暴露對光纖性能影響的幾點探討

本色光纖光纖品牌實驗樣品光纖IABIC著色光纖光纖品牌I供應光纖顏色實驗樣品光纖海藍（AQ）D紫色（VI）E 1、實驗樣品選擇油音填充料油音填充料供應商實驗樣品油育甲乙閃本色光纖機械性能研究老化條件測試項目高高濕干熱老化30天（100C）動態(tài)疲勞參數(shù)，涂層離力度循環(huán)五次老化12天（-60C到85C）動態(tài)疲勞參數(shù)，涂層離力a濕度循環(huán)十次老化10天動態(tài)疲勞夢數(shù)，。涂堪離力酸水中S潤老化60天50cm和10m強度，動態(tài)疲勞參數(shù)，涂里剝離力供溶液PH=2的HC1中S潤老化60天動態(tài)疲勞參數(shù)，涂恩剝離力PH=12的NaOH中浸潤老化60天動態(tài)疲勞參數(shù)，涂層剝離力著色光纖色標保摶力研究老化條件sn式項S隔30分鐘用乙醇噴射光纖15秒籩墊塊共12次并老化7天拭溶隔30分鐘用丙酮嗩射光纖15秒藍墊塊劑共12次并老化7天撩拭每1 30分鐘用丁射光纖15秒肚墊塊共12次并老化7天擦拭著色光纖和油胥相容性研宄老化條件測試項目油裔填充料If中汊潤老化30天，在85C和85%RH下藍墊塊擦拭，涂層離力直徑變化2中潤老化30天，在85C和85%RH下苴墊塊擦拭。
涂層力，直徑變化38中潤老化30天，在85C和85RH下迪墊塊攛拭，涂層剝離力，直徑變化2、實驗設計3實驗結果與討論本色光纖機械性能研究涂層剝離力無論經(jīng)歷何種惡劣外界環(huán)境條件的變化，涂層剝離力應該被保持在一定的范圍之內(nèi)，太高會導致操作時很難將涂層從光纖（石英玻璃）上剝除下來，太低會降低涂層和光纖（石英玻璃）之間的粘合力，從而降低涂層對光纖的保護能力。從圖一可以看出，所有光纖樣品在各種環(huán)境暴露后的涂層剝離力都滿足CORDIAGR-20的要求（0.3N<F<8.9N）。
圖一同時，可以從實驗結果得出，相對而言低溫對涂層剝離力的影響比篼溫來得厲害，而光纖A對各種濕度的穩(wěn)定性比光纖B和C相對要好，特別是經(jīng)歷了高低溫循環(huán)之后，光纖A仍然保持了其優(yōu)異的涂層剝離性能，這為光纖日后在較為寒冷的地區(qū)進行方便地涂層剝除和溶接提供了良好的性能保障。另外，圖二顯示了光纖A的外涂層的氧化穩(wěn)定性曲線，可以看出，該種商用光纖的涂覆系統(tǒng)的氧化相變點非常高，達到250攝氏度以上，*可以適應各種惡劣的應用環(huán)境。
非常有趣的一點是，光纖在各種酸堿溶液中浸潤后的涂層表現(xiàn)竟然與在水中的表現(xiàn)相當，這就意味著酸（PH=2）堿（PH=12）對光纖涂層的腐蝕力幾乎沒有。當然，一旦酸堿的濃度達到一定的程度，例如98%的濃硫酸，將是非常好的強氧化劑，可以用來氧化大多'數(shù)的有機物，比如光纖涂層，而不破壞到光纖（玻璃）本身。本實驗的意義在于研究光纖在一般的酸性或堿性環(huán)境（氣候、土壤、泄放源等）條件下的光纖涂層剝離和強度（將在下面的小節(jié)中介紹）的情況。橫向比較的話，我們發(fā)現(xiàn)光纖A和C在各種溶液中的穩(wěn)定性比光纖B相對要好，當然，光纖B老化后的涂層剝離力仍符合標準。
強度為了更好地反映光纖在各種環(huán)境暴露老化后的強度變化，我們分別測試了50厘米強度和10米強度。表一和表二中我們例舉了各種測試結果中的中值強度和動態(tài)WEIBULL參數(shù)作對比，可以看到：表一50厘米強度迎脎溫度幽循癖罘光纖樣品表二10米強度光纖樣品附注：BELLCORE有關中值強度（Med（kpsi））和動態(tài)WEIBULL參數(shù)（m）的要求50厘米樣品10米樣品老化前30老化后多25 25在水中老化60天后的光纖的中值強度比未老化前要低，而溫濕度老化后的光纖的中值強度卻比未老化前普遍升高（除了光纖B下降了幾個kpsi），這說明與溫度相比，濕度對光纖（石英玻璃）表面的微裂紋的影響要大，對中值強度的影響也要大，從理論上講，這是由石英玻璃的主要成分Si04的四面體結構（圖三）在水中被降解形成的m.這個四面體結構中間的氧原子周圍有較大的空間，可以很容易地把它的那一對電子給水中的氫原子（圖四），從而導致了510<的四面體結構在濕度的影響下會松散，微裂紋因此而得到生長；圖四th五在各種環(huán)境暴露老化的情況下，動態(tài)WEIBULL參數(shù)均比未老化前要低，從數(shù)值上比較的話，可以發(fā)現(xiàn)老化后的10米強度測試的動態(tài)WEIBULL參數(shù)比50厘米強度測試的動態(tài)ffEIBULL參數(shù)要普遍偏低，這說明相同壓力條件下，較長光纖比短光纖樣品的斷裂可能性要高得多（見圖五）；橫向比較的話，光纖A的強度性能比光纖B和光纖C要好，特別是在水中老化60天后，光纖B的動態(tài)ffEIBULL參數(shù)己經(jīng)不滿足CORDIAGR-20的要求（見表一和表二和下面的附注）。
動態(tài)疲勞參數(shù)動態(tài)疲勞反映了光纖處于一段時間的受力狀態(tài)下所能維持的強度，用動態(tài)疲勞參數(shù)nd表示。nd可以從測量50厘米長的短光纖在三個到四個不同的應變速度（25%/分鐘，2. 5%/分鐘，0.25%/分鐘，0.025%/分鐘）下的動態(tài)強度并通過計算得到。和研究光纖的靜態(tài)疲勞相比，同樣是關心光纖初始強度隨時間、壓力等因素下降的速率，但動態(tài)疲勞更加能反應出光纖在被安裝、修復或接頭時石英玻璃表面的微裂紋的生長情況。從圖六可以看出，所有光纖樣品在各種環(huán)境暴露后的nd都滿足CORDIA圖六總的來看，高低溫和酸堿溶液對nd的影響要比濕度對a，的影響要小。換而言之，高的濕度會導致光纖的降低，這與前面介紹的濕度對光纖動態(tài)強度的影響的結果是一致的。有趣的是，經(jīng)過高溫、高低溫循環(huán)，酸堿溶液等環(huán)境暴露條件的老化后，光纖的nd反而有不同程度的升高。得到這樣的結論，并不認為經(jīng)過了各種環(huán)境的老化之后，光纖（玻璃）表面的微裂紋被修復了。我們認為這些微裂紋，特別是其中那些較大的裂紋，隨著溫度和酸堿環(huán)境等零應力老化后其內(nèi)在應力在逐漸減小，使原先的裂紋得到了鈍化，從下式也可以看出，隨著值（應力值）的減小，nd值將增大。
橫向來看，光纖A和光纖C的動態(tài)疲勞性能比光纖B要好，特別是經(jīng)過溫濕度循環(huán)老化和水中60天老化后，光纖B的nd比老化前降低約15%20%，而光纖C在老化前后的nd可基本保持不變。
色標保持力研究藍墊塊擦拭從圖七可以看到，光纖樣品在經(jīng)歷了各種有機溶劑和商用油膏填充物的噴射和浸潤后，在色標保持力方面均體現(xiàn)了非常優(yōu)異的性能。沒有任何顏色在用藍墊塊對光纖表面進行擦拭后被遷移，老化后的光纖在顯微鏡下也沒有被觀察到任何表面的缺陷。
為纖樣品1脎空無任何顏色遷移光纖樣品無任何顏色遷移圖七與油膏相容性研究研究光纖和油膏填充物的相容性，一般通過研究光纖在油膏中浸潤前后的重量變化來完成。本文主要是通過研究浸潤前后的光纖涂層剝離力和直徑變化來研究油膏填充物對著色光纖的影響。
從圖八中可以看出，光纖涂層剝離力在油膏中浸潤后平均增加5%15%，也就是說，在油膏中浸潤后需要用更大的力才能將光纖的涂層剝除。相較而言，該種光纖在油膏與中浸潤30天后的涂層剝離力的變化要比其他兩種油膏小一些。而從圖九中可以看出‘所有光纖在三種商用油膏中浸潤后直徑都會變小。這與實驗開始時的設想不同，希望在今后的工作中進一步深入研究。
圖八4結論1、低溫對光纖涂層剝離力的影響zui大，而酸性溶液或堿性溶液對光纖的影響力主要來自于水/濕度的影響，原先預見的酸（PH=2）堿（PH=12）的腐蝕力卻幾乎很少。三種商用光纖環(huán)境老化后的涂層剝離力優(yōu)良表現(xiàn)依次為A>C>B. 2、濕度使光纖表面的微裂紋得到生長，從而影響到光纖強度。而零應力老化條件使光纖表面的微裂紋得到鈍化。三種商用光纖環(huán)境老化后的強度優(yōu)良表現(xiàn)仍然依次為A>C>B. 3、某商用光纖（I）的著色樣品具有十分優(yōu)良的色標保持力。
4、某商用光纖（I）的著色樣品與幾種商用油膏填充物的相容性方面也十分令人滿意。
但作為光纜廠，僅有這方面的判斷遠遠不夠，還應對PBT、聚乙烯等材料浸潤油膏的物理性能的變化進行研究，才能對光纜的zui終質(zhì)量的控制有所幫助。