EuroWire September 2020

Articolo tecnico

Studio analitico di un materiale di rivestimento morbido per fibra ottica a cura di Kumpei Kobayashi, Takumi Nakajima, Hirofumi Uchida e Noriyasu Shinohara, Tsukuba Laboratories, JSR Corporation, Giappone

Riassunto Il presente studio analizza le proprietà meccaniche degli acrilati uretanici indurenti ai raggi UV con modulo di Young ridotto per fibre ottiche. Due tipi di oligomero di acrilato di uretano sono stati applicati ai rivestimenti di acrilato di uretano indurenti ai raggi UV. meccaniche dinamiche mediante curve tanδ ha suggerito la presenza di separazione di fase e di un diverso stato di separazione di fase. È stata inoltre visualizzata la morfologia su scala nanometrica della pellicola CON separazione di fase mediante microscopio a forza atomica (AFM). L’analisi delle risposte 1 Introduzione Recentemente gli acrilati uretanici indurenti ai raggi UV sono stati ampiamente utilizzati come materiali di rivestimento per le fibre ottiche e sono essenzialmente formulati con oligomeri di acrilato uretanico (UA), monomeri acrilici e fotoiniziatori. Una delle maggiori richieste per la fibra ottica è una bassa attenuazione dovuta a microflessione. La fibra può essere prodotta con rivestimenti a doppio strato da un materiale morbido e da un materiale duro su una fibra di vetro. Negli ultimi anni, è stato applicato un modulo Young più basso per un materiale di rivestimento morbido e un modulo Young più elevato per un materiale duro allo scopo di eliminare le microflessioni in condizioni ambientali estreme. In generale, un materiale di rivestimento morbido con un modulo di Young ridotto

tende a mostrare una minore resistenza meccanica. Questa minore resistenza meccanica determina un limite di elasticità negativo nella produzione delle fibre ottiche a causa della formazione di cavità nel materiale di rivestimento morbido. Pertanto, è noto che è difficile ottenere un’elevata resistenza meccanica con un modulo di Young ridotto. In uno studio precedente, abbiamo segnalato che l’induzione della separazione di fase in un rivestimento era una buona soluzione per ottenere un’elevata resistenza meccanica con modulo di Young [1] ridotto. Tuttavia, in quello studio, la presenza di una separazione di fase nelle pellicole era stata confermata solo mediante l’analisi della risposta meccanica dinamica, mentre poco si sapeva dei dettagli delle morfologie. Pertanto si è rivelato necessario esaminare le morfologie su scala nanometrica per chiarire il fenomeno. Come primo passo, abbiamo visualizzato le morfologie delle pellicole con separazione di fase con basso modulo di Young mediante microscopia a forza atomica (AFM). In questo articolo, descriviamo il nostro recente lavoro e le informazioni ottenute sulle proprietà meccaniche e le morfologie degli acrilati uretanici molli indurenti ai raggi UV. Tutti i campioni di rivestimenti morbidi costituiti da oligomeri di acrilato uretanico, monomeri acrilici e fotoiniziatori sono stati preparati nei nostri laboratori. Oligomeri di uretano acrilato (UA-1, UA-2) Degli uretani acrilati difunzionali (UA-1, UA-2) sono stati preparati a partire da un diolo di polipropilene e 2,4-toluene diisocianato disattivato con 2-idrossietile acrilato e un alcool. Sperimentazione 1.1 Materiali

Monomeri È stata utilizzata una miscela di due acrilati monofunzionali. Il rapporto dei due monomeri è stato mantenuto costante a 40:60. Oltre agli acrilati-2, nelle formulazioni è stato incluso il 6% in peso di N-vinile monomero. Fotoiniziatore e additivi Come fotoiniziatore è stato utilizzato il 2% in peso di ossido di difenil (2,4,6- trimetilbenzoil) fosfina. Monomero difunzionale È stato aggiunto 0~3,5% in peso di monomero difunzionale derivato da dialcol a base di idrocarburi. 1.2 Preparazione delle proprietà fisiche La resina formulata è stata stesa su una lastra di vetro utilizzando un applicatore da 381-μm (15 MIL) ed è stata quindi passata sotto lampade all’alogenuro metallico (275mW/cm 2 ) con una dose UV di 500mJ/cm 2 . La pellicola indurita è stata staccata dalla lastra di vetro, girata e passata nuovamente sotto le stesse lampade. La pellicola è stata condizionata per 24 ore a 23°C, 50% u.r. Lo spessore della pellicola corrispondeva a circa a 200μm. 1.3 Valutazione delle proprietà fisiche Le proprietà di resistenza alla trazione sono state misurate a 23°C, 50% u.r. Il modulo di Young è stato misurato utilizzando una macchina per prove di trazione a una velocità di trazione di 1mm/min con una distanza della testa trasversale di 25mm. Il modulo è stato definito mediante il modulo secante al 2,5% di allungamento. La resistenza a trazione a rottura e l’allungamento a trazione sono stati misurati nella stessa condizione, tranne dove è stata applicata la velocità di trazione di 500mm/min.

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Settembre 2020