光通訊基礎(chǔ)知識(shí)

1、光纜材料的質(zhì)量評(píng)價(jià)（上）摘要本文介紹了光纜主要材料應(yīng)具備的特性，如何評(píng)價(jià)材料的優(yōu)劣，劣質(zhì)材料對(duì)光纜的性能影響，以及在可靠性和壽命方面需要考慮的問(wèn)題。涉及的材料包括護(hù)套材料、油膏、套管材料和金屬包帶等。關(guān)鍵詞：光光纜，材材料，質(zhì)質(zhì)量，可可靠性前言 我我們知道道，光纖纖是傳輸輸光信號(hào)號(hào)的載體體，它可可以傳送送超大容容量的信信號(hào)，然然而光纖纖本身是是脆弱的的。傳輸輸?shù)男畔⑾⒘吭酱蟠髸r(shí)，對(duì)對(duì)載體的的可靠性性要求就就越高。人人們把光光纖做成成光纜，是是對(duì)光纖纖的保護(hù)護(hù)，光纜纜要適應(yīng)應(yīng)不同的的敷設(shè)環(huán)環(huán)境，要要能使用用很多年年。必須須使用性性能優(yōu)良良的材料料，才能能保證在在使用期期內(nèi)對(duì)光光纖的保保護(hù)。 光光

2、纜的基基本設(shè)計(jì)計(jì)原則是是： 11，提供供適度的的機(jī)械保保護(hù)。22，保證證光纜適適應(yīng)長(zhǎng)期期惡劣的的環(huán)境條條件，熱熱，氧，紫紫外線，化化學(xué)物質(zhì)質(zhì)等。33，保證證成纜后后光纖在在運(yùn)行時(shí)時(shí)盡量少少受應(yīng)力力，通常常成纜光光纖的長(zhǎng)長(zhǎng)期殘余余應(yīng)力不不超過(guò)篩篩選張力力的200%至25%。4，光纜纜應(yīng)易于于施工，敷敷設(shè)和維維護(hù)，具具有較小小的摩擦擦系數(shù)，易易于開(kāi)纜纜，接續(xù)續(xù)簡(jiǎn)便。1 光光纜的性性能我們們可以從從兩個(gè)大大的方面面來(lái)考慮慮，一是是使用性性能，二二是可靠靠性。作作為使用用性能，包包括光學(xué)學(xué)特性、機(jī)機(jī)械性能能、環(huán)境境性能等等；而可可靠性則則是基于于對(duì)長(zhǎng)期期壽命的的考慮。除除了合理理的光纜纜生產(chǎn)工工藝和結(jié)

3、結(jié)構(gòu)，材材料性能能的影響響是很關(guān)關(guān)鍵的，特特別對(duì)于于光纜的的可靠性性是至關(guān)關(guān)重要的的。因此此對(duì)于光光纜材料料的選擇擇，需要要從多方方面來(lái)平平衡：機(jī)機(jī)械強(qiáng)度度是否對(duì)對(duì)光纖形形成足夠夠的保護(hù)護(hù)；在各各種氣候候條件下下性能的的下降速速度如何何；是不不是在生生產(chǎn)加工工時(shí)具有有可操作作性；合合理的成成本；對(duì)對(duì)環(huán)境的的影響。 在在光纜發(fā)發(fā)展過(guò)程程中，沿沿用了一一些電纜纜用的材材料，如如聚乙烯烯護(hù)套，油油膏，金金屬?gòu)?fù)合合帶等。針針對(duì)光纜纜的特殊殊性，這這些材料料或多或或少都做做了改性性。在光光纜得以以廣泛應(yīng)應(yīng)用的這這20年中中，材料料也是在在不斷地地發(fā)展變變化。 最最近一段段時(shí)間，國(guó)國(guó)際和國(guó)國(guó)內(nèi)光纜纜市場(chǎng)急

4、急劇變化化，價(jià)格格不斷下下降。由由此光纜纜制造的的成本壓壓力也不不斷增加加。在過(guò)過(guò)去，光光纖在光光纜的成成本中占占主導(dǎo)地地位，通通常占到到70，隨隨著光纖纖價(jià)格的的下降，其其它材料料的成本本比重越越來(lái)越大大。在光光纜市場(chǎng)場(chǎng)上，不不同價(jià)格格的光纜纜的成本本存在著著差別，那那么所用用材料也也可能有有所不同同。有些些光纜產(chǎn)產(chǎn)品，雖雖然可以以通過(guò)光光纜的出出廠驗(yàn)收收，但其其所用原原材料的的品質(zhì)上上存在缺缺陷，會(huì)會(huì)對(duì)光纜纜的可靠靠性帶來(lái)來(lái)潛在的的問(wèn)題。光纜的使用用者，希希望了解解如何去去識(shí)別材材料的差差異。本本文將通通過(guò)對(duì)光光纜材料料的一些些重要性性能指標(biāo)標(biāo)的分析析，來(lái)說(shuō)說(shuō)明材料料的質(zhì)量量差別如如何來(lái)區(qū)

5、區(qū)分，一一種材料料的質(zhì)量量好，它它應(yīng)該好好在什么么地方，會(huì)會(huì)對(duì)提高高光纜性性能和可可靠性起起哪些作作用。對(duì)對(duì)于質(zhì)量量差的材材料應(yīng)該該注意些些什么指指標(biāo)，差差的地方方會(huì)對(duì)光光纜性能能和可靠靠性造成成什么影影響。高分子材材料使用用壽命的的預(yù)測(cè) 從從重量和和占的體體積來(lái)看看，光纜纜中的大大部分材材料是高高分子材材料，高高分子材材料的使使用壽命命通常使使用阿侖侖尼烏斯斯定理來(lái)來(lái)預(yù)測(cè)2： (1)其中k是是高聚物物反應(yīng)速速率(降解)，A是常數(shù)數(shù)，E是活化化能，RR是氣體體常數(shù)，T是絕對(duì)溫度。將公式1對(duì)對(duì)時(shí)間積積分，可可得到 (2)公式2的左左邊代表表在t時(shí)間內(nèi)內(nèi)發(fā)生的的反應(yīng)或或分子降降解的數(shù)數(shù)量。如如果分

6、子子降解數(shù)數(shù)目達(dá)到到臨界值值Mc，高聚聚物就會(huì)會(huì)失效。達(dá)達(dá)到臨界界值Mc所需的的時(shí)間TTc被定義義為高聚聚物的使使用壽命命。 (3)從上式可以以看出，高高分子材材料的使使用壽命命主要取取決于材材料的活活性和使使用環(huán)境境。護(hù)套材料光纜的護(hù)套套直接與與外界環(huán)環(huán)境相接接觸，護(hù)護(hù)套材料料的選擇擇需要考考慮多方方面的因因素。聚聚乙烯分分子結(jié)構(gòu)構(gòu)為，-CHH2-CHH2n-。它具具有相對(duì)對(duì)密度小小，化學(xué)學(xué)穩(wěn)定性性好、耐耐水、介介電常數(shù)數(shù)小，電電絕緣性性能好等等特點(diǎn)。簡(jiǎn)簡(jiǎn)單的分分子結(jié)構(gòu)構(gòu)使其具具有良好好的化學(xué)學(xué)穩(wěn)定性性，加之之具有合合理的成成本，從從上世紀(jì)紀(jì)40年代代起，聚聚乙烯就就廣泛地地用于通通信電纜纜

7、護(hù)套材材料。電電信與線線纜工藝藝的不斷斷發(fā)展對(duì)對(duì)護(hù)套材材料的改改進(jìn)提出出新的要要求。而而聚乙烯烯制造工工藝的不不斷進(jìn)步步，包括括催化劑劑和反應(yīng)應(yīng)過(guò)程的的技術(shù)進(jìn)進(jìn)步，使使得聚乙乙烯護(hù)套套材料的的性能能能夠滿(mǎn)足足這些新新的需求求。線纜行業(yè)使使用的聚聚乙烯護(hù)護(hù)套料主主要有：LLDDPE，MDPPE，HDPPE。其其特性比比較見(jiàn)圖圖1、2圖1圖2從以上各項(xiàng)項(xiàng)特性可可見(jiàn)，MMDPEE和HDPPE具有有較高的的硬度、楊楊氏模量量，較低低的熱變變形、磨磨耗、透透水率、熱熱回縮和和摩擦系系數(shù)。早早期的HHDPEE護(hù)套料料有回縮縮大，耐耐環(huán)境應(yīng)應(yīng)力差，加加工性能能差等缺缺點(diǎn)。MMDPEE護(hù)套料料則是結(jié)結(jié)合了LL

8、LDPPE和HDPPE的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，專(zhuān)專(zhuān)為光纜纜開(kāi)發(fā)的的護(hù)套材材料，具具有更好好的綜合合性能。近近年來(lái)隨隨著材料料技術(shù)的的發(fā)展，HDPE護(hù)套料的上述缺點(diǎn)也得到了很大的改進(jìn)。因此，它們都是適于制造光纜護(hù)套的材料。LLDPE由于一些性能上的弱點(diǎn)，在光纜生產(chǎn)中較少采用。聚乙烯光纜纜護(hù)套材材料的要要求 加工性性：聚乙乙烯應(yīng)具具有優(yōu)秀秀的流變變性能。適適于不同同的纜徑徑，能達(dá)達(dá)到一定定的擠出出速度。擠擠出后有有良好的的表面，不不會(huì)因?yàn)闉椴牧喜徊环€(wěn)定的的流變性性而產(chǎn)生生差的表表面效果果，如皺皺紋，竹竹節(jié)，起起泡等。為為了適應(yīng)應(yīng)大規(guī)模模生產(chǎn)，作作為光纜纜的護(hù)套套材料的的批量間間性能的的穩(wěn)定性性也是至至關(guān)重要要的

9、。因因?yàn)榕苛恐g的的不穩(wěn)定定性而頻頻繁調(diào)整整擠出工工藝勢(shì)必必會(huì)影響響光纜的的最終性性能。這這里我們們對(duì)比了了分別采采用聚合合法和共共混法生生產(chǎn)的兩兩種不同同牌號(hào)的的MDPPE的熔熔體指數(shù)數(shù)的批量量分布，可可以明顯顯地看出出：這兩兩種護(hù)套套料的批批量穩(wěn)定定性水平平有很大大的差異異，A材料在在光纜的的生產(chǎn)制制造過(guò)程程中擠出出參數(shù)可可保持穩(wěn)穩(wěn)定，至至少?gòu)募蛹庸すに囁囘@方面面，光纜纜護(hù)套的的最終質(zhì)質(zhì)量可得得以保證證。而B(niǎo)B材料的的熔體指指數(shù)波動(dòng)動(dòng)很大，在在擠出光光纜護(hù)套套時(shí)，需需不斷調(diào)調(diào)整工藝藝參數(shù)，這這樣有可可能影響響到光纜纜的最終終質(zhì)量的的穩(wěn)定。圖3，兩種種MDPPE的批批量熔體體指數(shù)統(tǒng)統(tǒng)計(jì)(A

10、為聚合合法，BB為共混混法) 回縮：低收縮縮是光纜纜護(hù)套材材料的重重要參數(shù)數(shù)之一，未未受控制制的回縮縮將使光光纜發(fā)生生變形，對(duì)對(duì)光纖造造成微彎彎或宏彎彎損耗。開(kāi)開(kāi)發(fā)低回回縮的光光纜護(hù)套套料也是是材料供供應(yīng)商致致力發(fā)展展的方向向。就材材料本身身而言，影影響回縮縮的因素素有分子子量，分分子量分分布，支支鏈長(zhǎng)度度，支鏈鏈密度等等。另外外加工過(guò)過(guò)程的熱熱歷史也也會(huì)影響響成纜后后護(hù)套的的最終收收縮。 機(jī)械械性能：對(duì)于光光纜護(hù)套套來(lái)說(shuō)，機(jī)機(jī)械性能能方面需需要考慮慮的有屈屈服強(qiáng)度度，抗拉拉強(qiáng)度，斷斷裂伸長(zhǎng)長(zhǎng)率，耐耐磨性等等。高質(zhì)質(zhì)量的光光纜護(hù)套套料，其其抗拉強(qiáng)強(qiáng)度和斷斷裂伸長(zhǎng)長(zhǎng)率均遠(yuǎn)遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于于國(guó)內(nèi)標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)要求

11、求的122MPaa和3500 (MMDPEE)。最最為重要要的的機(jī)機(jī)械性能能是批量量穩(wěn)定性性和老化化前后的的變化率率，以下下我們對(duì)對(duì)比了光光纜護(hù)套套料A和B的老化化前后的的機(jī)械性性能，雖雖然都可可以滿(mǎn)足足要求，但但差異是是明顯的的。表1MDPE護(hù)護(hù)套料AAMDPE護(hù)護(hù)套料BB抗拉強(qiáng)度 (MPPa)斷裂伸長(zhǎng)率率(%)抗拉強(qiáng)度 (MPPa)斷裂伸長(zhǎng)率率(%)老化前22.061522.2797老化后21.261519.5634老化前后變變化率4 %0%12%20% 耐侯侯性，耐耐環(huán)境性性和老化化性：護(hù)護(hù)套材料料直接與與外界環(huán)環(huán)境相接接觸，為為了保證證長(zhǎng)期的的的使用用壽命，必必需考慮慮氣候和和環(huán)境的的

12、影響。聚聚乙烯的的老化和和失效可可能來(lái)自自以下幾幾個(gè)方面面：熱氧老化化：熱氧氧老化用用兩方面面的指標(biāo)標(biāo)來(lái)評(píng)估估，機(jī)械械性能的的老化前前后變化化率前面面已有論論述，另另一點(diǎn)是是氧化誘誘導(dǎo)期OOIT，OITT與材料料中抗氧氧劑的含含量，類(lèi)類(lèi)型和分分散性密密切相關(guān)關(guān)。紫外線：在聚乙乙烯護(hù)套套料中，通通常是采采用添加加碳黑來(lái)來(lái)吸收紫紫外線。其其阻擋紫紫外線的的效果與與碳黑的的含量，適適當(dāng)?shù)念w顆粒大小小和類(lèi)型型，及其其分散程程度有關(guān)關(guān)。其測(cè)測(cè)量方式式為碳黑黑吸收系系數(shù)：測(cè)測(cè)試方法法是將含含有碳黑黑的聚乙乙烯熔融融后壓制制成約110m厚的薄薄膜，用用紫外分分光光度度計(jì)測(cè)定定波長(zhǎng)3375nnm處紫紫外光的的

13、吸光度度，通過(guò)過(guò)計(jì)算即即可得出出碳黑吸吸收系數(shù)數(shù)值。一一般技術(shù)術(shù)要求該該值要大大于4000。在在聚乙烯烯護(hù)套料料的生產(chǎn)產(chǎn)過(guò)程中中，如果果混合的的工藝不不過(guò)關(guān)，碳碳黑吸收收系數(shù)是是不容易易達(dá)到要要求或是是不穩(wěn)定定的。我我們?cè)?jīng)經(jīng)檢測(cè)到到某些護(hù)護(hù)套料樣樣品的碳碳黑吸收收系數(shù)低低于3000。對(duì)對(duì)這樣的的材料在在光纜敷敷設(shè)后就就可能在在抗紫外外線老化化方面存存在隱患患，特別別是應(yīng)用用于架空空光纜時(shí)時(shí)。環(huán)境應(yīng)力開(kāi)開(kāi)裂：聚聚乙烯塑塑料在含含有皂類(lèi)類(lèi)、保濕濕劑、油油或洗滌滌劑的環(huán)環(huán)境中受受到應(yīng)力力時(shí)，就就會(huì)表現(xiàn)現(xiàn)處機(jī)械械性能失失效而表表面發(fā)生生開(kāi)裂。耐耐環(huán)境應(yīng)應(yīng)力開(kāi)裂裂的測(cè)試試方法是是將聚乙乙烯護(hù)套套料制成

14、成1.775-22.0mmm厚的的試片，在在其表面面刻出00.3-0.44mm深深的刻痕痕，將試試片彎曲曲于試樣樣架中；然后浸浸泡于55000.5C的 100% IIgeppal （表面面活性劑劑）水溶溶液中保保持一定定的時(shí)間間，觀測(cè)測(cè)出現(xiàn)第第一個(gè)裂裂紋的時(shí)時(shí)間。通通常的標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)要求求為大于于96小時(shí)時(shí)。而現(xiàn)現(xiàn)有材料料廠商提提供的指指標(biāo)有996h, 5000h, 和10000h。不不同牌號(hào)號(hào)的產(chǎn)品品之間，在在耐環(huán)境境應(yīng)力開(kāi)開(kāi)裂的水水平上還還是存在在著很大大的差別別。我們可以看看出，作作為光纜纜最終的的保護(hù)層層，光纜纜護(hù)套料料的要求求是多方方面的而而且是非非常嚴(yán)格格的。既既要適應(yīng)應(yīng)許多不不同的復(fù)復(fù)

15、雜的氣氣候環(huán)境境，又要要保證長(zhǎng)長(zhǎng)期（至至少255年）的的穩(wěn)定?？煽梢赃@樣樣說(shuō)，線線纜的護(hù)護(hù)套材料料是聚乙乙烯眾多多的應(yīng)用用領(lǐng)域中中可靠性性要求最最高的地地方之一一。然而而類(lèi)似于于B樣品這這樣的材材料，在在目前國(guó)國(guó)內(nèi)的光光纜行業(yè)業(yè)中不乏乏使用者者，需要要引起光光纜用戶(hù)戶(hù)的重視視油膏 油膏按按其在光光纜結(jié)構(gòu)構(gòu)中的位位置分為為纖膏和和纜膏。纖纖膏在松松套管內(nèi)內(nèi)，直接接與光纖纖接觸，纜纜膏則在在套管外外。油膏膏在通常常狀態(tài)下下是半固固體，在在剪切力力作用下下流動(dòng)性性增強(qiáng)(觸變性性)。油膏膏的性能能主要從從以下幾幾個(gè)方面面來(lái)考慮慮： 相相容性：相容性性是考察察油膏長(zhǎng)長(zhǎng)期與光光纜中的的其它物物質(zhì)相接接觸時(shí)

16、，是是否對(duì)其其它材料料產(chǎn)生溶溶脹而降降低性能能，是否否對(duì)其它它材料造造成腐蝕蝕。雖然然相容性性與被考考察的兩兩種材料料的化學(xué)學(xué)結(jié)構(gòu)和和化學(xué)成成份都有有關(guān)，但但由于油油膏的成成份相對(duì)對(duì)光纜中中的其它它材料而而言更復(fù)復(fù)雜；而而且有一一定的流流動(dòng)性，可可與其它它材料充充分接觸觸，所以以在考慮慮光纜中中材料的的相容性性時(shí)，油油膏是相相當(dāng)關(guān)鍵鍵的。表表2為光纜纜材料的的相容性性關(guān)系。表2光纖涂層及及著色層層或帶纖纖樹(shù)脂套管材料金屬包帶護(hù)套纖膏纜膏 相容性性試驗(yàn)時(shí)時(shí)將其它它材料浸浸在油膏膏中，在在高溫下下保持一一段時(shí)間間，經(jīng)過(guò)過(guò)加速老老化，然然后測(cè)試試材料的的溶脹程程度和其其它性能能的變化化，如機(jī)機(jī)械性能

17、能等。 保證油油膏與其其它材料料的相容容性，除除了大量量的試驗(yàn)驗(yàn)外，保保證油膏膏的配方方合理和和配料穩(wěn)穩(wěn)定以及及生產(chǎn)過(guò)過(guò)程的嚴(yán)嚴(yán)格控制制是很關(guān)關(guān)鍵的。因因?yàn)槔w膏膏與光纖纖直接接接觸，為為避免對(duì)對(duì)光纖造造成不可可預(yù)期的的影響，纖纖膏一般般都使用用合成油油作為基基質(zhì)。 觸變性性：觸變變性是油油膏最基基本的物物理特性性，當(dāng)施施加外力力時(shí)，油油膏在剪剪切力的的作用下下，粘度度下降，呈呈流動(dòng)性性，但外外力去除除后，經(jīng)經(jīng)過(guò)一段段時(shí)間，粘粘度增加加，又恢恢復(fù)到不不流動(dòng)的的狀態(tài)。觸觸變性對(duì)對(duì)于油膏膏的重要要性在于于：光纜纜生產(chǎn)過(guò)過(guò)程中，油油膏在剪剪切力作作用下，應(yīng)應(yīng)具有足足夠的流流動(dòng)性，以以便于充充滿(mǎn)光纜纜內(nèi)

18、的縫縫隙；成成纜后，油油膏應(yīng)保保持相當(dāng)當(dāng)穩(wěn)定，溫溫度升高高時(shí)不滴滴流，低低溫時(shí)不不變硬變變脆，使使光纖受受力。其它性能能： 滴點(diǎn)：一定的的滴點(diǎn)主主要保證證光纜的的滴流性性能。通通常光纜纜要求770下不滴滴流，而而多數(shù)油油膏的滴滴點(diǎn)在1150以上。 錐入度度：常溫溫下，錐錐入度應(yīng)應(yīng)該是考考核油膏膏批量一一致性的的參數(shù)。而而低溫錐錐入度應(yīng)應(yīng)足夠大大以保證證在低溫溫下油膏膏不會(huì)對(duì)對(duì)光纖產(chǎn)產(chǎn)生負(fù)面面的作用用力。 析油和和揮發(fā)量量：油膏膏成份穩(wěn)穩(wěn)定性的的指標(biāo)。油油膏是一一種混合合體，在在光纜使使用和運(yùn)運(yùn)行過(guò)程程中液體體組分不不應(yīng)分離離出來(lái)。所所以油膏膏除了需需要良好好的膠體體配方外外，還應(yīng)應(yīng)注意控控制低

19、分分子量油油類(lèi)成份份的含量量。 閃點(diǎn)：安全性性指標(biāo)，低低的閃點(diǎn)點(diǎn)意味著著易燃。 粘度：?jiǎn)我粭l條件下的的粘度只只是個(gè)批批量一致致性指標(biāo)標(biāo)。對(duì)于于光纜用用的油膏膏來(lái)說(shuō)，不不同溫度度下的粘粘度-剪切切力曲線線是很重重要的，它它可以從從另一面面反映油油膏的觸觸變性能能。粘度度曲線的的穩(wěn)定也也有利于于光纜制制造過(guò)程程的工藝藝控制。 氧化誘誘導(dǎo)期：抗老化化性方面面的指標(biāo)標(biāo)。 吸水時(shí)時(shí)間：吸吸水型纜纜膏吸水水速度的的指標(biāo)。 酸值：油膏含含酸性物物質(zhì)的量量化指標(biāo)標(biāo)。關(guān)于析氫氫氫損是造成成光纖衰衰減增加加的一個(gè)個(gè)危險(xiǎn)因因素。特特別是光光纖油膏膏直接與與光纖接接觸，所所以人們們對(duì)油膏膏的析氫氫非常重重視。其其實(shí)在

20、正正常情況況下，在在所有的的光纜材材料中，油油膏產(chǎn)氫氫的可能能性和量量相對(duì)來(lái)來(lái)說(shuō)都是是相當(dāng)小小的，我我們知道道，油膏膏的主要要成份是是基礎(chǔ)油油和二氧氧化硅, 他們們都是比比較惰性性的材料料。要從從正常的的油膏產(chǎn)產(chǎn)品中產(chǎn)產(chǎn)生氫分分子是不不太容易易的。如如果油膏膏生產(chǎn)過(guò)過(guò)程中原原材料和和工藝控控制不嚴(yán)嚴(yán)格，引引入了成成分不明明的化學(xué)學(xué)物質(zhì)，會(huì)會(huì)增加產(chǎn)產(chǎn)氫的可可能性。由于種種原原因，一一段時(shí)間間以來(lái)，一一提到氫氫損就聯(lián)聯(lián)想到油油膏。然然而這樣樣會(huì)使我我們忽略略一些真真正危險(xiǎn)險(xiǎn)的產(chǎn)氫氫物質(zhì)。基基本的化化學(xué)知識(shí)識(shí)告訴我我們，最最簡(jiǎn)單的的產(chǎn)生氫氫氣的方方法有兩兩種：一一是比較較活性的的金屬與與酸反應(yīng)應(yīng)（公

21、式式4），二二是兩種種有電位位差的金金屬在酸酸性環(huán)境境中，哪哪怕是弱弱酸性的的環(huán)境中中的電化化學(xué)反應(yīng)應(yīng)，如圖圖4。所以以對(duì)于氫氫損，我我們更應(yīng)應(yīng)該對(duì)光光纜中的的金屬，以以及光纜纜結(jié)構(gòu)可可能產(chǎn)生生酸性環(huán)環(huán)境的因因素加以以注意。 (4)圖4所以油膏在在其原材材料成份份清楚并并嚴(yán)格控控制的前前提下，其其產(chǎn)氫的的量和可可能性將將遠(yuǎn)遠(yuǎn)小小于光纜纜中的金金屬元件件的作用用。值得得注意的的是，油油膏如果果酸值過(guò)過(guò)大的話(huà)話(huà)，將使使金屬元元件產(chǎn)生生氫氣的的可能性性增加。金屬?gòu)?fù)合帶帶金屬?gòu)?fù)合帶帶在光纜纜原材料料成本中中占較大大的比重重。光纜纜中的金金屬?gòu)?fù)合合帶分為為鋼塑復(fù)復(fù)合帶和和鋁塑復(fù)復(fù)合帶。金金屬?gòu)?fù)合合帶由中

22、中間的金金屬帶基基和兩面面的聚合合物薄膜膜(通常為為EAAA)組成成。金屬屬?gòu)?fù)合帶帶的性能能要求主主要有以以下幾個(gè)個(gè)方面：機(jī)械性能：金屬?gòu)?fù)復(fù)合帶需需要一定定的強(qiáng)度度和延伸伸率，金金屬?gòu)?fù)合合帶的強(qiáng)強(qiáng)度主要要是由金金屬帶基基提供，而而延伸率率也是考考核的金金屬帶基基的延伸伸率。粘接性能：這有三三個(gè)方面面的含義義：一是是金屬?gòu)?fù)復(fù)合帶可可以與聚聚乙烯護(hù)護(hù)套粘合合，二是是金屬帶帶在縱包包時(shí)搭接接處需要要自粘，三三是聚合合物薄膜膜與金屬屬帶基的的粘合強(qiáng)強(qiáng)度。金金屬?gòu)?fù)合合帶的粘粘接性能能主要與與聚合物物薄膜所所用材料料的性能能有關(guān)。相容性和抗抗腐蝕性性：由于于光纜中中有油膏膏存在，金金屬?gòu)?fù)合合帶會(huì)長(zhǎng)長(zhǎng)期與油

23、油膏接觸觸，這就就需要考考慮與油油膏的相相容性。而而相容性性所觀察察的對(duì)象象是看在在油膏中中金屬帶帶基與聚聚合物薄薄膜是否否會(huì)起泡泡或分層層。抗腐腐蝕性是是指復(fù)合合帶在酸酸性或堿堿性環(huán)境境中會(huì)不不會(huì)分層層或?qū)鸾饘賻Щ斐筛g。金屬?gòu)?fù)合合帶的各各項(xiàng)性能能與其原原材料的的選用密密切相關(guān)關(guān)。比如如復(fù)合鋼鋼帶的帶帶基，通通常用鍍鍍鉻鋼帶帶，鍍鉻鉻層的特特點(diǎn)是11，在潮潮濕大氣氣中很穩(wěn)穩(wěn)定。22，在一一般酸性性環(huán)境中中很穩(wěn)定定。這是是因?yàn)榻鸾饘巽t本本身在大大氣中極極易氧化化成一層層極薄的的鈍化層層。試驗(yàn)驗(yàn)和長(zhǎng)期期的使用用證明，鍍鍍鉻鋼帶帶用在光光纜復(fù)合合帶中的的相當(dāng)穩(wěn)穩(wěn)定可靠靠的。也有光纜纜廠家采

24、采用成本本相對(duì)較較低的鍍鍍錫鋼帶帶為帶基基的復(fù)合合鋼帶。鋼鋼基鍍錫錫板在干干燥潔凈凈的大氣氣中具有有良好耐耐蝕性，但但鍍錫層層表面的的孔隙是是不可避避免的，因因此在潮潮濕大氣氣和表面面凝露或或浸水條條件下，易易形成微微電池發(fā)發(fā)生腐蝕蝕，尤其其是在酸酸性或有有微量鹽鹽份存在在的環(huán)境境中，腐腐蝕速度度相當(dāng)快快。所以以鍍錫鋼鋼帶往往往不能通通過(guò)光纜纜用金屬屬?gòu)?fù)合帶帶標(biāo)準(zhǔn)所所規(guī)定的的耐腐蝕蝕性試驗(yàn)驗(yàn)。而且且由于FFe和Sn之間間的電位位差，腐腐蝕過(guò)程程中微電電池的形形成，也也極大增增加了氫氫氣生成成的風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)。 我們用用同一廠廠家生產(chǎn)產(chǎn)的分別別采用鍍鍍鉻鋼帶帶和鍍錫錫鋼帶為為帶基的的復(fù)合帶帶，按照照YD

25、/T 7723.1-994標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)檢測(cè)其其抗腐蝕蝕等級(jí)。將將鍍鉻鋼鋼帶A和鍍錫錫鋼帶BB浸泡于于0.11moll/L鹽鹽酸中220天，結(jié)結(jié)果鍍鉻鉻鋼帶AA僅邊緣緣有少量量腐蝕，而而鍍錫鋼鋼帶B銹蝕嚴(yán)嚴(yán)重，薄薄膜完全全脫落。表3抗腐蝕等級(jí)級(jí)要求結(jié)果鍍鉻鋼帶AA78鍍錫鋼帶BB70 在在目前國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)場(chǎng)的成本本壓力下下，如樣樣品B這類(lèi)的的復(fù)合鋼鋼帶在為為數(shù)不少少的光纜纜廠中還還在采用用，甚至至包括一一些大的的光纜廠廠家。對(duì)對(duì)光纜品品質(zhì)有著著嚴(yán)格要要求的用用戶(hù)，需需要最基基本的原原材料性性能以控控制，以以確保光光纜在漫漫長(zhǎng)的使使用期內(nèi)內(nèi)的正常常運(yùn)行。 同同種材質(zhì)質(zhì)的帶基基，不同同的品牌牌之間也也有很大

26、大的質(zhì)量量差異。除除了機(jī)械械性能的的差異之之外，通通常質(zhì)量量較差的的金屬帶帶會(huì)表現(xiàn)現(xiàn)在均勻勻性差，缺缺陷較多多，在生生產(chǎn)制造造過(guò)程中中易斷裂裂。聚合物薄薄膜也有有不同的的成份，如如EAAA膜、PEE膜及PEE/EAAA復(fù)合合膜等，當(dāng)當(dāng)然也存存在著質(zhì)質(zhì)量差異異。套管管材料套管是光光纜制造造過(guò)程中中對(duì)光纖纖的第一一道機(jī)械械保護(hù)層層。按照照光纜的的設(shè)計(jì)原原則，成成纜后光光纖在運(yùn)運(yùn)行時(shí)盡盡量少受受應(yīng)力，這這就需要要選用適適當(dāng)?shù)奶滋坠懿牧狭喜⒓右砸院侠淼牡墓に嚳乜刂?，以以?duì)光纖纖加以足足夠的機(jī)機(jī)械保護(hù)護(hù)，并形形成合理理的光纖纖余長(zhǎng)。目目前通用用光纜所所采用的的套管材材料有PPBT、PP單層層，PPP/P

27、CC雙層。與與光纜中中的其它它聚合物物材料一一樣，熱熱氧老化化是可靠靠性方面面首先考考慮的因因素之一一，這也也是通過(guò)過(guò)OITT和老化化前后機(jī)機(jī)械性能能變化來(lái)來(lái)控制。所所不同的的是，套套管兩面面都與油油膏接觸觸，所以以在對(duì)套套管材料料進(jìn)行老老化性能能試驗(yàn)時(shí)時(shí)還需要要引入油油膏的因因素。另另外，光光纜接續(xù)續(xù)時(shí)套管管要在接接頭盒內(nèi)內(nèi)作盤(pán)留留，這時(shí)時(shí)套管長(zhǎng)長(zhǎng)期外于于彎曲狀狀態(tài)，受受到彎曲曲應(yīng)力。套套管在應(yīng)應(yīng)力狀況況下的老老化也有有相應(yīng)的的試驗(yàn)方方法：將將套管彎彎曲成一一定的半半徑的圈圈，再進(jìn)進(jìn)行加熱熱老化，觀觀察老化化后套管管是否會(huì)會(huì)出現(xiàn)開(kāi)開(kāi)裂。PBT由由于在聚聚合物材材料中有有較高的的彎曲模模量和優(yōu)

28、優(yōu)秀的機(jī)機(jī)械強(qiáng)度度，在工工程塑料料中相對(duì)對(duì)容易的的擠出加加工性，在在早期就就被選作作光纜套套管材料料。但在在初期，PBT有兩個(gè)不易克服的缺點(diǎn)：水解和回縮。水解：PBBT合成成過(guò)程會(huì)會(huì)在分子子鏈的端端頭留下下羧端基基 -COOOH，假假如未加加保護(hù)的的PBTT松套管管暴露在在濕熱環(huán)環(huán)境下，存存在的水水分會(huì)對(duì)對(duì)PBTT其水解解作用，結(jié)結(jié)果導(dǎo)致致分子量量下降，隨隨著分子子量下降降至一定定程度，水水解后的的PBTT樹(shù)脂主主要出現(xiàn)現(xiàn)脆化、喪喪失韌性性、以及及易于開(kāi)開(kāi)裂等。見(jiàn)見(jiàn)下圖55:圖5回縮：PBBT是高高結(jié)晶性性的聚合合物，加加工后的的二次結(jié)結(jié)晶會(huì)造造成套管管回縮，余余長(zhǎng)難于于控制。套套管的回回縮會(huì)

29、持持續(xù)到光光纜敷設(shè)設(shè)后。特特別是在在溫差較較大的地地區(qū)，架架空敷設(shè)設(shè)的光纜纜在反復(fù)復(fù)的溫度度變化過(guò)過(guò)程中充充分結(jié)晶晶，其極極大的后后收縮曾曾引起光光纜變形形，衰耗耗上升，甚甚至斷纖纖，給通通信造成成潛在的的危害。所以PBTT的生產(chǎn)產(chǎn)廠商一一直在致致力于光光纜套管管用PBBT的改改性。抗抗水解性性和回縮縮性得到到了很大大的改善善。因?yàn)闉镻BTT的改性性需要先先進(jìn)的合合成工藝藝，在國(guó)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)場(chǎng)上有多多種不同同的光纜纜套管用用PBTT，這些些材料的的質(zhì)量是是存在較較大差異異的。另外，光纜纜的結(jié)構(gòu)構(gòu)和制造造工藝也也對(duì)套管管回縮的的控制起起著至關(guān)關(guān)重要的的作用。PP/PPC雙層層套管則則從根本本上解決決

30、了水解解和回縮縮的問(wèn)題題。首先先這兩種種材料都都沒(méi)有產(chǎn)產(chǎn)生水解解的基團(tuán)團(tuán)。其次次PC是完完全非結(jié)結(jié)晶的材材料，沒(méi)沒(méi)有回縮縮產(chǎn)生。單層的PPP主要要用于較較大尺寸寸的套管管，如光光纖帶光光纜，這這需要填填充與PPP相容容的專(zhuān)用用油膏。加強(qiáng)芯 加加強(qiáng)芯是是光纜中中的主要要受力元元件，它它決定了了光纜的的拉伸性性能。加加強(qiáng)芯應(yīng)應(yīng)具有高高的楊氏氏模量，較較小的密密度，在在國(guó)內(nèi)光光纜行業(yè)業(yè)中，加加強(qiáng)芯通通常采用用高模量量鋼絲，玻玻纖增強(qiáng)強(qiáng)塑料GGRP也也越來(lái)越越多地得得到應(yīng)用用。鋼絲絲和GRRP的物物理性能能比較見(jiàn)見(jiàn)下表：表4鋼絲GRP楊氏模量（GPa）180-220045-555抗張強(qiáng)度 (MMPa)

31、1500-200001000-15000密度 (gg/cmm3)7.82.0 GRPP重量輕輕，不導(dǎo)導(dǎo)電，在在國(guó)內(nèi)主主要用于于全介質(zhì)質(zhì)光纜的的生產(chǎn)。采采用GRRP為加加強(qiáng)芯的的光纜的的成本要要高于鋼鋼絲加強(qiáng)強(qiáng)芯光纜纜，這是是因?yàn)橐灰环矫鍳GRP價(jià)價(jià)格更高高，另一一方面它它的模量量低，為為了滿(mǎn)足足同樣的的光纜機(jī)機(jī)械性能能設(shè)計(jì)要要求，采采用的GGRP的的直徑要要比鋼絲絲粗，或或需輔以以芳綸紗紗。但在在歐美，由由于全介介質(zhì)結(jié)構(gòu)構(gòu)的光纜纜重量輕輕，耐腐腐蝕，除除了可防防強(qiáng)電，防防雷的優(yōu)優(yōu)點(diǎn)，還還便于敷敷設(shè)安裝裝，其使使用的比比例要高高于國(guó)內(nèi)內(nèi)。為了滿(mǎn)足足光纜的的可靠性性，鋼絲絲的性能能要考慮慮以下幾幾

32、個(gè)方面面：機(jī)械性能：鋼絲應(yīng)應(yīng)有足夠夠高的模模量，因因?yàn)楣饫|纜的拉伸伸特性是是根據(jù)鋼鋼絲的模模量和直直徑來(lái)計(jì)計(jì)算的。一定力值FF下的光光纜應(yīng)變變 (5)E是鋼絲模模量，AA是鋼絲絲截面積積。實(shí)際際上，光光纜用的的加強(qiáng)芯芯鋼絲模模量一般般在1880-2200GGPa之之間，相相對(duì)變化化不大。有有時(shí)候，不不同的用用戶(hù)對(duì)光光纜承受受張力的的要求不不一樣。例例如，對(duì)對(duì)于管道道敷設(shè)的的光纜，標(biāo)標(biāo)準(zhǔn)要求求在短期期張力為為15000N。有有的用戶(hù)戶(hù)要求為為30000N，滿(mǎn)滿(mǎn)足這兩兩種要求求的光纜纜所用的的鋼絲的的截面積積是不一一樣的，后后者應(yīng)是是前者的的一倍。耐腐蝕性性：對(duì)于于鋼絲的的防腐蝕蝕，有三三種方式式

33、：鍍鋅鋅、磷化化和用不不銹鋼絲絲。顯然然不銹鋼鋼絲的效效果最好好，但價(jià)價(jià)格昂貴貴。鍍鋅鋅就是在在鋼絲表表面鍍一一層金屬屬鋅，磷磷化就是是對(duì)鋼絲絲進(jìn)行磷磷化處理理，在表表面形成成一層磷磷酸鹽保保護(hù)層。鍍鍍鋅鋼絲絲已較少少采用。主主要原因因在于其其產(chǎn)氫的的潛在危危險(xiǎn)：金金屬鋅和和金屬鐵鐵之間有有明顯的的電位差差，有潮潮汽的條條件下可可以在鋼鋼絲表面面形成微微電池，電電離出氫氫氣。在在酸性條條件下產(chǎn)產(chǎn)氫的速速度將大大大加快快。而磷磷化層則則沒(méi)有這這種可能能。磷化化鋼絲的的抗腐蝕蝕性能與與磷化層層配方，磷磷化工藝藝，磷化化層的厚厚度和均均勻性有有關(guān)。鋼鋼絲生產(chǎn)產(chǎn)者對(duì)這這些參數(shù)數(shù)都應(yīng)有有嚴(yán)格的的控制和和測(cè)試。另另外，鋼鋼絲最終終的抗腐腐蝕性也也應(yīng)經(jīng)過(guò)過(guò)測(cè)試。缺