一種低衰減耐高溫光纖的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種低衰減耐高溫光纖，包括石英光纖，石英光纖外表面從內(nèi)至外依次包覆內(nèi)涂層和外涂層，其特征在于所述的內(nèi)涂層為改性硅橡膠涂料涂覆層，所述的外涂層為聚酰亞胺涂料涂覆層，內(nèi)、外涂層均經(jīng)熱固化而成，每個(gè)涂層的徑向單邊厚度均為16～25μm。本發(fā)明的內(nèi)涂層模量小，拉伸強(qiáng)度較高，能起到較好的緩沖作用，可以有效的保護(hù)石英光纖，提高其機(jī)械性能，優(yōu)化光纖的傳輸特性；通過(guò)內(nèi)、外兩耐高溫涂覆層的復(fù)合，使得石英光纖能在300℃高溫環(huán)境下正常工作并保持較低的衰減，從而大大提高了光纖的應(yīng)用特性，可用于高溫惡劣工作環(huán)境，長(zhǎng)期使用溫度達(dá)300℃的高溫，拓展了石英光纖的應(yīng)用領(lǐng)域；本發(fā)明光纖涂層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作簡(jiǎn)便。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種低衰減耐高溫光纖
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種低衰減耐高溫光纖，屬于高溫惡劣特殊環(huán)境下的光纖通信及傳感【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著特種光纖技術(shù)的迅速發(fā)展，其應(yīng)用范圍已延伸到了各種高溫惡劣的環(huán)境體系，對(duì)光纖的光學(xué)和機(jī)械性能要求也在日益提高，需要光纖在更高的環(huán)境溫度如300°C的使用條件下仍保持良好的光學(xué)特性，在航空航天、軍工、裝備等領(lǐng)域更好的發(fā)揮作用。
[0003]石英光纖表面的涂層材料對(duì)光纖性能的影響非常大，石英光纖的使用溫度主要由其涂層材料的性能所決定。耐高溫光纖通常的制造方式是在石英光纖外涂覆聚酰亞胺涂料，經(jīng)高溫?zé)峁袒瞥傻?，中?guó)專(zhuān)利CN 200986600Y、CN 101726792 B、CN 202421534 U及CN 202421535 UD等均有提到。這類(lèi)光纖現(xiàn)有的設(shè)計(jì)原理是:引入耐高溫涂料聚酰亞胺作涂覆層，改善光纖的高溫特性，但聚酰亞胺涂料的彈性模量一般大于2GPa，甚至高達(dá)幾百GPa，直接涂覆在石英光纖表面上使得光纖受到很大的應(yīng)力，大大的削減了其傳輸性能，在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出的缺陷是光纖的衰減普遍很高，導(dǎo)致其使用長(zhǎng)度通常在I?2km左右，有的甚至僅幾百米才能正常傳輸信號(hào)，而且光纖機(jī)械性能也較差，產(chǎn)出的段長(zhǎng)較短。通常聚酰亞胺涂覆的單模和多模光纖衰減均比較大，而且只能在零張力狀態(tài)下測(cè)試其衰減:單模光纖HT 9/125-14/155在1310nm窗口衰減系數(shù)為0.698dB/km，在1550nm窗口衰減系數(shù)為 0.370dB/km ;多模光纖 HTG 50/125-20/155 在 850nm 窗 口 衰減系數(shù)為 3.49dB/km,在1300nm窗口衰減系數(shù)為1.70dB/km ;多模光纖HTG 62.5/125-27/155在850nm窗口衰減系數(shù)為2.89dB/km，在1300nm窗口衰減系數(shù)為0.67dB/km。中國(guó)專(zhuān)利CN 202133795 U公開(kāi)了一種可自補(bǔ)償?shù)哪透邷毓饫w，并未對(duì)其中的負(fù)熱膨脹涂層的耐高溫特性進(jìn)行說(shuō)明，也未對(duì)光纖的衰減性能進(jìn)行詳細(xì)研究。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足提出了一種低衰減耐高溫光纖，它能有效的保護(hù)石英光纖，提高其機(jī)械性能，并保持較優(yōu)的傳輸特性。
[0005]本發(fā)明為解決上述提出的問(wèn)題所采用的技術(shù)方案為:一種低衰減耐高溫光纖，包括石英光纖，石英光纖外表面從內(nèi)至外依次包覆內(nèi)涂層和外涂層，其特征在于所述的內(nèi)涂層為改性硅橡膠涂料涂覆層，所述的外涂層為聚酰亞胺涂料涂覆層，內(nèi)、外涂層均經(jīng)熱固化而成，每個(gè)涂層的徑向單邊厚度均為16?25μηι。
[0006]按上述方案，所述的石英光纖為單模光纖或多模光纖。
[0007]按上述方案，所述的石英光纖包括芯層和包層，在包層外包覆內(nèi)涂層和外涂層。
[0008]按上述方案，所述的石英光纖包層直徑為125 μ m。
[0009]按上述方案，所述的改性硅橡膠涂料為含有硅氧鍵鏈接的高分子化合物，涂覆層固化后的彈性模量為0.7?3MPa。[0010]按上述方案，所述的改性硅橡膠涂料為有機(jī)硅改性硅橡膠，固化后其彈性模量為2.0MPa,工作環(huán)境溫度范圍為-70~300°C。
[0011]按上述方案，所述的聚酰亞胺涂料為含有酰亞胺基鏈接的芳雜環(huán)高分子化合物，涂覆層固化后的彈性模量為2~8GPa，工作環(huán)境溫度范圍為-65~300°C。
[0012]按上述方案，所述的聚酰亞胺涂料為型號(hào)為ZKP1-306H的聚酰亞胺涂料，是一種高純度聚酰亞胺前置體-聚酰胺酸溶液，熱固化后直接轉(zhuǎn)化成聚酰亞胺層膜，固化后的拉伸強(qiáng)度大于或等于15010^，彈性模量大于或等于3.0 GPa，玻璃化溫度大于或等于400°C，起始分解溫度大于或等于50(TC，5%失重溫度大于或等于550°C，10%失重溫度大于或等于580°C，具有優(yōu)異的耐熱性能和力學(xué)性能。
[0013]按上述方案，所述的內(nèi)涂層和外涂層的每個(gè)涂層的徑向單邊厚度均為16~25 μ m0
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:1、石英光纖的內(nèi)涂層為改性硅橡膠涂覆層，由于該涂覆層模量小，拉伸強(qiáng)度較高，斷裂延伸率較大，對(duì)基層伸縮或開(kāi)裂變形的適應(yīng)性較強(qiáng)，能起到較好的緩沖作用，可以有效的保護(hù)石英光纖，提高其機(jī)械性能，優(yōu)化光纖的傳輸特性；2、通過(guò)內(nèi)、外兩耐高溫涂覆層的復(fù)合，使得石英光纖能在300°C高溫環(huán)境下正常工作并保持較低的衰減，從而大大提高了光纖的應(yīng)用特性，可用于高溫惡劣工作環(huán)境，長(zhǎng)期使用溫度達(dá)300°C的高溫，拓展了石英光纖的應(yīng)用領(lǐng)域；3、本發(fā)明光纖涂層結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作簡(jiǎn)便。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的光纖徑向截面結(jié)構(gòu)不意圖。
[0016]圖2為本發(fā)明的一種多模結(jié)構(gòu)光纖HTG 50/125-20/200與單層聚酰亞胺涂覆光纖HTG 50/125-20/155在同等溫度條件下850nm衰減系數(shù)的變化趨勢(shì)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明。
[0018]石英光纖包括芯層I和包層2，石英光纖外表面即包層外表面從內(nèi)至外依次包覆內(nèi)涂層3和外涂層4，所述的內(nèi)涂層為改性硅橡膠涂料涂覆層，所述的外涂層為聚酰亞胺涂料涂覆層，內(nèi)、外涂層均經(jīng)熱固化而成。
[0019]實(shí)施例1:
芯層、包層和內(nèi)、外涂層結(jié)構(gòu)如圖1所示，制作單模結(jié)構(gòu)9Λ25μπι石英光纖，內(nèi)、外涂層分別為改性硅橡膠涂料涂覆層和聚酰亞胺涂料涂覆層，其中所述的改性硅橡膠涂料為有機(jī)硅改性硅橡膠0F-182 (從日本信越涂料公司購(gòu)買(mǎi))，固化后其彈性模量為2.0MPa，工作環(huán)境溫度范圍為-70~280°C ;所述的聚酰亞胺涂料為型號(hào)為ZKP1-306H的聚酰亞胺涂料，是一種高純度聚酰亞胺前置體-聚酰胺酸溶液，熱固化后直接轉(zhuǎn)化成聚酰亞胺層膜，固化后的拉伸強(qiáng)度大于或等于150MPa，彈性模量大于或等于3.0GPa，玻璃化溫度大于或等于400°C,內(nèi)涂層外徑為165 μ m，外涂層外徑為200 μ m，光纖在1310nm處衰減值為0.315dB/km，在1550nm處衰減值為0.201dB/km，光纖段長(zhǎng)大于10km。
[0020]實(shí)施例2:
芯層、包層和涂覆層結(jié)構(gòu)如圖1所示，制作多模結(jié)構(gòu)50/125 μ m石英光纖，內(nèi)、外涂層分別為改性硅橡膠涂料涂覆層和聚酰亞胺涂料涂覆層，其中所述的改性硅橡膠涂料為有機(jī)硅改性硅橡膠0F-180，固化條件為150°C熱固化30min，固化后其彈性模量為1.0MPa,工作環(huán)境溫度范圍為-70?300°C ;所述的聚酰亞胺涂料為型號(hào)為ZKP1-306I的聚酰亞胺涂料，固化條件為200°C熱固化40min，固化后彈性模量3.0GPa,涂層的耐溫等級(jí)均是_65°C?+300°C，內(nèi)涂層外徑為162 μ m，涂層外經(jīng)為202 μ m。光纖在850nm處衰減值為2.23dB/km，在1300nm的衰減值為0.42dB/km，光纖段長(zhǎng)大于8km。
[0021]實(shí)施例3:
芯層、包層和涂覆層結(jié)構(gòu)如圖1所示，制作多模結(jié)構(gòu)62.5/125 μ m石英光纖，內(nèi)、外涂層分別為改性硅橡膠涂料涂覆層和聚酰亞胺涂料涂覆層，其中所述的改性硅橡膠涂料為有機(jī)硅改性硅橡膠0F-101，固化條件為150°C熱固化30min，固化后其彈性模量為1.8MPa，工作環(huán)境溫度范圍為-70?300°C;所述的聚酰亞胺涂料為型號(hào)為ZKP1-306II的聚酰亞胺涂料，固化條件為200°C熱固化35min，固化后彈性模量2.8 GPa，涂層的耐溫等級(jí)均是-65°C?+3000C，內(nèi)涂層外徑為164 μ m,涂層外經(jīng)為199 μ m。光纖在850nm處衰減值為2.62dB/km,在1300nm的衰減值為0.51dB/km，光纖段長(zhǎng)大于8km。
【權(quán)利要求】
1.一種低衰減耐高溫光纖，包括石英光纖，石英光纖外表面從內(nèi)至外依次包覆內(nèi)涂層和外涂層，其特征在于所述的內(nèi)涂層為改性硅橡膠涂料涂覆層，所述的外涂層為聚酰亞胺涂料涂覆層，內(nèi)、外涂層均經(jīng)熱固化而成，每個(gè)涂層的徑向單邊厚度均為16?25μπι。
2.按權(quán)利要求1所述的低衰減耐高溫光纖，其特征在于所述的石英光纖為單模光纖或多模光纖。
3.按權(quán)利要求1或2所述的低衰減耐高溫光纖，其特征在于所述的石英光纖包括芯層和包層，在包層外包覆內(nèi)涂層和外涂層。
4.按權(quán)利要求3所述的低衰減耐高溫光纖，其特征在于所述的光纖包層直徑為125 μ m0
5.按權(quán)利要求1或2所述的低衰減耐高溫光纖，其特征在于所述的改性硅橡膠涂料為含有硅氧鍵鏈接的高分子化合物，涂覆層固化后的彈性模量為0.7?3MPa。
6.按權(quán)利要求5所述的低衰減耐高溫光纖，其特征在于所述的改性硅橡膠涂料為有機(jī)硅改性硅橡膠，固化后其彈性模量為2.0MPa，工作環(huán)境溫度范圍為-70?300°C。
7.按權(quán)利要求1或2所述的低衰減耐高溫光纖，其特征在于所述的聚酰亞胺涂料為含有酰亞胺基鏈接的芳雜環(huán)高分子化合物，涂覆層固化后的彈性模量為2?8GPa，工作環(huán)境溫度范圍為-65?300°C。
8.按權(quán)利要求7所述的低衰減耐高溫光纖，其特征在于所述的聚酰亞胺涂料為型號(hào)為ZKP1-306H的聚酰亞胺涂料，是一種高純度聚酰亞胺前置體-聚酰胺酸溶液，固化后的拉伸強(qiáng)度大于或等于150MPa，彈性模量大于或等于3.0 GPa，玻璃化溫度大于或等于400°C，起始分解溫度大于或等于50(TC，5%失重溫度大于或等于550°C，10%失重溫度大于或等于580。。。
【文檔編號(hào)】G02B6/036GK103472531SQ201310441152
【公開(kāi)日】2013年12月25日 申請(qǐng)日期:2013年9月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月25日
【發(fā)明者】趙亮, 汪松, 范冰松 申請(qǐng)人:長(zhǎng)飛光纖光纜有限公司