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光纤技术空白-耐高温光纤技术有待发展

时间:2014-04-13     作者:长霆光电科技(上海)有限公司【原创】

      跟着光纤运用环境的拓展,通常光纤现已无法适应特殊环境的运用条件,尤其是在高温作业环境下,通常紫外固化涂层很简单发生热老化和热氧老化,降低涂层对光纤的维护效果,并结尾能够致使光纤失效。为了应对这一状况,国表里光纤厂商展开了耐高温光纤的研制。当前,国际干流的耐高温光纤首要有:耐高温丙烯酸树脂涂层光纤、有机硅胶涂层光纤、聚酰亚胺涂层光纤以及金属涂覆光纤四种。凭仗在制造技能和功能上的不一样特色,这几款耐高温光纤现已在油气井探测、航天军工、光纤传能等高端范畴完成了部署,开拓了光纤运用的新商场。

耐高温丙烯酸树脂涂层光纤

      耐高温丙烯酸树脂涂层光纤具有优良的功能,可在85℃~150℃环境下长时刻安稳运用,一起其涂层可直接运用剥线钳进行涂层剥离。

      通常状况下,耐高温丙烯酸树脂涂层选用光固化耐高温丙烯酸树脂进行双层涂覆,而江苏亨通光纤公司则选用一种新式的光固化耐高温丙烯酸树脂,对模具进行改进,选用单层涂覆技能可使涂覆光纤外径到达200μm。与双层涂覆技能比较,单层涂覆耐高温光纤不只涂覆技能简化,具有更高的出产功率,拉丝速度更高;一起,其单层涂覆,不存在表里涂层的区别,因而其在高温下涂层失重率更小,具有更加安稳的功能。别的,其外涂直径为200μm,体积较小,能够用于小型器件的出产,具有宽广的商场前景。

      从耐高温丙烯酸树脂涂层光纤的出产技能上看,首要,光纤预制棒在温度为1700℃~2200℃的高温石墨炉中融化并被拉丝成直径为125μm的裸光纤。其次,裸光纤经过强行冷却后进入涂覆模具,之后经过紫外固化炉,使其疾速固化成为外直径为200/245μm的制品光纤,最后运用收线设备将光纤绕盘。

有机硅胶涂层光纤

      当前,200℃温度段的耐高温光纤首要是有机硅胶涂层光纤,其能够在200℃的环境下长时刻运用,且衰减附加值以及涂层失重率均较低。不过,有机硅胶涂层光纤的出产成本较高,功率较低,还需要后期涂层热处置。

      从有机硅胶涂层光纤制造技能上看,首要选用有机硅胶双层涂覆技能使光纤直径达245μm,之后在硅胶涂层外紧包一层聚四氟乙烯套,外径为700μm~900μm。硅胶涂覆的固化技能首要有热固化和UV固化(UVS)两种办法。其间UV固化的技能出产功率更高,技能衔接性较强。

      有机硅胶涂层光纤的技能与耐高温丙烯酸树脂光纤技能相似,不一样之处是运用了Wet-Dry涂覆办法:首要运用石墨拉丝炉将光棒加热熔融,进行抽丝,并运用UV固化。光纤收线完成后,还需要将其放入120℃的恒温加热箱中处置30分钟,随后运用紧套设备,在光纤外层再包覆一层聚四氟乙烯衣层。

聚酰亚胺涂层光纤

      有机硅胶与耐高温丙烯酸树脂涂层的最高运用温度为200℃,而聚酰亚胺涂层光纤是一种能够在更高温度下作业的光纤。理论上,其可在300℃的环境下长时刻运用,在350℃~400℃可短期运用,一起在高压或真空的环境里也能坚持良好的功能,并具有生物友爱型,因而聚酰亚胺涂层光纤广泛用于航空、航天范畴以及生物医药范畴。

      在现有的有机材猜中,聚酰亚胺(PI)是一种归纳功能极佳的高分子资料,具有耐热功能好、耐低温功能佳、热膨胀系数较低、优良的机械功能以及生物友爱性等特色。聚酰亚胺涂层光纤的出产技能相对杂乱:运用石墨拉丝炉将光纤预制棒加热至1700℃~2100℃,抽丝速度为2m/min~20m/min,裸光纤经过直径监测仪后,进入内置了储料瓶和带有橡胶尖嘴涂覆杯的预涂覆设备,在预涂覆和预固化后还需进行二次涂覆,然后确保将光纤涂覆至要求的外径。

      与前两种耐高温光纤比较,因为涂层固化进程时刻较长,因而聚酰亚胺涂层光纤的出产功率较低,拉丝速度约为10m/min~20m/min。一起,因为模量较高,其也不能运用剥线钳施加外力进行涂层剥离,而大概选用火焰烧蚀、烤箱或马弗炉加热、等离子电弧烧蚀、CO2激光器加热烧蚀等办法。

金属涂层光纤

      在大于400℃的空气环境里,有机资料涂层会疾速热氧老化,损失维护光纤的效果,致使光纤失效。因而,只要金属涂覆光纤,才干正常运用。

      金属涂层光纤将耐高温金属资料紧覆在裸光纤上,首要有化学镀、电镀法、熔融涂覆法与资料溅射薄膜法等制造办法。其间化学法与电镀法尽管技能简略,简单操作,成本低,可是镀出的光纤衣层薄膜均匀度差,难以满意高灵敏度传感器的需要。

      与前三种高温光纤的涂覆技能比较,金属涂覆光纤的优势在于金属衣层的热膨胀系数低,根本与光纤处于同一数量级;金属衣层的抗腐蚀、耐应力功能最好;耐低温功能最好,可在-269℃条件下接连作业;衣层与光纤包层联系严密,机械强度高;耐疲惫,抗水、抗氢功能好;可用金属焊接。

      不过,金属涂覆的技能最为杂乱,首要办法为溅射法,需要准确操控溅射炉功率、反响物质流量、光纤收放速度,才干确保在裸光纤外表溅射均匀的衣层。一起出产功率极低,接连出产长度仅为1km左右。此外,因为金属涂层同样无法运用剥线钳进行涂层剥离,需选用加热硫酸溶解办法或王水进行溶解剥除。

      跟着光纤运用范畴的扩大,商场对特种光纤的需要继续添加,当前在售的几类耐高温光纤能够满意商场的有些需要,但都存在不一样程度的局限性,这需要光纤光缆公司以及广阔光纤技能作业者从出产技能源头着手,改进技能,制造出功能更佳的耐高温光纤。



 

 

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