基于硅脂密封胶对光纤防雨的设计与研究

基于硅脂密封胶对光纤防雨的设计与研究

马学民、赵鹤、李卫东、张兰云、程祥学

网河南省电力公司周口 供电公司 河南省周口市 461300

摘要：光缆是光纤通信系统的重要组成部分，是电网运行保护、信息采集的重要通道，所以光缆通道的正常运行对于电网的安全运行至关重要。通信用OPGW光缆进入变电站电缆沟入地时要有护管保护，光缆与护管间有一定的缝隙。现行办法是光缆穿入塑料护管，塑料护管再穿入钢护管；在钢护管端口填塞防火泥，并加装对开式防雨帽，盖住钢护管端口进行密封。但是由于热涨冷缩、风化水浸等因素反复作用，久而久之防火泥会逐渐散碎下坠失效，加上现用的防雨帽密封效果不好，这两种原因导致夏季管口进水，冬季结冰造成光缆被挤压损坏，冬季冷凝水侵入也会结冰造成光缆被挤压受损，从而对通信光缆造成了安全隐患。因此本文就上述论点对基于硅脂密封胶对光纤防雨的设计与研究进行分析。

关键词：硅脂密封胶；光纤防雨；设计与研究

引言

通常,光纤中采取的防水措施有两种,一种是采用充气维护系统,另一种是填充密封胶。第二种办法,除了采用铝一塑复合护层外,很重要的一点是研制适合于松套光纤和成缆使用的密封胶,通过填充密封胶来防止沿光纤的纵向渗水,防止水气对光纤的侵袭。这种办法对整个系统来说所增费用不大,获得了广泛使用。第一种办法可以保证光纤始终处于干燥空气环境之中,使之不受水气侵袭,但是整套充气维护系统相当复杂,设备昂贵。除了在路由中已装置了这种充气维护系统的之外,对光纤来说,一般都不采用这种办法。另外,亦可以从光纤本身来想些办法,提高光纤的抗水气侵袭能力。

1.目前现状

目前国外己使用的光纤用密封胶,有石油胶系列、硅脂系列、全合成型系列等。这些胶各有优缺点,石油胶系列的最大优点是价廉,但是填充这种密封胶的光纤中选用的材料往往要注意是否与此类胶相容,且滴点通常较低。硅脂系列的优点是高低温性能较好,适用范围较宽,一般来说不存在相容性问题。对两根国外.样品(一根是美国ITT的骨架型,另一根是美国ATT的钢丝外恺装份形)中的密封胶进行分析,确认是一种石油胶。

上海新沪玻璃厂进口的用于松套尤纤填充的密封胶声称是硅脂系列。国内数年前为光纤研制过防水密封胶,是一种石油胶,加热(温度不太高)即融,室温下呈固体状。前几年,中曾用

橡胶裂解产物作为气密用填充胶。这种胶是一种相当粘稠的胶状物,对高气密要求的来说,这是一种可选择的密封胶。但是,对气密要求不高的普通防水,就不必选用这种胶。因为在这种粘稠物中光纤活动余地很小,因此填充这种密封胶的光纤的性能易受不良影响。为了能及时拿出适合于松套光纤防水填充和防水填充用的密封胶,我们研制了硅脂密封胶,并仿造过上述两种国外样品中的石油胶。该石油胶虽然在工艺性和密封性等方面有很大优势,但是怀疑其与现用材料存在相容性间题而未受到重视、未作进一步研究。下面介绍硅脂密封胶的研制情况。经过一系列配方和工艺试验,及时获得了适合于松套光纤填充和填充用的硅脂密封胶。

经过改进,又大大提高了这种胶的稳定性。根据需要可以在适当范围内调节胶的稠度(用针入度表示),又可获得较高的滴点温度,基本上满足了松套光纤和的防水要求。至今骨架型和五个工程项目的单模或多模光纤绞合型中已使用该密封胶,取得了满意的结果。

2理论和配制工艺

硅脂密封胶的基本材料之一是白碳黑(S、O:)。S:O:表面有经基基团,在液体介质中可通过氢键形成网状结构(如图l所示),这就具备了形成凝胶的能力。当它在某些液体介质里适当分散时就可构成凝胶状的网状体,成为可用于光纤的防水密封胶。若Sp:表面遇到水、乙醇等带氢键的物质时,其表面的经基团就被这些物质占有(如图2所示)从而丧失了形成网状结构的能力,不再能构成可用的凝胶体。若S:O:在液体介质中分散不当,则只能形成一种分散的S*O:小聚集体,体系不具备凝胶的特征。

图1-2

另外,S;O:充分分散于适当的液体介质中,形成凝胶体后,若继续受到过度的剪切力作用,则会使通过S,O:表面轻基团形成的网状结构遭到破坏,体系会部分甚至全部丧失凝胶的特性,不再具有密封防水的能力。一般来说,5102表面积越大,其形成网络的能力越强,然而其吸水的能力亦越强,这样反而会破坏网络的形成,故必须要选用表面积大而适中的白碳黑,才能制得满意的产品。考虑到上述种种情况,配制密封胶时须适当加热和高速搅拌,这样既保证白碳黑的高度分散,又不至于破坏已形成的网状结构,得到呈凝胶状的产物。我们选用硅油为液体介质。以硅油重量计算的白碳黑用量为5一8%。

为提高体系的稳定性,还加了些稳定剂三、硅脂密封胶的性能硅脂密封胶是一种凝胶体,在无应力状态下能停留在垂直板上,但是一旦加剪切力就会变稀。该胶的滴点(GB270)大于180℃。但正如上节所述,若配制不当,体系几乎不具有凝胶的特性,胶的滴点变得很低。这种情况在研制过程的早期常常出现(表1)。这一阶段试制的胶亦有令人满意的(表2)。这说明配制工艺对胶性能的影响很大。

表1早期研制的不良密封胶测试结果

表l和表2中测试报告编号相同而样品号不同的是同一时期试制的不同批号的样品,其测试结果相当悬殊。后来经过改进和工艺条件的严格控制,使得产品的稳定性大大提高，制得的硅脂密封胶的滴点已达到国外报道水平硅脂密封胶通过一定的机械装置才能填充到松套光纤和中去。胶在填充过程中若受到某种程度的剪切力作用,则会变稀。

表2早期研制的优良密封胶侧试结果

这种情况,一方面使得填胶工艺较为容易,另一方面使得胶的滴点降低。试制中发现,只要掌握好配胶工艺和填充工艺,硅脂密封胶通过填充装置后引起的滴点降低程度还是可以接受的,能够保证充胶松套光纤和通过滴流试验。从填充硅脂密封胶的松套光纤和中取下填充的胶,测定其滴点,其结果(见表充分说明了这一点,取下物的滴点远远高;滴流温度—50℃。在室温得的硅脂密封胶的针入度大于3001/10~。

该胶在室温下的针入度较大,允许在室温下将其填充到松套光纤和中,填充工艺较为筒单。该胶在30℃下,认外观上看不到有明显变化,限于条件未测定其低温下的针入度,但测过填充该胶的光纤和的低温性能,表明该胶的低温特性是卓越的,详见下节叙述。亦可见硅脂类具有很好的低温特性。

图3中的两条曲线分别为按AsTMDZ打测得的硅脂胶和石油胶不同温度下的针入度,表明硅脂胶在一35~+80℃是稳定的。硅脂密封胶的分油量小于4%(表3),置于80℃烘箱中一周,未见油析出。在通常的贮存和运输过程中亦不见油析出。

图3针入度与温度的关系曲线

3.结语

硅脂密封胶的制备技术及其在松套光纤、骨架型和绞合型中的填充技术。填充硅脂密封胶的松套光纤和,无论在光学性能、机械物理性能,还是在低温性能方面均与不填充的差不多,但具有防水防潮能力,延长了使用寿命。硅脂密封胶是一种适合于光纤和用的防水密封胶。但是,硅脂密封胶的成本较高,使推广应用受到一定影响。为此,今后的课题应开发廉价的防水密封胶。

参考文献:

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