CC BY
29
Коган В.Е.1, Шахпаронова Т.С.2
'Доктор химических наук, профессор, 2кандидат химических наук, доцент, Национальный минерально-сырьевой университет
«Г орный»
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ОПТИЧЕСКОГО ВОЛОКНА
Аннотация
В статье рассмотрен способ получения оптического волокна с рефракционной отражающей оболочкой, формирующейся в процессе вытяжки из однофильерного сосуда в результате взаимодействия расплава стекла с материалом фильеры. Способ характеризуется упрощением технологии получения и возможностью получения оптических волокон из стекол любого состава. Способ прост для освоения и не требует строительства новых технологических линий.
Ключевые слова: оптическое волокно, рефракционная отражающая оболочка, метод двойного тигля, однофильерный сосуд.
Kogan V.E.1, Shakhparonova T.S.2
'Doctor of Chemical Sciences, professor, 2PhD in Chemistry, associate professor, National Mineral Resources University (University of
Mines)
METHOD OF RECEIVING OF OPTICAL FIBER
Abstract
In the paper the method of receiving of optical fiber with the refraction reflecting envelope which is forming in the course of an extract from mono die vessel as a result of interaction of melt of glass with a material dies is considered. The method is characterized by simplification of technology of receiving and possibility of receiving optical fibers from glasses of any composition. The method is simple for development and doesn't demand construction of new technological lines.
Keywords: optical fiber, refraction reflecting envelope, method of the double crucible, mono die vessel.
Из всех известных способов получения оптического волокна технологически наиболее простым является метод двойного тигля [1; 2]. Однако данная простота является относительной. Разработанный нами способ получения оптического волокна характеризуется упрощением технологического процесса получения, что связано, в первую очередь, с использованием однофильерного сосуда, что ранее никем не применялось. Способ позволяет получать оптические волокна с рефракционной отражающей оболочкой, формирующейся в процессе вытяжки в результате взаимодействия расплава стекла с фильерой, выполненной из материала с низкой химической устойчивостью к расплаву стекла. По данному способу могут быть получены оптические волокна из стекол любого состава.
Результаты, достигаемые с использованием рассматриваемого способа, наглядно видны из приводимых ниже примеров.
1. Получение оптических волокон из неодим - иттрий - ультрафосфатных стекол, предназначенных для использования в волоконных лазерах.
Неодим - иттрий - ультрафосфатное стекло загружали в однофильерный сосуд с фильерой из кварцевого стекла. Длина фильеры составляла 0,8 см, а внутренний диаметр - 0,4 см. Фильерный сосуд помещали в печь, у которой в зоне вытяжки температура составляла 1230 - 1260 °C. Вытяжку осуществляли на приемный барабан с длиной поверхности 2,6 м, вращающийся со скоростью 40 - 50 об/мин. Так было вытянуто более 10 км стеклянного оптического волокна, диаметр которого составлял 41 ± 1 мкм. В результате низкой химической устойчивости кварца по отношению к расплаву неодим - иттрий - ультрафосфатного стекла происходила его диффузия в поверхностный слой волокна, что обеспечивало наличие рефракционной отражающей оболочки толщиной 3 ± 1 мкм. Диаметр световедущей жилы - 38 ±
± 1 мкм. Числовая апертура волокна при использовании лазерного излучения с длиной волны 0,63 мкм составляла 0,25 ± 0,05. Показатель преломления отражающей оболочки 1,53, а световедущей жилы - 1,55.
Следует отметить, что рассматриваемый способ позволяет легко регулировать соотношение размеров рефракционной отражающей оболочки и световедущей жилы. Так, для увеличения толщины рефракционной отражающей оболочки возможно как увеличение длины фильеры, так и понижение скорости вытяжки.
2. Получение оптических волокон из галогенидсодержащего свинцовосиликатного стекла (оксигалогенидное стекло), предназначенных для использования в высокоапертурных волоконно-оптических элементах, работающих в видимой и ближней ИК-области спектра.
Галогенидсодержащее свинцовосиликатное стекло загружали в однофильерный сосуд с фильерой из кварцевого стекла. Длина фильеры составляла 1,2 см, а внутренний диаметр 0,4 см. Фильерный сосуд помещали в печь, у которой в зоне вытяжки температура составляла 560 - 600 °C. Вытяжку осуществляли на приемный барабан с длиной поверхности 2,6 м, вращающийся со скоростью 30 - 35 об/мин. Так было вытянуто более 10 км стеклянного оптического волокна, диаметр которого составлял 35 ± 1 мкм. В результате низкой химической устойчивости кварца по отношению к расплаву оксигалогенидного стекла происходила его диффузия в поверхностный слой волокна, что обеспечивало получение рефракционной отражающей оболочки толщиной 3 ± 1 мкм. Диаметр световедущей жилы - 38 ± 1 мкм. Числовая апертура волокна при использовании лазерного излучения с длиной волны 0,63 мкм составляла 1,01 ± 0,05. Показатель преломления на наружной поверхности волокна был 1,58 и плавно возрастал до 1,88 к световедущей жиле.
3. Получение оптических волокон из фторцирконатного стекла (галогенидное стекло), предназначенных для использования в волоконно-оптических элементах, работающих в широком диапазоне спектра (от ближнего УФ до среднего ИК).
Фторцирконатное стекло загружали в однофильерный сосуд с фильерой из кварцевого стекла. Длина фильеры составляла 0,6 см, а внутренний диаметр 0,4 см. Фильерный сосуд помещали в печь, у которой в зоне вытяжки температура составляла 880 - 900 °C. Вытяжку осуществляли на приемный барабан с длиной поверхности 2,6 м, вращающийся со скоростью 55 - 60 об/мин. Так было вытянуто более 10 км стеклянного оптического волокна, диаметр которого составлял 38 ±1 мкм. В результате низкой химической устойчивости кварца по отношению к расплаву галогенидного стекла происходила его диффузия в поверхностный слой волокна, что обеспечивало получение рефракционной отражающей оболочки толщиной 4 ± 1 мкм. Диаметр световедущей жилы - 34 ± 1 мкм. Числовая апертура волокна при использовании лазерного излучения с длиной волны 0,63 мкм составляла 0,25 ± 0,05. Показатель преломления на наружной поверхности волокна был 1,51 и плавно возрастал до 1,53 к световедущей жиле.
4. Получение оптических волокон из свинцовосиликатного оптического стекла марки ТФ 5, предназначенных для волоконно-оптических элементов видимого и ближнего ИК-диапазона спектра.
Стекло ТФ 5 загружали в однофильерный сосуд с фильерой из монокристалла фторида лития. Длина фильеры составляла 0,7 см, а внутренний диаметр 0,2 см. Фильерный сосуд помещали в печь, у которой в зоне вытяжки температура составляла 760 -810 °C. Вытяжку осуществляли на приемный барабан с длиной поверхности 2,6 м, вращающийся со скоростью 70 - 75 об/мин. Так было вытянуто более 10 км стеклянного оптического волокна, диаметр которого составлял 20 ±1 мкм. В результате низкой химической устойчивости монокристалла фторида лития по отношению к расплаву стекла ТФ 5 происходила его диффузия в поверхностный слой волокна, что обеспечивало получение рефракционной отражающей оболочки толщиной 3 ± 35
35
± 1 мкм. Диаметр световедущей жилы - 17 ± 1 мкм. Числовая апертура волокна при использовании лазерного излучения с длиной волны 0,63 мкм составляла 0,98 ± 0,05. Показатель преломления на наружной поверхности волокна был 1,45 и плавно возрастал до 1,75 к световедущей жиле.
5. Получение оптических волокон из силикатного оптического стекла марки К 8, предназначенных для узкоапертурных волоконно-оптических элементов видимого и ближнего ИК-диапазона спектра.
Стекло К 8 загружали в однофильерный сосуд с фильерой из монокристалла фторида бария. Длина фильеры составляла 0,8 см, а внутренний диаметр 0,3 см. Фильерный сосуд помещали в печь, у которой в зоне вытяжки температура составляла 1000 - 1100 °C. Вытяжку осуществляли на приемный барабан с длиной поверхности 2,6 м, вращающийся со скоростью 65 - 70 об/мин. Так было вытянуто более 10 км стеклянного оптического волокна, диаметр которого составлял 27 ± 1 мкм. В результате низкой химической устойчивости монокристалла фторида бария по отношению к расплаву стекла К 8 происходила его диффузия в поверхностный слой волокна, что обеспечивало получение рефракционной отражающей оболочки толщиной 3 ± 1 мкм. Диаметр световедущей жилы - 24 ± 1 мкм. Числовая апертура волокна при использовании лазерного излучения с длиной волны 0,63 мкм составляла 0,24 ± 0,05. Показатель преломления на наружной поверхности волокна был 1,49 и плавно возрастал до 1,51 к световедущей жиле.
Разработанный нами способ прост для освоения и не требует строительства новых технологических линий.
Литература
1. Волоконная оптика в авиационной и ракетной технике / Ю.В. Рождественский, В.Б. Вейнберг, Д.К. Сатаров; Под ред. В.Б. Вейнберга. - М.: Машиностроение, 1977. - 167 с.
2. Унгер Х.-Г. Планарные волоконные оптические волноводы. - М.: Мир, 1980. - 656 с.
Абдуллин МИ.1, Басыров А.А.2, Николаев С.Н.3, Гадеев А.С.4, Николаев А.В.5
'Доктор химических наук, 2,3,4аспирант Башкирский государственный университет,
РЕОЛОГИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСИТКИ ПОЛИПРОПИЛЕНА И ПОЛИЭТИЛЕНА, НАПОЛНЕННЫХ PRINTEX XE-
2B
Аннотация
Определены реологические характеристики смесей полиэтилена и полипропилена с техническим углеродом марки PRINTEX XE-2B, которые могут быть использованы для выбора метода и определения оптимальных условий его переработки.
Ключевые слова: полиэтилен, полипропилен, PRINTEX XE-2B.
Abdullin MI.1, Basyrov A.A.2, Nikolaev S.N.3, Gadeev AS.4, Nikolaev A.V.5
*Dr of chemical Sciences, 2 postgraduate student Bashkir State University RHEOLOGICAL CHARACTERISITC OF POLYPROPYLENE AND POLYETHYLENE FILLED PRINTEX XE-2B
Abstract
Defined rheological characteristics of blends of poly-ethylene and polypropylene with technical carbon brand PRINTEX XE-2B which can be used to select the method and determination of optimal conditions of its processing.
Keywords: polyethylene, polypropylene, PRINTEX XE-2B.
Электропроводящие полимерные материалы за последнее время получили широкое распространение в различных областях промышленности. Это произошло благодаря сочетанию нужного комплекса их свойств, доступности и сравнительно низкой стоимости. В настоящее время возрастает спрос на электропроводящие материалы, применяемые в качестве различного рода нагревательных элементов, антистатических покрытий, электродных схем. Постоянно увеличивающийся ассортимент изделий создает проблему перерабатываемости таких полимерных материалов классическими методами переработки полимеров.
Перспективным наполнителем для токопроводящих наполненных полимеров является наноразмерный технический углерод марки Printex XE-2B. Цепочечная структура данного наполнителя открывает широкие возможности его использования в угленаполненных полимерных композициях. Однако, реологические свойства и перерабатываемость полимеров, наполненных маркой Printex XE-2B, практически не изучены.
Целью данной работы являлось получение угленаполненных полимерных материалов на основе полипропилена и полиэтилена, а также изучение их реологических свойств
ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ
Исходные вещества и реактивы: полипропилен марки 01270, полиэтилен марки 2287, технический углерод (ТУ) марки Printex-XE-2B.
Композиции на основе полиэтилена и полипропилена готовили путем смешения в металлическом цилиндре в течение 5мин при скорости перемешивания 440 мин-1. Получаемые порошкообразные композиции гранулировали на лабораторном одношнековом экструдере при температуре 190-220°С с последующим дроблением экструдата. Характеристики шнека экструдера: D/L=15 см, глубиной витка 16,5 мм , ширина гребня 20 мм.
Реологические свойства полимеров изучали методом капиллярной вискозиметрии на приборе ИИРТ в интервале температур 150-2200С при нагрузке 49Н. Показатель текучести расплава ПТР (г/10мин) вычисляли по формуле [1, 2]:
<500-m ё
П7Рде=п1 - масса расчетного отрезка экструдированного полимера, г; t - время истечения полимера, с.
ОБСУЖДЕНИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ.
Введение наполнителей в состав полимеров изменяет весь комплекс их технологических и физико-механических свойств. Для оценки влияния наполнителя на реологические свойства полипропилена использовали метод капиллярной вискозиметрии, и в качестве критерия оценки принимали показатель текучести расплава (ПТР). Установлено, что введение технического углерода марки «Printex XE-2B» в состав полипропилена и полиэтилена уменьшает их текучесть (рис. 1). 36
36
