Реферат: Фотоотверждаемые композиции для волоконных световодов - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Фотоотверждаемые композиции для волоконных световодов

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 55 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Фотоотверждаемые ко мпозиции для волоконных световодов Батталов Э.М., Прочухан Ю.А. Интенсивное развитие новых технологий потребовало создания специальн ых покрытий для защиты оптического волокна от внешних физико-химически х воздействий. В начале разработок систем связи на волоконно-оптических элементах (1965-1979 гг.) выбор материалов для покрытий оптических волокон был весьма огранич ен и включал в себя в основном такие материалы, как тефлон, лаки, полиолефи ны, силоксановые эластомеры. Для нанесения таких материалов требуется д остаточно сложное технологическое оборудование (экструдеры, специальн ые термопечи и др.), и сам процесс довольно длителен. В 1980- е гг . сотрудникам и ф ирмы GAF Corp., AT Bell Labor., Eastm. Kod. Co, работающими над созданием полимерных покрыти й, были получены различные составы олигомеров, чрезвычайно быстро отвер ждающиеся под УФ-облучением. Это привело к упрощению технологии произво дства волоконных световодов и существенному снижению затрат. УФ-отверждаемая композиция для оптических волокон должна отвечать сле дующим требованиям: не содержать высоколетучих токсичных компонентов, обладать требуемой вязкостью, быть однокомпонентной, иметь незначител ьную усадку в результате полимеризации. Покрытие на основе такой композ иции должно наноситься на оптическое волокно в процессе вытяжки со скор остями более 30 м в минуту, обеспечивать его механическую прочность и рабо тоспособность в широком интервале температур. Материал на основе фотоо тверждаемых композиций не должен влиять на передаточные характеристик и оптического волокна, что может быть вызвано, например, усадкой при поли меризации, неоднородностью структуры, недостаточной устойчивостью к м еханическим, химическим, термическим условиям эксплуатации. Фотоотвер ждаемые композиции имеют большое будущее и в других областях науки и тех ники (например, для офсетных красок, оптических дисков, декоративных мат ериалов и др.). Однако удельный вес фотоотверждаемых композиций, по сравн ению с другими полимерами, пока невелик. Мировое потребление покрывных м атериалов составляет 20 млн. тонн в год, и при этом ежегодно в атмосферу выб расываются 8 млн. тонн растворителей. Альтернативные экологические лако красочные материалы, отверждаемые под действием излучения (УФ и электро нного), занимают меньше 1 % от общей массы [1]. В настоящей работе приведены данные, касающиеся химии и технологии фото отверждающихся композиций, нашедших применение в производстве оптичес ких световодов. Такие свойства оптических волокон (0В), как, например, оптические потери за счет микроизгибов, дифференциальных механических и температурных изм енений, стойкость к воздействию факторов окружающей среды, прочность на разрыв, во многом определяются типом защитного покрытия [2]. Основным материалом 0В является кварцевое стекло. Теоретически оно явля ется одним из наиболее прочных материалов (14000 Н/мм2), но на практике такая пр очность редко реализуется из-за чрезвычайно быстрой деградации поверх ности стекла, в частности, вследствие развития микротрещин [3, 4]. Поэтому в п роцессе формирования оптического волокна защитное покрытие должно нан оситься на 0В в течение 1-2 секунд (и менее). Первые покрытия для 0В представля ли собой силиконовые масла, целлюлозные лаки, полиуретаны, силиконовые к аучуки [4], эластомеры горячего плавления [5] и некоторые другие [6-12]. Большинс тво этих материалов не обеспечивало достаточно эффективной защиты 0В и о граничивало скорость нанесения покрытия. Указанные трудности были усп ешно преодолены благодаря внедрению композиций, полимеризующихся под действием УФ-облучения. УФ-отверждение является фотохимическим процессом, при котором мономер ы (олигомеры) подвергаются полимеризации и (или) сшиванию. УФ-полимеризуе мые композиции содержат фотоинициатор (сенсибилизатор), который поглощ ает УФ-энергию и инициирует полимеризацию мономеров [13]. Скорость фотопол имеризации зависит от нескольких факторов [14]: от химического строения соединений, входящих в состав композиции: кажды й мономер (олигомер) отверждается с различной скоростью, связанной с его реакционной способностью, а также с количеством и активностью фотоиниц иатора (сенсибилизатора); от толщины слоя покрытия: чем толще слой, тем больше время его экспозиции под УФ-облучением. К тому же количество поглощенной энергии света падает экспоненциально с глубиной отверждаемого слоя. Например, если слой толщ иной 1 мм поглощает 90 % падающей энергии, то следующий слой в 1 мм поглощает у же 90% остатка, то есть 9 % исходного количества энергии. Чтобы привести колич ество энергии во втором слое к эквивалентному (с первым слоем) количеств у, необходимо увеличить исходное освещение в 10 раз. Таким образом, двукрат ное увеличение толщины отверждаемого слоя требует 10-кратного повышения интенсивности УФ-облучения; от количества световой энергии, приходящейся на единицу поверхности по крытия: до определенного момента скорость отверждения растет с увеличе нием количества энергии, приходящейся на единицу поверхности. Например, увеличение указанной энергии в 2 раза может привести к 3-х, 4-х или 10-кратному росту скорости отверждения. Отсюда следует, что для повышения скорости о тверждения лучше использовать одну более мощную лампу, чем две меньшей м ощности; от спектра источника излучения: спектры поглощения фотоинициатора (сен сибилизатора) и мономера (или других добавок) не должны совпадать. С друго й стороны, спектр излучения должен совпадать со спектром возбуждения фо тоинициатора. Ртутные лампы среднего давления излучают в широком интер вале длин волн (180-400 нм), поэтому они пригодны практически для всех процессо в УФ-отверждения. Для системы, содержащей жидкую УФ-отверждаемую композицию, полимеризую щуюся только в присутствии фотоинициатора, процесс УФ-отверждения как с вободно-радикальной полимеризации может быть описан схемой, включающе й элементарные стадии инициирования, роста и обрыва цепей [13]. Рассмотрим расчет энергии фотополимеризации, необходимой для нанесени я покрытия на 0В [15]. В начале происходит поглощение фотона инициатором S, пе реход последнего в возбужденное состояние, распад которого сопровожда ется генерированием свободных радикалов R' S+hv >S*, S*>2R S*. Пусть фотоинициатор имеет концентрацию [С] (моль/л) и поглощает УФ-излучен ие около длины волны l (нм). Тогда, учитывая соотношение энергетического ба ланса для процесса покрытия волокна, проходящего через сфокусированну ю УФ-излучающую систему, можно получить следующее выражение: , где W - мощность источника света, Вт; D и d - диаметры покрытого и непокрытого в олокна, соответственно, мкм; - эффективность инициирующей с истемы; Vf - скорость вытяжки, м/с. Видно, что необходимая мощность источника линейно связана со скоростью вытяжки 0В с покрытием. УФ-отверждаемые композиции на основе эпоксиакрилатов были описаны ещё в 1958 г. [16-17]. Они не предназначались специально для защиты 0В, но показали высо кие скорости фотополимеризации и хорошие эксплуатационные свойства по лимеров. Это позволило позднее использовать их в качестве УФ-отверждаем ых композиций для 0В. Так, авторы [18] использовали бромированный бисфенол, к оторый этерифицировали акриловой кислотой в присутствии диглицидилов ого эфира 1,4-бутандиола, гидрохинона и диэтиламиноэтанола. К полученной к омпозиции добавляли фотоинициатор и силановую адгезионную добавку. Та кая композиция позволяет покрывать 0В защитным полимерным покрытием со скоростью до 25 м/мнн. Способ синтеза олигомеров, в частности, эпоксиакрилатов, достаточно отр аботан [19] и поддается простому контролированию хода реакции по кислотно му или эпоксидному числу, а также по изменению динамической вязкости про дукта [20]. Известна эпоксиакрилатная фотоотверждаемая композиция, содержащая до 40% диакрилатов [21-22] и имеющая высокую скорость полимеризации. Строение основного компонента, полученного этерификацией эпоксиолиго меров акриловой кислотой, авторы выражают следующей формулой: Аr, X-алкилэфирные остатки. УФ-отверждаемые олигомеры на основе эпоксиакрилатов могут подвергатьс я дальнейшей модификации. Так, проведены реакции эпоксиакрилатов с поли аминокислотами [23], причем синтез последних осуществляли реакцией дианг идрида тетракарбоновой кислоты и диамина, содержащего фенольные гидро ксильные группы. Для синтеза олигомеров на основе эпоксиакрилатов применяют различные классы эпоксиолигомеров. Например, УФ-отверждаемые эпоксиакрилатные о лигомеры на основе алифатических эпоксидных смол (ДЭГ-1, ТЭГ-17) с фотоиници аторами (производные бензофенона) использовали для защиты 0В [24-27]. Покрытия показали себя как высокоэффективные, защитно-упрочняющие материалы дл я сохранения оптических и механических свойств волоконных световодов. Важным свойством этого покрытия явилась способность к взаимодействию олигомера во время фотополимеризации с поверхностью кварцевой нити, в р езультате чего прочность световода увеличивается в несколько раз. При о бразовании покрытия на поверхности оптического волокна возможны следу ющие химические реакции с образованием химических связей Si-O-C на границе раздела «кварц-полимер»: Полимерные оболочки оптических волокон в зависи мости от состава УФ-отверждаемой композиции по-разному влияют на прочно сть оптического световода. В работах [25, 28, 29] приведены измерения прочности на разрыв световодов, покрытых силиконовым термоотверждаемым эластоме ром «Sylgard-182», эпоксиуретанакрилатным покрытием фирмы «DeSoto 950X131» и эпоксиакрил атным покрытием. В экспериментах фиксировали относительное удлинение в олоконных световодов в зависимости от нагрузки. Наибольшее значение п рочности на разрыв имеют световоды с эпоксиакрилатной оболочкой, приче м упрочняющий эффект зависит от молекулярной массы олигомера и концент рации свободных эпоксидных групп (в эпоксиакрилатном олигомере содерж атся как моно-, так и диакрилаты). Видимо, это связано с тем, что эпоксидные г руппы способны проникать в микротрещины оптического волокна и «зашива ть» дефектные участки после фотополимеризации. При этом число дефектов на кварцевой нити значительно уменьшается, вследствие чего функция рас пределения вероятности обрыва ОВ значительно сужается. Так, если ОВ, пок рытые композицией «Sylgard-182» или «DeSoto 950X131», обрываются под нагрузкой в одном мес те, то световод с эпоксиакрилатным покрытием под большой нагрузкой обры вается одновременно в нескольких местах, что свидетельствует о меньшем количестве микротрещин на нем. Некоторые УФ-отверждаемые композиции содержат специальные добавки для повышения адгезии на границе кварц-полимер [18-24]. Например, в работе [24] испол ьзовали 0,1-1,0 % вес. w-аминогексилaминометилтриэтоксисилана, при этом скорос ть нанесения защитной оболочки достигала 32 м/мин. УФ-отверждаемые композ иции содержат полимеризационноспособный олигомер, растворитель (не вс егда), фотоинициатор отверждения, красители, адгезионные добавки, сополи меризующиеся мономеры и др. Состав определяется требованиями, предъявл яемыми к полимерной оболочке: теплостойкостью, относительным удлинени ем, температурой стеклования и др. Например, фотополимеризующаяся компо зиция, описанная в [27], состоит из акрилата эпоксидированного соевого масл а (содержит 3-4 акрилатные группы в молекуле) и сенсибилизатора (ацетофенон , кетон Михлера, имеющие энергию триплетного состояния от 42 до 85 ккал/моль) в количестве от 0,5 до 20 % вес. В композицию дополнительно вводят продукты ре акции моноакрилового эфира этиленгликоля с толуилендиизоцианатом и ал кидные олигомеры из триметилпропанола и жирных кислот. Для окраски комп озиции могут быть использованы красители трифенилметанового ряда (мет илфиолет, родамин, аурамин и др.). По энергии триплетного состояния фотоин ициатора можно в какой-то степени предвидеть реакционную способность У Ф-отверждаемой композиции (табл. 1) [27]. Таблица 1. Энергии триплетного состояни я некоторых инициаторов [27] Фотоинициатор Энергия триплетного состояния, ккал/моль Время полного отверждения композиции, сек.* Бензи л 54 265 Антра цен 42 760 Эозин 43 860 Фенол 82 1360 Бе нзол 85 1060 *Длин а волны l= 230-410 н м, мощность источника излучения W=0,05-0,1 Д ж/см2. Таблица 2. Области максимального поглощения УФ-абсорберов УФ-абсорбер Максимум поглощения, нм 2-гидрокси-4-метоксибензофенон 350 2,2'-дигидрокси-4-метоксибензофенон 390 2-гидрокси-4-метокси-2'-карбоксибензофенон 340 2-гидрокси-4-(4-метокси-5-сульфо)бензофенон гидрат 340 2-гидрокси-4-11-октооксибензофенон 360 2-гидрокси-4-метоксибензофенон 350 2,4-ди-третбутилфенил-3,5-ди-третбутил-4-гидрокси-бензоа т 280 2-гидрокси-5-третоктилфенилбензотриазол 370 Применение фотоинициатора - эфира бензилиден овой кислоты (А) RO-Ph-CH=С(-О-ОR)2 , A где R - алкилгидроксиалкилен, позволило получить погодоустойчивое, нежел теющее, стойкое к растрескиванию и действию растворителей полимерное п окрытие [31]. Скорость отверждения композиции при нанесении защитного пок рытия на оптическое волокно составляет 10-20 метров в минуту. Определенный интерес в практическом отношении представляет собой фото инициатор В, сополимеризующийся с олигомерами композиции [32]. Полученный полимерный материал обладает хорошими физико-механическими характери стиками. , B где Ar1 и Ar2 - ароматические карбоциклически е соединения ряда бензола и нафталина, Х - алкилен С2-С17, R - алкилен С2 -С10, оксиа лкилен С1-С10, дифенилен, R-Н или алкил С1-С10. Введение в УФ-отверждаемую композицию абсорберо в осуществляют с целью защиты полимерной оболочки световода от внешних излучений, а также для образования двухслойной структуры покрытия за сч ет меньшей степени отверждения внутреннего слоя. В качестве абсорберов используют различные соединения, поглощающие в разных диапазонах длин волн (табл. 2). УФ-абсорбер поглощает более коротковолновые (по сравнению с фотоинициатором), повреждающие полимерную оболочку световода лучи или предотвращает полное отверждение внутреннего слоя наносимого материа ла, образуя мягкий подслой, который уменьшает оптические потери сигнала при микроизгибах волоконного световода [33, 34]. Для ускорения процесса фото отверждения композиций могут быть использованы синергические добавки , повышающие скорость фотоинициирования полимеризации [34]. В качестве так овых использовали N-галоидсукцинимиды, н-галоидацетанилиды и м-галоидбе нзанилиды. В присутствии таких добавок эффективность инициирования бе нзофеноном и его производными значительно повышается, а количество син ергической добавки к фотоинициатору берется из расчета 1:20 до 1:10 по весу. Ме няя соотношение сочетания фотоинициаторов и Уф-абсорберов, можно добит ься того, что фотоотверждаемая композиция будет полимеризоваться под д ействием света разных длин волн (от УФ до видимого света). Фотоотверждаемый состав, предложенный авторами [35], представляет собой п родукт реакции ненасыщенных карбоновых кислот с многоатомными алифати ческими спиртами (или полиаминами) с добавлением эпоксиуретнакрилатов и фотоинициаторов, который полимеризуется под действием лучей с широки м диапазоном энергии. Такая фотополимеризуемая композиция значительно расширяет возможности регулирования технологического процесса получ ения волоконных световодов. Может найти практическое применение компо зиция [36], отверждаемая под действием только видимого света следующего со става (ч): в смесь 65 ненасыщенных ПЭФ (мол. М. 2700) и 35 стирола добавляют 1 камфорах инона, 3,2 (диметиламино)-этилбензоата и 1 бензоилдиметилкеталя. Композиция имеет срок хранения 31 день при 25оС и время отверждения 7 мин. при освещенно сти 20000 лк (6 люминесцентных ламп мощностью 20 Вт каждая). 0твержденный образец имеет твердость по Барколу 45 как со стороны освещения, так и с противопол ожной стороны. Основу пленкообразующих в фотоотверждаемых композициях в основном составляют эпокси- и уретанакрилаты. Более или менее удачно м огут быть использованы полиэфиракрилаты в сочетании с винильными моно мерами. Поэтому закономерным является тот факт, что увеличение скорости фото-полимеризуемых композиций связывают с поиском новых фотоинициато ров [37-42]. Список литературы Strahlenhartung - Globale Tendenzen bis zum Jahre 2000 // H.Amir / Adhasion. 1991. 35. № 11. S. 36-37. UV-Cured Coating for optical fibers. K.Lowson, R.Cutler // J. of Radiation Curing. / 4. P. 4-11. 1982. Desoto, INC. Environmental effects on Acrilate Coated optical Fibers. International wire Cable Symposium Proocedings, P. 51-57. Corning Glass. New-York, 1981. Мидвентер Дж. Волоконные световоды для передачи информации. М.: Радио и св язь, 1983. France P.W.,. Dunn P.L // 2-nd European Conference an Optical Communications. Paris, 1972. SEE. Electronic Letters. 1977. 6. V. 13. P. 153. Glaser D. Pat. № 2 990 38 3 USA. 1961. Yamamoto Y., Kawachuchi M. Pat. № 3 980 390 USA. 1976. Harris A..F..Shapras P. Pat. № 4 052 348. USA. Алексеева Е.И., Кравченко В.Б. и др. Кремнийор-ганические полимерные матери алы для воло-конных световодов // Препринт № 8. (42б). ИРЭ АН СССР. M., 1985. Y.Susuki, H.Kashiwagi // Appl. Opt. 1974. V. 13. № 11. P. 1-2. Kaiser P., Hart A. С ., Blyler L.L. // Appl. Opt. 1975. V. 14. № 1. P. 156-162. Фотохимия полимеров. Phillips. 1976. V. l. P. 507-557. Labana S.S. Photopolymerization // Macro-mol. Sci. Revs. 1974. C. 11(2)299-319. High-Speed Coating J.of Optical Fibers. // Appl. Optics. 1981. V. 20. № 23. P. 4028. Hall M.W. Pat. № 2 824 851 USA. 1958. Pat. № 912 022 USA. Minnesota Mining and Manu-facturing Co. 1958. Vazirani H.N., Stirling H.I.Pat. № 4 099 837.USA. 1978. Эпоксиакриловые смолы // Обзорная инфор мация / НИИТЭХИМ. М., 1981. Батталов Э.М., Сугробов В.И., Леплянин Г.В.// Пластические массы. 1990. № 15. С . 57. Shur E.G., Dabal R. Pat. № 3772062 USA. 1973. Carlick D.I., ReiterR.H.et all.Pat. № 3876432 USA. 1975. Заявка № 2261862 Япония // РЖ Хим. 1993. 15У91П. А.С.(СССР) № 909916. 1986. А.С. СССР № 1649774. Батталов Э.М., Леплянин Г.В. и др. // Пластические массы. 1989. №5. С . 11. A с kermann I.F. e.a. Pat. № 3 673 140 USA.1972. Information about High. Tecimology Materials Sylgard 182 and 184 Silicon Elastomers, 1986. De Soto INC, Tech. Data. 1985. Заявка № 63-2/503 Япония // РЖ Хим. 1988. Ackremann I.F.,Weisfeld I. et. all. Pat № 3673140. USA. 1972. Lorenz D.H. Shut Т . Pat. № 413 5007 USA. 1979. Lorenz D.H., Gruber В .A. Pat. № 4263366 USA. 1981. Newland С .C., James G. Pat. № 4264709 USA. l981. Заявка № 2-113002 Япония // РЖ Х им. 1993. Пат. № 5 017 626 США // РЖ Хим. 14T72П. 1993. Заявка № 420514 Япония // РЖ Хим. 22У144П. 1995. Заявка № 323903 Япония // РЖ Хим. 1-2С274П. 1995. Green W. Arthur // Polym. Pount Colour J. 1994. 184 .№ 4358. P. 474. Photoinitiators with functional groups. Part II. Silicon-containing photoinitiators /A.Volar, H.Gruber, G.Greber // J.Ma с romol. Sci. A. 1994 . 31. № 3. P. 305-318. Developvents in photoinitiators // Polym. Paint. Colour . J . 1994. 184. № 4343. P . 41. РЖ Хим . 21 У 113. 1994. The use of photoinitiators / Armstrong C. // Eur. Coat. J. 1994. 44. C. 178-180. РЖ Хим. 19У14б. 1994. Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.bashedu.ru
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
- Прекратите дебош, я вызову полицию.
- Я тоже вызову полицию, и мы еще посмотрим, чья полиция сильней.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по химии "Фотоотверждаемые композиции для волоконных световодов", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru