协会首页|展厅首页|高等院校发明成果展区|创新工匠成果展区|青少年发明创新|综合展区
项目名称 技术分类 单位信息 第一发明人 专利情况 项目简介 发明创新点 产业化及市场应用

项目名称:5G通信光纤涂覆材料的国产化

  • 上海飞凯材料科技股份有限公司
  • 上海市宝山区潘泾路2999号
  • 201908
  • 徐孝伟
  • 17621518188

第一发明人

姓名 吴 严 电话 50551001 电子邮件 wu.yan@phichem.com.cn
区号 021 邮编 通信地址 上海市宝山区潘泾路2999号

其他发明人

池 萍 裘益群 张松崖

专利情况

专利类型 专利状态
申请号 授权日期 授权专利号
CN201610443711.5 2019-04-23 ZL201610443711.5
CN201410673935.6 2019-04-16 ZL201410673935.6
CN201310093589.X 2016-08-31 ZL201310093589.X
参展目的

项目简介

高速网络和信息安全是影响国计民生的重要行业,光通信需要使用高质量的光纤,光纤涂覆材料起到提高光纤机械强度,保护纤芯不受环境影响,进行标识区分等的作用,它们与纤芯一起保证光信号在光纤中的稳定传递,是光通信行业中关键材料。本项目为打破国外对我们通信光纤涂料市场的垄断,保护我国民用通信光纤的信号稳定与信息安全,将光纤涂料的国产化率提高到60%以上。 近十年来,中国光纤需求总量增长了6.5倍,达到了2.43亿芯公里,全球占有率由27.8%增长到57.3%,市场占有率增长一倍,占据了全球市场的半壁江山。每生产1万公里光纤大约需要0.4吨光纤涂覆树脂,为满足民用光纤广泛需求,本项目研发产品涵盖了抗微弯光纤内外层涂覆树脂、光纤着色油墨、锁色光纤涂料、UV-LED固化光纤涂料、光纤并带涂料及各种特种光纤涂料。同时,能够为国内光纤厂提供光纤成品的机械性能检测,配合国家基建完成5G光纤通信的技术改进,达到良好的售后服务。 光纤涂料是涂敷于光纤玻璃丝外部的外层弹性结构。光纤预制棒拉成光纤虽是热变形,但在裸光纤表面仍有微裂纹,如暴露在大气中,则大气中的OH-将使微裂纹扩张,长时间的裸露会造成光纤断裂。国际上都是采用紫外光固化的双涂层。第一层为抗张模量小、弹性高、析氢量低、对SiO2粘接性能强的改性硅酮树脂。厚度约为20μm~30μm。可提高光纤抗微弯性能,并且有好的低温特性。第二层为抗张强度和伸长率极高的改性环氧丙烯酸,可为光纤提供充分的强度保护和良好的表面性能。这样涂覆的光纤,筛选强度都在5N以上,在一40~+60℃温度范围内,其附加损耗应≤0.05dB/km。 本项目顺应绿色环保光纤涂料的发展趋势,通过自主研发,引领国内光纤制造技术升级,成功开发UV-LED固化光纤涂料和抗微弯光纤涂料产品。 UV-LED固化光纤涂覆树脂产品是公司新开发的绿色节能产品,相比于传统的汞灯UV固化而言,UV-LED固化涂覆材料不仅可以降低能耗成本,还减少对环境的污染,符合绿色化工可持续发展趋势。 抗微弯光纤涂覆材料属于新一代光纤涂料产品,它的优点在于解决传统光纤在弯曲条件下会产生光信号衰减乃至信号传输中断的问题。低质量光纤涂料在低温下会发生严重玻璃化结晶,产生巨大微弯损耗,使光纤衰减迅速上升。本项目研发一种抗微弯光纤技术以应对持续变化的网络性能需求,大大延长光纤使用寿命。 吴严是本项目的技术带头人,从2011年开始,陆续完成UV-LED固化光纤涂料和抗微弯光纤涂料的项目开发,为光纤光缆行业进步带来许多技术创新成果。

发明创新点

光纤损耗的原理:潮湿的空气和机械外力会在光纤表面的微裂纹和外力擦伤处产生水解和应力腐蚀,使光纤发生疲劳断裂。 产品工艺和性能要求:固化速度快(适合高速拉丝),能满足玻璃光纤预制棒的拉出速度;机械性能好,能满足光纤光缆铺设时产生的拉力和弯曲应力等;生产成本低,能降低光纤光缆厂的生产成本。 抗微弯光纤涂料的创新点:(核心专利:CN201310093589.X苯乙烯-马来酸酐共聚物及其衍生物在制备紫外固化油墨中的应用;CN201410673935.6一种抗静电光纤及其制备方法) 1、本项目拥有抗微弯光纤树脂合成的自主核心专利:围绕低聚物分析设计合成以及独特的配方技术,逐步开发出抗微弯和耐疲劳性能光纤,同时拥有优异的机械性能和化学热稳定性,解决了多种性能之间的冲突的难题。 2、光纤涂覆树脂通常是基于(甲基)丙烯酸酯化的聚氨酯低聚物或(甲基)丙烯酸酯化的环氧树脂低聚物。通过对于丙烯酸转化的聚氨酯分子量,分子结构的设计,以及选择不同的活性稀释剂,可以使得光纤的内层涂覆树脂和外层涂覆树脂具有不同机械性能。为了弥补现有丙烯酸酯化的聚氨酯低聚物用作光纤涂覆树脂的不足,提高树脂的抗微弯性能,本项目开发了基于聚氨酯多元醇、聚酰胺多元醇的丙烯酸酯化的聚氨酯低聚物的光纤涂覆树脂。用聚氨酯多元醇或聚酰胺多元醇合成的丙烯酸酯化的聚氨酯低聚物使得在涂覆树脂高分子链中引入更多的聚氨酯结构单元成为可能。 抗微弯光纤涂料主要解决了低分子量低模量的树脂及单体的合成技术难题,其结果是,保持原有光纤涂覆树脂各项性能的基础上,同时加强了涂覆后的光纤柔韧程度,降低微弯对光纤的影响。 UV-LED固化光纤涂料的创新点:(核心专利:CN201610443711.5一种UV-LED固化用光纤涂覆树脂及其制备方法和应用) 本项目产品的开发和创新,攻克了LED固化树脂和光引发剂的技术难题,研发出UV-LED固化光纤内外层涂覆树脂、UV-LED固化光纤着色油墨,引领国内光纤光缆材料的技术升级。 相对于传统的紫外光照固化,UV-LED固化具有以下优点:(1)产品选用300-400nm波长的UV-LED固化光源,此光源的功率比现有技术要低,使得光纤的生产更加节能环保,只需传统紫外灯1/4的电能消耗;(2)UV固化容易使产品表面发热,而UV-LED固化的辐射能量可控制,发热少,产品表面温度不会超过50℃,可避免产品的定位发生位移;(3)UV-LED固化能使紫外固化系统的使用寿命达到20000-30000小时,相当于UV固化的30-40倍;(4)UV-LED固化可做到瞬间开启或关闭,无需UV固化所必需的预热及降温时间,并且各个照射头独立发光,照射能量不受通道增加的影响,始终保持在最大值,有效提高生产效率同时降低能耗;(5)UV-LED固化无臭氧产生,不会对环境造成污染。

产业化及市场应用效益情况

本项目优势: 1、成本优势:拥有国内最大的光纤涂料生产基地,拥有光纤树脂核心技术专利,通过不断更新树脂的合成技术,逐步降低了光纤制造成本; 2、飞凯研发的新一代抗微弯光纤涂料可以媲美进口产品,可使光纤拥有更好的信号传输质量和更长的使用寿命; 3、飞凯研发的UV-LED固化光纤涂料属于节能环保产品,降低能源消耗; 4、本土化服务:本项目每年服务国内光纤大厂几十家,免费提供光纤性能检测,本土化服务覆盖率高达80%以上; 5、出口创汇:本项目产品已陆续走出国门,每年出口创汇1500万美元。 本项目拥有300多位研发工程师,2亿元研发设备,在安徽省建设有国内最大的光纤涂料生产基地,占地850亩。2022年,飞凯光纤涂料预计产量超过12000吨,实现销售额6亿元,并且还在扩大产能,满足国内未来几年的增长需求。预计未来每年销售额还能保持10%的的年增长率,在保证国内市场稳定下,不断进军海外市场。 项目每年新增核心专利1件,新产品6个,现已拥有相关光纤涂料专利6项,新产品涉及十几种大类和上百种型号。 社会效益:抗微弯光纤涂覆树脂产品作为公司新一代光纤涂覆产品,解决了传统光纤弯曲容易导致信号传输异常的问题,延长了光纤使用寿命。满足了未来国内高速光纤网络的建设需求,促进了国内光通信行业的发展。与我司开发的UV-LED光纤涂覆材料一起,打破了国外技术垄。 本项目在生产工艺技术上已经成熟,获得了国外客户的高度肯定。国内已有多家企业使用我们的UV-LED固化光纤涂料和抗微弯光纤产品,随着新技术的成熟和市场认可度逐步提高,以及规模化后成本的降低,新一代抗微弯光纤涂覆树脂最终将会取代常规光纤涂覆树脂。而且未来两年,国内5G市场会发生爆发式增长,光纤光缆生产需求会快速增长,本项目产品国内需求量会快速增长。 公司与国内大型的光纤光缆制造厂保持紧密的合作关系,辐射带动产业上下游企业,共同完成5G通信产业的升级验证。2011年,本项目“光纤内层涂覆树脂KG100-1Y”项目认定为“国家重点新产品计划项目”;同年,“高性能紫外固化光纤涂覆材料的产业化”项目认定为“国家火炬计划项目”; 本项目还完成了1项国家标准《光纤着色油墨GB/T36650-2018》和3项团体标准《高速拉丝单模光纤涂料T/CEMIA O09-2018》、《多模光纤涂料T/CEMIAO10-2018》、《UV-LED固化光纤涂料T/CEMIA O11-2018》,吴严是上述标准的主要起草人。

关于我们|联系我们|入会申请

版权所有:中国发明协会 京ICP备13024222号-1 京公网安备110102006451
地址:北京市海淀区复兴路甲15号专家公寓6层 邮编:100036