光纤光缆制造工艺及设备(16)

4)水解聚合反应

2Si(OR)42O(OR)6-2X+2R（OH） （5-2-26） 在上述反应中应注意以下几个问题：

①全水解反应是水解反应速度太快而发生的，它并不是我们所期望的，因为Si(OH)4是一种沉淀物；

②聚合反应仅发生在反应的初期阶段，而脱水聚合反应只要在硅的化合物上存在OR根就会连续的进行，从而形成整体的硅氧网络。

③水解和聚合反应几乎是同时进行的，难以把他们分开研究

④当有酸碱催化剂存在时，水解反应一般被认为是以下面两种形式进行的：

++亲电子反应：(RO)3Si(OR)+H33Si(OH)+H+HOR （5-2-27）

++H+H23O （5-2-28）

-- 亲质子反应：(RO)3Si(OR)+OH3Si(OH)+OR（5-2-29）

-- OR+H2（5-2-30）

水解反应机理

18尤其是硅醇乙酯水解机理为同位素HOH所致。水中的氧原子与硅原子进行亲核反应：

18(RO)3SiOR+H3(OR)+ROH （5-2-31）

在这一反应过程中，溶剂的活化效应、极性极短和多活泼质子的获取性等因素对水解过程有非常重要的影响，而且在不同的介质中反应机理也有所差别。在酸催化条件下，主要是H3O对OR基团的亲电取代反应，水解速度快但随着水解反应的进行醇盐水解活性因为其分子上-OR基团的减少而下降，很难生成Si（OH）4。其缩聚反应在水解前，?即Si（OH）4完全转变为Si（OH）4前已开始，因而缩聚反应的交联程度低，易形成一维的链状结构。在碱的催

-化条件下，水解反应主要是OH对-OR基团的亲核取代反应，水解速度较酸催化的慢，但醇

盐水解活性随分子上-OR基团减少而增大，所以4个-OR基团很容易转变为-OH基团，即容易生成Si（OH）4进一步缩聚时便生成高交联度的三维网络结构。水解反应是可逆反应，如果在反应时排除掉水和醇的共沸物，则可以阻止逆反应的进行。如果溶剂的烷基不同于醇盐的烷基，则会产生转移酯化反应：

R（OH）+Si（OR）OR）（+ROH （5-2-32） 4 3OR）

（4）干燥阶段：

一般放在敞开容器内，80~110°C温度下进行，在此阶段除去大部分的溶胶和物

23理吸附水，所获得的干凝胶具有600~900m/g比表面积，宏观密度为1.2~1.6g/cm

（5）热处理阶段：

在此阶段除去化学结合的OR.OH根等部分重金属杂质。此时，升温速度，保温温度，保温时间和气氛等参数都影响最终产品的性能。

由于干胶内包含有大量的孔隙，具有大的比表面积，并含有大量的OH和OR，因此在干胶进一步热处理过程中所采用的程序对于降低光纤内OH含量和避免玻璃产品在加温时是非常关键的。

首先他们发现在300~500°C温度范围存在着有机杂质的氧化反应，所以，在此阶段，如采用保温并加上充分的氧气气氛，可使有机杂质氧化分解为气体产物逸出体外，随后在500°C~1000°C间，OH-根凝聚成水分挥发掉，并在1100°C时气孔开始缩小。他们认为此时He气氛中加热比较合理。因为He在玻璃内有最大扩散率，利于把玻璃内的气泡带走。但是，当用单纯的He气氛处理和烧结时，最终玻璃内的OH含量最高甚至大于5000ppm，尽量采用较慢的升温速度有利于降低OH根的含量，但仅仅是量的变化，即使加上其他合理的措施，最终玻璃内的OH含量仍保持在600ppm。在这种情况下,得不到低损耗的玻璃预制棒。因此后来采用了Cl2处理技术，降低OH含量，与Cl2硅氧网络内OH能发生以下反应：

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