Если оболочка не высохла должным образом перед отправкой с завода, какие химические запахи или проблемы с производительностью могут возникнуть?
В технологии производства и герметизации оптоволокна степень отверждения покрытия (Degree of Cure, DOC) относится к степени, в которой функциональные группы (такие как двойные связи C=C ) в ультрафиолетово-отверждаемых покрытиях (обычно акрилатах) подвергаются реакциям полимеризации с образованием сшитой полимерной сетки под воздействием УФ-излучения.
Если оптоволоконное покрытие недостаточно отверждено (т.е. выходит из производства, когда «корка еще не высохла»), остаточные непрореагировавшие химические вещества и неполностью сформировавшаяся физическая сшитая сетка вызовут ряд проблем, связанных с химическим испарением и деградацией фотомеханических свойств. Конкретные физические и химические проявления следующие:
I. Проблемы химического запаха и выделения летучих органических соединений (ЛОС)
- Сильный резкий химический запах:
Первичное и вторичное покрытия оптоволокна (например, акрилатные смолы) содержат олигомеры, разбавленные мономеры (например, акрилатные мономеры) и фотоинициаторы. Недостаточное отверждение приводит к большому количеству остаточных свободных непрореагировавших акрилатных мономеров. Эти низкомолекулярные соединения очень летучи и испускают резкий «олефиновый/акрилатный» химический запах. - Выделение летучих органических соединений (ЛОС):
Остаточные мономеры и побочные продукты разложения фотоинициатора при комнатной температуре или нагревании продолжают выделять ЛОС. В герметичных боксах для кабелей, контролируемых средах или применениях в условиях высокого вакуума выделяющиеся газы могут оседать на оптических торцах (например, наконечниках FC/APC) или линзах, образуя загрязненную масляную пленку, что серьезно влияет на эффективность оптической передачи.
II. Деградация физических и механических свойств
- Несоответствие модуля Юнга и поверхностное слипание:
- Сбой буферизации внутреннего слоя (Primary Coating): Внутреннее покрытие рассчитано на низкий модуль для поглощения механических напряжений. Недостаточное отверждение делает внутренний слой слишком мягким или вязко-гелеобразным, лишая его необходимой упругости.
- Недостаточная твердость наружного слоя (Secondary Coating): Наружное покрытие рассчитано на высокий модуль для сопротивления внешним силам. Недоотвержденный наружный слой имеет низкую твердость, легко царапается, а при протяжке или сматывании оптоволокна происходит поверхностное слипание (Tackiness) между волокнами.
- Аномальная сила剥离（Stripping Force）:
При сращивании оптоволокна или установке разъемов необходимо использовать стриппер для удаления покрытия. Недостаточное отверждение приводит к нестабильной адгезии между покрытием и стеклянной оболочкой кварцевого волокна:- Легко возникает остаточное прилипание покрытия к поверхности стеклянной оболочки, что затрудняет очистку перед сваркой;
- Или сила剥离 покрытия слишком низкая, что приводит к самопроизвольному расслоению (Delamination) во время использования.
III. Влияние на оптические характеристики (затухание и потери на микроизгиб)
- Значительное увеличение потерь на микроизгиб (Microbending Loss):
Стандартные одномодовые оптоволокна, такие как OFSCN® G.652D Optical Fiber и OFSCN® G.657 Optical Fiber, имеют двухслойную структуру покрытия, предназначенную для равномерного распределения внешнего бокового давления. Если модуль покрытия не достигает расчетного значения, внешнее боковое напряжение будет напрямую передаваться на оболочку и сердцевину, что приведет к резкому увеличению дополнительных потерь на микроизгиб оптоволокна на длинах волн 1310\text{ nm} и 1550\text{ nm} .
- Дрейф длины волны и искажение напряжения в перепокрытиях волоконных брэгговских решеток (FBG):
В процессе перепокрытия (Recoating) после записи волоконных брэгговских решеток, например, OFSCN® Polyacrylate Fiber Bragg Gratings / FBG Strings (Bare), степень отверждения перепокрытия напрямую определяет эффективность передачи напряжения. Если акрилатное перепокрытие отверждается не полностью, оно будет подвержено вязкоупругому ползучести (Creep) при растяжении и сжатии, что приведет к гистерезису и дрейфу выходной центральной длины волны датчика волоконной брэгговской решетки.
IV. Долгосрочная надежность и риск старения
- Проникновение влаги и усталостное разрушение (Fatigue Failure):
Одна из ключевых функций оптоволоконного покрытия — защита от влаги окружающей среды. Пористость полимерной сетки с низкой степенью отверждения высока, молекулы воды легко проникают на поверхность кварцевой оболочки, катализируя гидролитический разрыв связей \text{Si-O-Si} . Это значительно снижает параметр сопротивления усталости оптоволокна n , значительно сокращая его механический срок службы. - Термическое старение и постотверждение:
Недоотвержденное покрытие при комнатной температуре или в течение длительного времени эксплуатации подвергается медленному «темному отверждению» или термоокислению, что приводит к пожелтению, охрупчиванию, усадке покрытия и, как следствие, к возникновению долгосрочных случайных внутренних напряжений в сердцевине волокна.
В промышленном производстве степень отверждения покрытия обычно контролируется с помощью Фурье-ИК-спектроскопии (FTIR) путем определения степени преобразования пика поглощения двойных связей акрилата (например, в положении 810\text{ cm}^{-1} ), чтобы убедиться, что степень отверждения соответствует стандартным показателям 85%–95%.