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环境暴露对光纤性能影响的几点研究

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-02-22  来源:中国输配电设备网  作者:[db:作者]  浏览次数:626
核心提示:  本色光纤光纤品牌实验样品光纤IABIC着色光纤光纤品牌I2017年注册送彩金光纤颜色实验样品光纤海蓝(AQ)D紫色(VI)E 1、实验样品选择油音填充料油音填充料2017年注册送彩金商实验样品油育甲乙闪本色光纤机械性能研究老化条

  本色光纤光纤品牌实验样品光纤IABIC着色光纤光纤品牌I2017年注册送彩金光纤颜色实验样品光纤海蓝(AQ)D紫色(VI)E 1、实验样品选择油音填充料油音填充料2017年注册送彩金商实验样品油育甲乙闪本色光纤机械性能研究老化条件测试项目高高湿干热老化30天(100C)动态疲劳参数,涂层离力度循环五次老化12天(-60C到85C)动态疲劳参数,涂层离力a湿度循环十次老化10天动态疲劳梦数,。涂堪离力酸水中S润老化60天50cm和10m强度,动态疲劳参数,涂里剥离力供溶液PH=2的HC1中S润老化60天动态疲劳参数,涂恩剥离力PH=12的NaOH中浸润老化60天动态疲劳参数,涂层剥离力着色光纤色标保抟力研究老化条件sn式项S隔30分钟用乙醇喷射光纤15秒笾垫块共12次并老化7天拭溶隔30分钟用丙酮唢射光纤15秒蓝垫块剂共12次并老化7天撩拭每1 30分钟用丁射光纤15秒肚垫块共12次并老化7天擦拭着色光纤和油胥相容性研宄老化条件测试项目油裔填充料If中汊润老化30天,在85C和85%RH下蓝垫块擦拭,涂层离力直径变化2中润老化30天,在85C和85%RH下苴垫块擦拭。

  涂层力,直径变化38中润老化30天,在85C和85RH下迪垫块撺拭,涂层剥离力,直径变化2、实验设计3实验结果与讨论本色光纤机械性能研究涂层剥离力无论经历何种恶劣外界环境条件的变化,涂层剥离力应该被保持在一定的范围之内,太高会导致操作时很难将涂层从光纤(石英玻璃)上剥除下来,太低会降低涂层和光纤(石英玻璃)之间的粘合力,从而降低涂层对光纤的保护能力。从图一可以看出,所有光纤样品在各种环境暴露后的涂层剥离力都满足TELCORDIAGR-20的要求(0.3N  图一同时,可以从实验结果得出,相对而言低温对涂层剥离力的影响比篼温来得厉害,而光纤A对各种湿度的稳定性比光纤B和C相对要好,特别是经历了高低温循环之后,光纤A仍然保持了其优异的涂层剥离性能,这为光纤日后在较为寒冷的地区进行方便地涂层剥除和溶接提供了良好的性能保障。另外,图二显示了光纤A的外涂层的氧化稳定性曲线,可以看出,该种商用光纤的涂覆系统的氧化相变点非常高,达到250摄氏度以上,完全可以适应各种恶劣的应用环境。

  非常有趣的一点是,光纤在各种酸碱溶液中浸润后的涂层表现竟然与在水中的表现相当,这就意味着酸(PH=2)碱(PH=12)对光纤涂层的腐蚀力几乎没有。当然,一旦酸碱的浓度达到一定的程度,例如98%的浓硫酸,将是非常好的强氧化剂,可以用来氧化大多'数的有机物,比如光纤涂层,而不破坏到光纤(玻璃)本身。本实验的意义在于研究光纤在一般的酸性或碱性环境(气候、土壤、泄放源等)条件下的光纤涂层剥离和强度(将在下面的小节中介绍)的情况。横向比较的话,我们发现光纤A和C在各种溶液中的稳定性比光纤B相对要好,当然,光纤B老化后的涂层剥离力仍符合标准。

  强度为了更好地反映光纤在各种环境暴露老化后的强度变化,我们分别测试了50厘米强度和10米强度。表一和表二中我们例举了各种测试结果中的中值强度和动态WEIBULL参数作对比,可以看到:表一50厘米强度迎脎温度幽循癖罘光纤样品表二10米强度光纤样品附注:BELLCORE有关中值强度(Med(kpsi))和动态WEIBULL参数(m)的要求50厘米样品10米样品老化前30老化后多25 25在水中老化60天后的光纤的中值强度比未老化前要低,而温湿度老化后的光纤的中值强度却比未老化前普遍升高(除了光纤B下降了几个kpsi),这说明与温度相比,湿度对光纤(石英玻璃)表面的微裂纹的影响要大,对中值强度的影响也要大,从理论上讲,这是由石英玻璃的主要成分Si04的四面体结构(图三)在水中被降解形成的m.这个四面体结构中间的氧原子周围有较大的空间,可以很容易地把它的那一对电子给水中的氢原子(图四),从而导致了510<的四面体结构在湿度的影响下会松散,微裂纹因此而得到生长;图四th五在各种环境暴露老化的情况下,动态WEIBULL参数均比未老化前要低,从数值上比较的话,可以发现老化后的10米强度测试的动态WEIBULL参数比50厘米强度测试的动态ffEIBULL参数要普遍偏低,这说明相同压力条件下,较长光纤比短光纤样品的断裂可能性要高得多(见图五);横向比较的话,光纤A的强度性能比光纤B和光纤C要好,特别是在水中老化60天后,光纤B的动态ffEIBULL参数己经不满足TELCORDIAGR-20的要求(见表一和表二和下面的附注)。

  动态疲劳参数动态疲劳反映了光纤处于一段时间的受力状态下所能维持的强度,用动态疲劳参数nd表示。nd可以从测量50厘米长的短光纤在三个到四个不同的应变速度(25%/分钟,2. 5%/分钟,0.25%/分钟,0.025%/分钟)下的动态强度并通过计算得到。和研究光纤的静态疲劳相比,同样是关心光纤初始强度随时间、压力等因素下降的速率,但动态疲劳更加能反应出光纤在被安装、修复或接头时石英玻璃表面的微裂纹的生长情况。从图六可以看出,所有光纤样品在各种环境暴露后的nd都满足TELCORDIA图六总的来看,高低温和酸碱溶液对nd的影响要比湿度对a,的影响要小。换而言之,高的湿度会导致光纤的降低,这与前面介绍的湿度对光纤动态强度的影响的结果是一致的。有趣的是,经过高温、高低温循环,酸碱溶液等环境暴露条件的老化后,光纤的nd反而有不同程度的升高。得到这样的结论,并不认为经过了各种极端环境的老化之后,光纤(玻璃)表面的微裂纹被修复了。我们认为这些微裂纹,特别是其中那些较大的裂纹,随着温度和酸碱环境等零应力老化后其内在应力在逐渐减小,使原先的裂纹得到了钝化,从下式也可以看出,随着值(应力值)的减小,nd值将增大。

  横向来看,光纤A和光纤C的动态疲劳性能比光纤B要好,特别是经过温湿度循环老化和水中60天老化后,光纤B的nd比老化前降低约15%20%,而光纤C在老化前后的nd可基本保持不变。

  色标保持力研究蓝垫块擦拭从图七可以看到,光纤样品在经历了各种有机溶剂和商用油膏填充物的喷射和浸润后,在色标保持力方面均体现了非常优异的性能。没有任何颜色在用蓝垫块对光纤表面进行擦拭后被迁移,老化后的光纤在显微镜下也没有被观察到任何表面的缺陷。

  为纤样品1脎空无任何颜色迁移光纤样品无任何颜色迁移图七与油膏相容性研究研究光纤和油膏填充物的相容性,一般通过研究光纤在油膏中浸润前后的重量变化来完成。本文主要是通过研究浸润前后的光纤涂层剥离力和直径变化来研究油膏填充物对着色光纤的影响。

  从图八中可以看出,光纤涂层剥离力在油膏中浸润后平均增加5%15%,也就是说,在油膏中浸润后需要用更大的力才能将光纤的涂层剥除。相较而言,该种光纤在油膏与中浸润30天后的涂层剥离力的变化要比其他两种油膏小一些。而从图九中可以看出‘所有光纤在三种商用油膏中浸润后直径都会变小。这与实验开始时的设想不同,希望在今后的工作中进一步深入研究。

  图八4结论1、低温对光纤涂层剥离力的影响最大,而酸性溶液或碱性溶液对光纤的影响力主要来自于水/湿度的影响,原先预见的酸(PH=2)碱(PH=12)的腐蚀力却几乎很少。三种商用光纤环境老化后的涂层剥离力优良表现依次为A>C>B. 2、湿度使光纤表面的微裂纹得到生长,从而影响到光纤强度。而零应力老化条件使光纤表面的微裂纹得到钝化。三种商用光纤环境老化后的强度优良表现仍然依次为A>C>B. 3、某商用光纤(I)的着色样品具有十分优良的色标保持力。

  4、某商用光纤(I)的着色样品与几种商用油膏填充物的相容性方面也十分令人满意。

  但作为光缆厂,仅有这方面的判断远远不够,还应对PBT、聚乙烯等材料浸润油膏的物理性能的变化进行研究,才能对光缆的最终质量的控制有所帮助。

  附:我的同事沈健先生和戴宇晓先生为本文提供了实验帮助,在此表示感谢。

 
 
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