光缆材料的质量评价

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1、光缆材料的质量评价（上）摘要本文介绍了光缆主要材料应具备的特性，如何评价材料的优劣，劣质材料对光缆的性能影响，以及在可靠性和寿命方面需要考虑的问题。涉及的材料包括护套材料、油膏、套管材料和金属包带等。关键词：光缆，材料，质量，可靠性前言我们知道，光纤是传输光信号的载体，它可以传送超大容量的信号，然而光纤本身是脆弱的。传输的信息量越大时，对载体的可靠性要求就越高。人们把光纤做成光缆，是对光纤的保护，光缆要适应不同的敷设环境，要能使用很多年。必须使用性能优良的材料，才能保证在使用期内对光纤的保护。光缆的基本设计原则是：1，提供适度的机械保护。2，保证光缆适

2、应长期恶劣的环境条件，热，氧，紫外线，化学物质等。3，保证成缆后光纤在运行时尽量少受应力，通常成缆光纤的长期残余应力不超过筛选张力的20%至25%。4，光缆应易于施工，敷设和维护，具有较小的摩擦系数，易于开缆，接续简便。[1]光缆的性能我们可以从两个大的方面来考虑，一是使用性能，二是可靠性。作为使用性能，包括光学特性、机械性能、环境性能等；而可靠性则是基于对长期寿命的考虑。除了合理的光缆生产工艺和结构，材料性能的影响是很关键的，特别对于光缆的可靠性是至关重要的。因此对于光缆材料的选择，需要从多方面来平衡：机械强度是否对光纤形成足够的保护；在各种气候条件

3、下性能的下降速度如何；是不是在生产加工时具有可操作性；合理的成本；对环境的影响。在光缆发展过程中，沿用了一些电缆用的材料，如聚乙烯护套，油膏，金属复合带等。针对光缆的特殊性，这些材料或多或少都做了改性。在光缆得以广泛应用的这20年中，材料也是在不断地发展变化。最近一段时间，国际和国内光缆市场急剧变化，价格不断下降。由此光缆制造的成本压力也不断增加。在过去，光纤在光缆的成本中占主导地位，通常占到70％，随着光纤价格的下降，其它材料的成本比重越来越大。在光缆市场上，不同价格的光缆的成本存在着差别，那么所用材料也可能有所不同。有些光缆产品，虽然可以通过光缆的

4、出厂验收，但其所用原材料的品质上存在缺陷，会对光缆的可靠性带来潜在的问题。光缆的使用者，希望了解如何去识别材料的差异。本文将通过对光缆材料的一些重要性能指标的分析，来说明材料的质量差别如何来区分，一种材料的质量好，它应该好在什么地方，会对提高光缆性能和可靠性起哪些作用。对于质量差的材料应该注意些什么指标，差的地方会对光缆性能和可靠性造成什么影响。高分子材料使用寿命的预测从重量和占的体积来看，光缆中的大部分材料是高分子材料，高分子材料的使用寿命通常使用阿仑尼乌斯定理来预测[2]：(1)其中k是高聚物反应速率(降解)，A是常数，E是活化能，R是气体常数，T

5、是绝对温度。将公式1对时间积分，可得到(2)公式2的左边代表在t时间内发生的反应或分子降解的数量。如果分子降解数目达到临界值Mc，高聚物就会失效。达到临界值Mc所需的时间Tc被定义为高聚物的使用寿命。(3)从上式可以看出，高分子材料的使用寿命主要取决于材料的活性和使用环境。护套材料光缆的护套直接与外界环境相接触，护套材料的选择需要考虑多方面的因素。聚乙烯分子结构为，-[CH2-CH2]n-。它具有相对密度小，化学稳定性好、耐水、介电常数小，电绝缘性能好等特点。简单的分子结构使其具有良好的化学稳定性，加之具有合理的成本，从上世纪40年代起，聚乙烯就广泛地

6、用于通信电缆护套材料。电信与线缆工艺的不断发展对护套材料的改进提出新的要求。而聚乙烯制造工艺的不断进步，包括催化剂和反应过程的技术进步，使得聚乙烯护套材料的性能能够满足这些新的需求。线缆行业使用的聚乙烯护套料主要有：LLDPE，MDPE，HDPE。其特性比较见图1、2图2从以上各项特性可见，MDPE和HDPE具有较高的硬度、杨氏模量，较低的热变形、磨耗、透水率、热回缩和摩擦系数。早期的HDPE护套料有回缩大，耐环境应力差，加工性能差等缺点。MDPE护套料则是结合了LLDPE和HDPE的优点，专为光缆开发的护套材料，具有更好的综合性能。近年来随着材料技术

7、的发展，HDPE护套料的上述缺点也得到了很大的改进。因此，它们都是适于制造光缆护套的材料。LLDPE由于一些性能上的弱点，在光缆生产中较少采用。聚乙烯光缆护套材料的要求•加工性：聚乙烯应具有优秀的流变性能。适于不同的缆径，能达到一定的挤出速度。挤出后有良好的表面，不会因为材料不稳定的流变性而产生差的表面效果，如皱纹，竹节，起泡等。为了适应大规模生产，作为光缆的护套材料的批量间性能的稳定性也是至关重要的。因为批量之间的不稳定性而频繁调整挤出工艺势必会影响光缆的最终性能。这里我们对比了分别采用聚合法和共混法生产的两种不同牌号的MDPE的熔体指数的批量分布，

8、可以明显地看出：这两种护套料的批量稳定性水平有很大的差异，A材料在光缆的生产制造过程中挤出参数