涂覆过程中,另一个影响光纤强度的因素是涂层中的气泡。气泡的产生主要是因为拉丝中,光纤在模具中位置发生偏移,使得涂料形成的半月型液面发生倾斜,角度较小侧受到压力增加,气体容易被光纤带入涂层中;或者涂料温度变化,涂覆压力波动等因素都会在涂层产生气泡。涂层中的气泡,降低了涂层和涂层之间以及涂层和裸光纤之间的结合力。并且气泡的存在增加了涂层在受到拉力情况下,产生裂纹的可能性,**终导致光纤强度降低。
根据实际光纤生产方法,目前广泛使用光聚作用的技术方法。利用UV辐射使得光引发剂激发成活性体(自由基或阳离子)。该活性体与预聚物和单体中的C=C双键反应,形成增长链。该增长链进一步反应,形成更长聚合物链。若有多管能度聚合物或单体存在,就会产生交联结构,**后活性体的耦合与歧化使反应终止。
随着技术的提高,目前生产中拉丝速度已经提高到20m/s~30m/s,光纤在固化炉的停留时间仅为0.1s~0.2s。为保证涂覆后光纤的固化效果,要求固化炉能够提供足够的紫外光能,满足光引发剂激活成活性体所需要的能量。同时,在固化炉内通入一定比例的惰性气体,防止氧气对聚合物链增长的抑制,提高固化效果。
图2和图3是对不同固化度光纤和由于氧气含量过高而引起表面发粘的光纤的强度进行的统计。从图看出,当光纤的固化度高于80%时,光纤的强度没有随着光纤固化度的升高而升高,而是呈随机性的分布。而图中,固化炉中氧含量过高造成的表面发粘的光纤,与正常光纤相比,每1000KM的断点数由12.1个升高到12.8个,没有出现较大的升高。
炉子温度影响光纤机械强度
高温拉丝过程中发生点缺陷将导致光纤机械强度劣化,已发现的**重要的点缺陷之一E缺陷是Si-O链断裂产生的,Si-O链断裂和重新链合是动态变化的,E缺陷的浓度取决于Si-O链断裂和重新链合的平衡结果。E缺陷的浓度随拉丝炉加热区长度增加而增加,随拉丝速度增加而降低,加热区长导致预制棒在高温区时间加长,从而导致Si-O链断裂产生的频率更高。有研究表明,当加热炉温度从2200K增加到3000K时,刚从加热炉出来的裸光纤的缺陷浓度就会增加二个数量级。
同时由于高温下,炉中的石墨件挥发产生化学反应,生成了硬度较高的SiC微粒,在加热炉内若裸光纤被SiC微粒碰到,光纤表面会产生缺陷和裂纹。而随着加热炉内温度越高,反应生成的SiC微粒的数量就越多,所以裸光纤表面被碰伤的几率就越高,光纤表面产生的缺陷越多,光纤强度就越低。