潘小龍

新特能源股份有限公司 新疆烏魯木齊 830011

1 實驗

紫外光固化光纖涂料選取的填料為氣相二氧化硅，應(yīng)用紫外燈開展固化工作時，在玻璃片中涂上配好的樣品，水平放置于紫外燈下實施固化，固化時間應(yīng)用秒表計量。然后，開展涂料涂覆工作，可運用紫外光固化光纖涂覆機(jī)開展。

實驗應(yīng)用的固化膜需要放置在丙酮溶液中進(jìn)行萃取，時限為24小時。取出后干燥并稱量，計算凝膠含量，可利用公式m1/m0×100%得到，其中的m1和m0表示的是固化膜在萃取前后具有的質(zhì)量。

固化膜需要浸泡于水48小時，再利用濾紙的吸水作用將表面水分吸干，需要對固化膜浸泡前后的質(zhì)量變化進(jìn)行稱量，將質(zhì)量增加值與初始質(zhì)量進(jìn)行比較，得到固化膜吸水率。在涂覆時，需要采取逐漸加快涂覆速度的過程，能夠保障光纖不粘手的最大速度為光纖涂覆速度，還要針對光纖材料涂覆前后的光纖損耗，得到的損耗增加值為光纖涂料的附加損耗。

2 結(jié)果與討論

從上述的實驗結(jié)果可知，氣相二氧化硅（SiO2）的加入量對所配涂料的流動性具有一定的影響。當(dāng)加入量達(dá)到30%（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，以下相同）時，所配涂料流動性缺失；如果加入量達(dá)到35%，所配涂料的狀態(tài)出現(xiàn)了不透明情況，如果在所配涂料中加入的填料達(dá)到過量的現(xiàn)象，涂料所具有的固化膜脆性變大，無法滿足光纖涂料制造的標(biāo)準(zhǔn)要求。而能夠滿足光纖涂料制造要求的填料數(shù)量為2%-3%最佳[1]。

2.1 對涂料固化速度的影響

涂料要達(dá)到固化的目的需要滿足固化的標(biāo)準(zhǔn)要求，而填料的填入對涂料固化速度具有較大的影響力度，比如填料的加入量如果在3%以下時，實施涂膜固化措施，固化速度未發(fā)生顯著性的差異；增加添入量至10%、20%，涂料固化速度受到了影響，產(chǎn)生了下降的趨勢，但是下降幅度較小。可見，填料加入量在3%以下時，對涂料固化速度的影響甚微，表明氣相二氧化硅微粒不會對光纖涂料固化性能產(chǎn)生不良效果，在應(yīng)用時不作影響因素考慮。

2.2 對涂料吸水性的影響

涂料吸水性也是本次實驗研究的重點對象，因為吸水性決定著二氧化硅微粒是否具備保護(hù)光纖的能力。二氧化硅微粒的保護(hù)能力主要表現(xiàn)在：通過自身具備的較大表面積不斷吸附擴(kuò)散進(jìn)入到涂層中的任何一個活性基團(tuán)，從而達(dá)到降低光纖表面活性基團(tuán)濃度的目的，達(dá)到保護(hù)作用。實驗中采取二氧化硅填料的加入量方式驗證二氧化硅的吸水能力，結(jié)果表現(xiàn)出氣相二氧化硅填料隨著添加量的增加，涂料吸水率逐漸降低；如果填料的添加量在2%以上時，涂料吸水率呈現(xiàn)出恒定狀態(tài)。分析原因與聚合物吸水率大于二氧化硅吸水率相關(guān)，聚合物吸水率大的原因是聚合物的涂層極易被水滲透，而二氧化硅作為一種吸附劑能夠?qū)⑦M(jìn)入聚合物涂層中的水分有效吸附，并快速到達(dá)飽和狀態(tài)，并在聚合物涂層的外表層產(chǎn)生防水保護(hù)層，成功阻滯水的再次擴(kuò)散。所以，涂料中的氣相二氧化硅含量越高，涂料吸水率越低并處于穩(wěn)定狀態(tài)，而對聚合物涂層最佳的改性效果是氣相二氧化硅含量為2%。

2.3 對涂料觸變性的影響

涂料體系具有松散網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的狀態(tài)，是由多個次價鍵組成，如氫鍵、Vander Waals鍵等。如果涂料體系受到高剪切力的作用，擁有的松散網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)會遭到破壞，從而使體系粘度逐漸降低；如果高剪切力作用有效消除，網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)會逐漸恢復(fù)，體系粘度也會隨之恢復(fù)如初，這種受外力變化而產(chǎn)生隨時間變化的結(jié)構(gòu)可逆性叫做觸變性[2]。涂料在涂覆工作中要達(dá)到涂覆質(zhì)量，需要涂料體系粘度暫時性的下降，目的是形成良好的流平性，促進(jìn)涂覆效果，而在涂覆結(jié)束時，需要體系粘度恢復(fù)到最初狀態(tài)，能夠避免流掛現(xiàn)象發(fā)生。為達(dá)到上述要求，可使用氣相二氧化硅，因為此物質(zhì)是較好的觸變劑，能夠滿足涂覆過程中的要求。氣相二氧化硅具有觸變能力的因素是表面存在硅醇基，硅醇基之間可以形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是由氫鍵交聯(lián)形成。如果氣相二氧化硅具備硅醇基結(jié)構(gòu)越多，具有的增稠、觸變性能越高。研究中驗證氣相二氧化硅的加入量對自身具備的觸變性能的影響，結(jié)果可見，二氧化硅加入量與觸變指數(shù)形成線性變化關(guān)系，在1%-3%的氣相二氧化硅加入量狀態(tài)下，具有良好的觸變能力。如果在涂料中加入2%的氣相二氧化硅后，實施涂覆固化工作，結(jié)果顯示能夠明顯改善未加入填料涂層具有的觸變效果，并且表面具有光滑平整的特點，與光纖涂料的標(biāo)準(zhǔn)要求相一致。如果涂料中加入3%以下的填料時，不會影響涂料涂覆時所產(chǎn)生的附加損耗。

3 二氧化硅的作用機(jī)理探討

到目前為止，二氧化硅的作用機(jī)理仍然還不明確。從眾多研究學(xué)者的研究結(jié)果來看，存在著以下的結(jié)論：一是涂層中含有的二氧化硅能夠有效改善光纖存在的疲勞與老化問題存在以下三種作用機(jī)理：首先，水?dāng)U散進(jìn)入光纖涂層內(nèi)，對二氧化硅產(chǎn)生溶解作用，并使二氧化硅達(dá)到了飽和狀態(tài)。溶解后的二氧化硅飽和溶液進(jìn)入到光纖表面，對光纖表面存在的溶解速度產(chǎn)生作用，實現(xiàn)速度減緩；其次，二氧化硅微粒擁有較大表面積，能夠有效吸附擴(kuò)散進(jìn)入涂層內(nèi)的任何一個活性基團(tuán)，使基團(tuán)濃度降低后，不會再與光纖表面存在的二氧化奎產(chǎn)生任何反應(yīng)；最后，二氧化硅具有高表面活性的特點，能夠使光纖表面活性基團(tuán)極易與二氧化硅產(chǎn)生反應(yīng)，實現(xiàn)保護(hù)光纖的目的[3]。

4 結(jié)語

綜上所述，氣相二氧化硅填料對紫外光固化光纖涂料的吸水率產(chǎn)生了較大的影響，通過加入適量的填料能夠降低聚合物涂層吸水率，從而改善了光纖存在的疲勞與老化現(xiàn)象，并加大了涂料觸變性，有效改善光纖表面性能。