EuroWire September 2020

Artículo técnico

Estudio analítico sobre material de revestimiento blando para fibra óptica Por Kumpei Kobayashi, Takumi Nakajima, Hirofumi Uchida y Noriyasu Shinohara, Tsukuba Laboratories, JSR Corporation, Japón

Resumen Este artículo analiza las propiedades mecánicas de los acrilatos de uretano curables por UV con módulo de Young bajo para fibra óptica. Se han aplicado dos tipos de oligómeros de acrilato de uretano a revestimientos de acrilato de uretano curables por UV. El análisis de las respuestas mecánicas dinámicas por medio de curvas tanδ indicaba la presencia de separación de fase y un distinto estado de separación de fase. Además, se ha observado que la morfología a escala nanométrica de la película con separación de fase se podía ver mediante microscopía de fuerza atómica (MFA). 1 Introducción Recientemente se han usado mucho los acrilatos de uretano curables por UV como materiales de revestimiento para fibra óptica. Su formulación de base utiliza oligómeros de acrilato de uretano (UA), monómeros acrílicos y fotoiniciadores. Una de las demandas más frecuentes para la fibra óptica es que tenga baja atenuación por microcurvatura. Este tipo de fibra se puede obtener por medio de revestimientos de doble estrato de material blando y material duro en una fibra de vidrio. En los últimos años, para eliminar la microcurvatura en condiciones de trabajo adversas, ha sido necesario usar un módulo de Young más bajo para material de revestimiento blando y un módulo de Young más alto para material duro.

En general, un material de revestimiento blando con módulo de Young más bajo suele tener una resistencia mecánica más baja y esta resistencia mecánica más baja lleva a un límite de elasticidad perjudicial para la producción de fibra óptica debido a la formación de cavidades en el material de revestimiento blando. Sin embargo, se sabe que es difícil obtener una resistencia mecánica alta con un módulo de Young bajo. En un estudio anterior, se reportó que la inducción de separación de fase en un revestimiento era una buena solución para obtener alta resistencia mecánica con un módulo de Young bajo [1] . Sin embargo, en ese artículo, se había confirmado la presencia de una fase separada en las películas solamente analizando la respuesta mecánica dinámica, pero se conocían pocos detalles sobre las morfologías. Por lo tanto, se hace necesario examinar las morfologías a escala nanométrica para aclarar el fenómeno. Como primer paso, se examinaron las mor- fologías de las películas con separación de fase con módulo de Young bajo por medio de microscopía de fuerza atómica (MFA). En este artículo se describe nuestro trabajo reciente y la información obtenida sobre las propiedades mecánicas y las morfologías de los acrilatos de uretano suaves curables por UV.

Oligómeros de acrilato de uretano (UA-1, UA-2)

Los acrilatos de uretano bifuncionales (UA-1, UA-2) se prepararon a partir de un polipropileno diol y 2,4- diisocianato de tolueno desactivado con 2-hidroxietilacrilato y un alcohol. Monómeros Se usó una mezcla de dos acrilatos monofuncionales. La relación de los dos monómeros se mantuvo constante a 40:60. Además de los acrilatos-2, en las formulaciones se incluyó un 6% en peso de monómero de N-vinilo. Fotoiniciador y aditivos Como fotoiniciador se usó un 2% en peso de óxido de difenil (2,4,6-trimetilbenzoil) fosfina. Monómero bifuncional Se agregó un 0~3,5% en peso de monómero bifuncional derivado de di-alcohol a base de hidrocarburos. 1.2 Preparación de las propiedades físicas La resina formulada se trefiló en una placa de vidrio usando un aplicador de 381-μm (15 MIL). La resina dispuesta en la placa de vidrio se expuso a lámparas de haluro de metal (275mW/cm 2 ) con una dosis de UV de 500mJ/cm 2 . La película curada se peló directamente en la placa de vidrio, se giró y se expuso de nuevo a las mismas lámparas. La película se acondicionó durante 24 horas a 23°C, 50% de humedad relativa. El espesor de la película era aproximadamente 200μm. 1.3 Evaluación de las propiedades físicas Las propiedades de resistencia a la tracción se midieron a 23°C, 50% de humedad relativa. El módulo de Young se midió usando una máquina de prueba de tracción a una velocidad de

Experimento 1.1 Materiales

Todas las muestras de revestimientos blandos de oligómeros de acrilato de uretano, monómeros acrílicos y fotoiniciadores se prepararon en nuestros laboratorios.

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Setiembre 2020