Фотоотверждаемие силіконові еластомери й оптичні клеї

Батталья Е.М., прочухалася Ю.А.

Широке використання силіконових еластомерів в якості покриттів для оптичних волокон (як найбільш відповідного матеріалу для відображення сигналів, що проходять по оптичного волокна з найменшими втратами [1-8]) обмежується через малу швидкості їх термоотвержденія на поверхні кварцових волокон. Істотним досягненням було відкриття УФ-отверждаются силіконових композицій [9-14], що дозволяють різко (в десятки разів) збільшити швидкість нанесення покриття під час витяжки оптичного волокна. Фірма "Dow corning" випустила УФ-отверждаются силіконовий еластомер під назвою "Optigard". [10]. Композиція призначена для первинного буферного покриття оптичного волокна. Низький модуль пружності дозволяє покриттю розподіляти локальні напруги, запобігаючи концентрацію навантаження, що приводить до мікроізгібанію світловода. З-за низької температури склування (-1260 С) модуль пружності залишається низьким в широкому інтервалі температур (від -600 С до +1250 С). Ці дані представлені в проспекті фірми з використання композиції "Optigard".

В надалі інтерес до УФ-отверждаются силіконовим композиціям значно зріс [11-14]. Композиція на основі поліорганосілоксанов запропонована авторами [11]. Кількість фотоініціаторов (ароматичні вуглеводні ацетил-і бензохінонние похідні, о-бензоілбензоат, бензоїн і його алкіловие ефіри, тіоксантони, органічні пероксиди) досягає до 0,002-30,0% від маси олігомеру. Фотоотверждаемая композиція на основі поліорганосілоксанов наведена в [12] (ч.): Змішують 100 поліметілфенілвінілсілоксана, що містить 20% мол. феніл-, 3% мовляв. вінілу з в'язкістю 1500 СП, 50 полісілоксана з в'язкістю 10000 СП і формулою

4,5 2-гідрокси-2-метил-1-фенілпрпанона-1, 0,01 п-метоксіфенола, 0,005 п-третбутілпірокатехіна, 0,02 тетракісметілен-3-3 ', 5'-(третбутілфеніл) бен-зотріазола. Суміш наносять на підкладку, отверждаются світлом ртутної лампи високого тиску (1,0 Вт/см, 0,5 сек., відстань 10 см) і отримують плівку з твердістю 24, міцністю при розтягу 25 кгс/см, подовженням при розриві 40%, модулем пружності при розтягу 0,08 кгс/мм2. Аналогічна УФ-отверждаются композиція на основі полідіметілсілоксана описана в [9], де фотоініціатором полімеризації є ізопропіловий ефір бензоїну (20% мас.). Час затвердіння композиції на основі силіконових еластомерів під дією УФ випромінювання і в присутності ізопропіловий ефіру бензоїну (5% мас.) становить 1-6 сек. [14].

При монтажі оптичних волоконних систем зв'язку неминуче виникає необхідність в клейових композиціях. Як правило, для надійного склеювання світловодів придатні лише спеціальні оптично прозорі клеї, синтезовані для таких цілей. Одна з головних вимог до оптичних клеям - висока світлопропускання клейового матеріалу у всьому діапазоні довжин хвиль. Використовувані в даний час оптично прозорі клеї (наприклад, OПН-1, ОПН-2, ОПН-8-1, OП-81-1 та ін) дозволяють надійно склеювати волоконні світлопроводи при монтажі ліній зв `язку з мінімальними втратами переданих сигналів. Час затвердіння таких клеїв - до 20 годин при різних температурах. В основі їх лежать в основному акрилові мономери [15-19]. Для інтенсивної збирання оптичних систем названі клеї мало придатні, і тому проблема синтезу бистроотверждаемих якісних клеїв залишається цілком актуальною. Поява відомостей у науковій літературі про такі клейових композиціях свідчать про інтенсивну роботу в цій галузі хімії. Так, в [20] повідомляється про створення фотоотверждаемой акрилатной композиції, що містить у своєму складі як промотров адгезії перефір і Таутомерні цикли органічних кислот. Оптичні клейкі речовини для оптичного зв'язку з в'язкістю 300-2000 СП, з температурою затвердіння 200 С, часом затвердіння 1 хвилина і nd = 1645-1659 наведені в [21]. Фотоотверждаемая клейова композиція з гарну адгезію до скла і водостійкістю отримана авторами [22]: основу клею складають епокси-і уретанакрілати. Бистроотверждаемая клейова композиція для волоконної оптики на основі акрилових та епоксіолігомерних з'єднань з часом полімеризації 0,5-5,0 хвилин, була запропонована авторами [23]. Якщо судити по даними [24], клеї УФ-затвердіння можна цілком успішно використовувати для склеювання оптичних волокон. Час затвердіння клею становить 0,3-5,0 хвилин при довжині хвилі джерела випромінювання 100-400 нм.

Таким чином, фотоотверждаемие оптично прозорі клеї мають великі перспективи розвитку для оптичних систем зв'язку.

Як випливає з літератури, властивості УФ-отверждаются композицій і полімерів на їх основі повинні завжди розглядатися в нерозривному зв'язку з технічними характеристиками волоконних світловодів з пропонованими покриттями. Тому навіть вдале рішення, наприклад, швидкості фотоотвержденія міцності або отриманого полімерного матеріалу не завжди означає, що дане покриття може бути використано в технології виготовлення світловодів. Причина може бути укладена у надзвичайно великих оптичних втрати волоконного світловода з даними покриттям, руйнування покриття під впливом навколишнього середовища і т.д. Додаткову інформацію читач може одержати в публікаціях [25-26].

Список літератури

Алексєєва Є.І., Кравченко В.Б. и др.// Кремнійорганічні полімерні матеріали для волоконних світловодів. Препринт М. 1985. № 8. (426). ІРЕ АН СРСР.

Susuki Y., Kashiwagi H. Polymer-clad fused-optical fiber// Appl. opt. 1974. V. 13. № 11. P. l.

Kaiser P., Hart A.C., Blyler L.L. LOW-Loss FEP-clad. Silica fibers// Appl. opt. 1975. V. 14. № I. P. 156.

Бубнов М.М., Гурьянов А.Н., Дев'ятий Г.Г. и др.// Квантова електроніка. 1969. Т. 6. № 5. С. 1084.

Мілявський Ю.С., Нанушьян С.Р. и др.// ЖТФ. 1985. Т. 517J63. С. 652.

Андрєєв О.Ц., Боркіна Г.Ю., Бубновідр М.М.// Квантова електроніка. 1980. Т. 7. № 10. С. 2206-2210.

Tectmioal Data Dow corning ING. 1986.

Dow Corning X2-3314 OPTICAL fiber Cable Buffer, Bulletin № 10-1020-01.

OPTIGARD ТМХЗ-6662 OPTICAI fiber Coating Form. № 10-997-01. 1986. Dow-Corning.

Заявка № 2245060 Японія// РЖ Хим. 1992. 9Т103П.

Заявка № 3-64463 Японія// РЖ Хим. 1993. 1У42П.

Заявка № 2233764 Японія// РЖ Хим. 1993. 13Т137П.

UV-Cure Silicones// Mater. ENG. 1991. 108. № 11. P. 12.

Кардашов Д.А., Петрова А.П. Полімерні клеї. Створення і застосування. М.: Хімія, 1983.

Калініна І.Д., Мельникова Т.А., Земскова І.А. Клейові композиції, їх властивості та застосування (за даними вітчизняної та зарубіжної друку за 1960-1984 рр..) -- огляди з електронної техніки. Сер. 6. Матеріали. Вип. 10 (1156). М.: ЦНИИ "Електроніка", 1985.

Оптичні прозорі герметизуючі матеріали/В. М. Миколаїв, К. А. Труфанова, В. І. Філоненко, І. Ю. Шубін// Електронна промисловість. 1980. Вип. 10. С. 78.

Бормотов Ю.А., Мирошина Н.Ф., Губанова Н.Ф. Властивості оптично прозорих полімерних матеріалів для оптоелектронних компонентів// Електронна техніка. Сер. 5. Радіодеталі і Радіокомпоненти. 1982. Вип. 1. С. 36-40.

Труфанова К.А., Филоненко В. И.// Електронна промисловість. 1984. Вип. 5 (133). С. 39.

Пат. 4964938 США// РЖ Хим. 1992. 4Т207П.

Накамура Кодзоо. Мурад Норіо// Дзен Тенк = loin Assembl. Eng. 1990. 6. № 12. C. 100.

Заявка 2-296879 Японія// РЖ Хим. 1992. 7Т55П.

Накамура Кодзоо, Мурад Норіо// Дзен Тенк = 1оin Assembl. Eng. 1991. № 12. С. 100.

Заявка 2-296879 Японія.

Бистоотверждаемие клейові композиції для волоконної оптики// Данилюк О.А., Кузнецова В.М., Ляхов В.Ю., Глушков В.C. Клеї, досягнення в технології склеювання: обмін досвідом. Тези докл. конф. З-4 жовтня. 1991// Пенза: Пензі. политехн. ін-т, 1991.

UV-harstende Kleber fur Glas und Halz. Thiel H.// BM: Bau + Mobilscheiner. 1991. № 11. S. 68.

Gruber G.W. Pat. 4024296 USA. 1977.

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.bashedu.ru