施例1~7和比较例2的组合物。在25℃下所得组合物的粘度用
Brookfield型粘度计测定。结果表示在表Ⅰ中,可见所有组合物的
粘度为5,000~6,000厘泊。

被用作比较例1中组合物的树脂溶液Ⅰ中没有加入多官能单体。

表Ⅰ

    (B)多官能单体(分数)
粘度(厘泊/25℃)
实施例1
 1,6-己烷二丙烯酸酯(0.8)
    5500
实施例2
 三乙二醇二丙烯酸酯(3.0)
    5500
实施例3
 1,6-己二醇二丙烯酸酯(1.5)
    5500
实施例4
 1,9-壬二醇二丙烯酸酯(3.0)
    5400
实施例5
 三乙二醇二丙烯酸酯(1.0)
    5500
实施例6
 三环癸烷二甲醇二丙烯酸酯(3.0)
    5400
实施例7
 三乙二醇二丙烯酸酯(2.0)
    5500
比较例1
    5500
比较例2
    月桂基丙烯酸酯(2.5)
    5400

因此在实施例或比较例中得到的每一种液体组合物,可用涂布器
在玻璃板上生成厚度为250μm的涂层。在空气用由3.5KW金属卤化
物灯(SMX-3500/F-OS,由ORC有限公司制造)发出的紫外光照射
该涂层,剂量为1J/cm2,得到厚度约为200μm的固化涂层。该涂层
在23℃和50%RH(相对湿度)下定型12小时后,将其切成宽度为0.3cm
的条状物。这些条状物用作测试样条来测量温度与损耗正切间的关
系。制备同样的宽度为0.6cm的条状物作为测试样条,用来测试弹性
模量和断裂强度。结果表示在表2中。另外,在一个操作步骤中制备
了4芯条带用来评价去除涂层的难易程度。结果表示在表2中。

弹性模量的测定

根据JIS K7127,在基准标记距离为25mm、牵引速度为1mm/min
下测定正割模量。

断裂强度的测定

根据JIS K7127,在基准标记距离为25mm、牵引速度为50mm/min、
温度为25℃且50%RH下,测定拉伸断裂强度。

温度与损耗正切间的关系

用Orientech有限公司制造的RHEOVIBRON MODEL RHEO-1201
(控制单元)及RHEOVIBRON MODEL DDV-01FP(测量单元),在加
热速率为2℃/min、基准标记距离为30mm,振动频率为35Hz、振幅
为10μm、温度为-100℃~100℃下,测定动态粘弹性。

评价去除光导纤维涂层的难易

在85±2℃温度下,用FURUKAWA电气有限公司制造的S-214热
剥皮器箝四芯条带大约5分钟,从4芯条带中抽出玻璃芯纤维,观察
被抽出的玻璃纤维上一次涂覆材料的残留量。当在玻璃纤维表面没有
留下一次涂覆材料残余物时,涂层去除性能视为“优秀”;当有少量
剩余物时,该涂层去除性能为“良好”;当剩余物显著时,该涂层去
除性能为“差”。

表2

正割模量
(kg/mm2)  
拉伸断裂强度
    (kg/mm2)   
损耗正切有一个峰或肩
位时的温度(℃)
涂层去
除性能
实施例1
    0.05
    0.24
      -11
良好
实施例2
    0.07
    0.15
    0;-44
良好
实施例3
    0.06
    0.48
    5;-40            
优秀
实施例4
    0.07   
    0.42
    7;-42            
优秀
实施例5
    0.06    
    0.37     
    1;-45
优秀
实施例6
    0.08
    0.34
    8;-40
优秀
实施例7
    0.10
    0.28
    4;-46
优秀
比较例1
    0.04
    0.06
    2.7

比较例2
    0.04
    0.05
    -7

从表1可以看出,实施例1~7中组合物的粘度范围可满足光导
纤维一次涂覆的要求。下面的发现是由表2的结果得到的。

实施例1中的固化产物虽然正割模量较低(0.05kg/mm2),但其
表现出高的拉伸断裂强度为0.24kg/mm2。这种固化产物在温度与损耗
正切曲线中只有一个峰。除了那一个峰以外再没有其他的峰或肩位。

实施例2中组合物代表拉伸断裂强度为0.15kg/mm2的组合物,
其损耗正切温度关系曲线有一个峰和一个肩位。图1表示实施例3在
5℃处有一个峰、且在-40℃处有一个肩位。对于由实施例3~7组合
物制备的固化产物,虽然正割模量较低(0.06~0.10kg/mm2),产
物却具有较高的拉伸断裂强度0.28~0.48kg/mm2。另外,这些固化
产物的损耗正切温度关系曲线在-50℃~-20℃温度内,只有一个峰
或肩位,在-20℃~35℃温度内有另一个峰或肩住。由实施例1~7
中树脂组合物制备的所有固化产物均表现出良好的可从光导纤维上
去除的涂层去除性能。另一方面,由比较例1和比较例2中不含多官
能单体的组合物制备的固化产物,其表现出较低正割模量及较低的拉
伸断裂强度。这些产物在损耗正切温度曲线上只有一个峰(例如,如
图2所示,比较例2的产物在-10℃处只有一个峰)。在评定涂层的
去除性能时,由比较例中组合物制备的一次涂覆材料在光导纤维上留
下了大量的残余物。

发明效果

本发明可辐射固化的组合物具有很好的粘弹性、具有适中的抗外
力和抗变形性。正因如此,当产物用作光导纤维的涂覆材料、特别是
一次涂覆材料时,该产物具有较高的断裂强度、较低弹性模量且具有
优秀的光传导特性而只有少量的光传导损失。另外,当光导纤维一起
连接时,可以很容易去除光导纤维上的涂层。

可辐射固化的树脂组合物.pdf_第1页
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一种可辐射固化的树脂组合物适合于用作光导纤维一次涂覆材料,该组合物可以形成固化的涂层,该涂层具有较低弹性模量、较高断裂强度,及较小的光传导损失;该涂层组合物包括(A)一种聚合物,该聚合物的每个分子上平均含有1.2个可聚合不饱和基团、分子链上有一个氨基甲酸酯键,且该聚合物数均分子量为3,00030,000;(B)一种多官能单体,该单体含有两个或多个可聚合的不饱和基团;(C)含有一个可聚合不饱和基团的。

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