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目前光固化速率最快的UV涂料
发布时间：
2025-01-10 17:02
在一个装满水的木桶上钻一个小孔，然后用灯从桶的上方照射水面。接下来，令人惊奇的一幕发生了：随着水流从孔中流出，光线也呈现出弯曲的轨迹，似乎光线被水流所“俘获”了。
这种看似违反直觉的现象引发了一个问题：光不是应该直线传播的吗？然而，科学为我们提供了答案。这种现象背后的原理是光的全反射效应。当光线从高密度介质（如水）射向低密度介质（如空气）时，如果入射角大于某一角度时，光线将不会折射进入低密度介质，而是全部反射回高密度介质中。因此，光线沿着弯曲的水流路径传播，给人一种光在水流中弯曲前进的错觉。
后来人们造出一种透明度很高、粗细像头发丝一样的玻璃丝：玻璃纤维，当光线以合适的角度射入玻璃纤维时，光就沿着弯弯曲曲的玻璃纤维前进。由于这种纤维能够用来传输光线，所以称它为光导纤维。
光纤有石英玻璃光纤和塑料光纤两种，石英玻璃光纤是由纯度特别高的石英玻璃（主要成分为SiO2）制成，透光性能优异，折射率较小，衰减低，信号传输距离远，传输速率快，可以应用于长距离、高速、大容量的通信、广播、数据传输等领域。但存在加工成本较高，质量控制要求严格，且材质较脆，容易折断且修复困难的缺陷。与石英玻璃光纤形成鲜明对比的是塑料光纤，它由高分子聚合物材料制成，具有柔软性，易于加工和连接。塑料光纤的衰减较大，传输速率较慢，因此更适合短距离通信、传感应用、工业自动化控制以及家用电器等场合。因此在光纤通信中，石英光纤占绝对优势地位。
石英光纤一般由五层结构组成，中心是由高折射率的石英组成纤芯，再与低折射率石英组成直径约125微米的石英裸纤；外面涂覆一层软涂层，再涂一层硬涂层，最后涂覆一层着色油墨。这种层次分明的结构设计，使得石英光纤能够在各种环境条件下稳定工作，同时保证了信号的高速、长距离传输。
石英光纤的制作过程是一项精密而复杂的工艺。首先经过特殊掺杂的预制石英棒，在高达2000℃的高温石墨炉中进行熔融。 随后熔融后的石英材料被拉丝成纤，形成纤细的裸纤。然而这些裸纤虽然性能卓越，但也极其脆弱，容易在外界环境的作用下折断。它们可能会遭受刮伤、灰尘附着、吸附潮气甚至氧化，这些因素都可能直接影响光信号的传输质量。因此对裸纤进行涂装保护是至关重要的一步。
涂装过程在裸纤拉出后立即开始。裸纤首先降温至150℃以下，然后以垂直的方式穿过UV涂料液槽，采用浸涂工艺，均匀涂覆上UV光纤涂料。这一涂料不仅能够提供保护，还能增强光纤的耐久性。
光纤生产采用的双层涂覆工艺，由内层软涂料和外层硬涂料组成，以确保光纤的传输性能和机械强度。内层软涂料具有较低的玻璃化转变温度（Tg），在-60℃至100℃的温度范围内展现出高柔韧性和低模量，同时具备抗氧化和抗水解特性，以及较高的折射率，确保光信号在传输过程中能够实现全反射，减少损失。
外层硬涂料则具有较高的Tg和模量，提供足够的机械强度和良好的耐老化性能，对酸、碱、溶剂和盐水等物质具有较强的耐抗性，保护光纤免受外界环境的侵蚀。
早期的光纤涂料多为溶剂型和热固化型，这些工艺限制了光纤生产的效率。随着光固化工艺的引入，固化速率显著提升，极大地提高了光纤的生产效率。20世纪80年代，光纤的生产速度已超过100米/分钟。进入现代，新的低聚物和光引发剂的开发，结合光固化过程中的惰性气体保护，使得涂装速率最高可达2500至3000米/分钟，是目前光固化速率最快的光固化材料。这一技术的突破，不仅提升了生产效率，也为光纤通信的快速发展提供了坚实的基础。
光纤涂料的存在使得光纤能够在长距离、复杂环境下工作的同时还保持长期稳定性能及信号质量低损耗。光纤涂料对光纤整体性能表现的重要性，可以这么说：没有优质的光纤涂料，就没有优质的光纤网络，从而也就没有当今高速互联网的存在。
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