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光纤光缆制造工艺及设备(4)

来源:网络收集 时间:2020-11-14 下载这篇文档 手机版
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要来源于SiHCl3和其他含氢化合物,而且大多有极性,趋向于形成化学键,容易被吸附剂所吸收。而SiCl4是偶极矩为零的非极性分子,有着不能或者很少形成化学键的稳定电子结构,如图5-1-4,不易被吸附剂吸附,因此,利用被提纯物质和杂质的化学键极性的不同,选择适当的吸附剂,有效地选择性地进行吸附分离,可以达到进一步提纯极性杂质的目的。

精馏是蒸馏方法之一,主要用于分离液体混合物,以便得到纯度很高的单一液体物质。精馏塔由多层塔板和蒸馏釜构成,蒸馏得到的产品可分为塔顶馏出液(SiCl4液体)和蒸馏釜殘液(含金属杂质物质)二种,SiCl4馏出液由塔顶蒸汽凝结得到,为使其纯度更高,将其再回流入塔内,并与从蒸馏釜连续上升的蒸汽在各层塔板上或填料表面密切接触,不断地进行部分汽化与凝缩,这一过程相当于对SiCl4液体进行了多次简单的蒸馏,可进一步提高SiCl4的分离纯度。

吸附剂的种类及选择:

吸附剂是指对气体或溶质发生吸附现象的固体物质。在应用上要求具有巨大的吸附表

面,同时对某些物质必须具有选择性的吸附能力。一般为多孔性的固体颗粒或粉末。常用的吸附剂有活性炭、硅氧胶、活性氧化铝和分子筛等。在光纤原料提纯工艺中使用的吸附剂有

-+两种:活性氧化铝吸附柱和活性硅胶,利用活性氧化铝和活性硅胶吸附柱完成对OH、H等

离子的吸附。

在四级精馏工艺中再加一级简单的蒸馏工艺并采用四级活性氧化铝吸附剂和一级活性

硅胶吸附剂作为吸附柱。这就构成了所谓的“精馏-吸附-精馏”综合提纯工艺。采用这种提纯工艺可使SiCl4纯度达到很高的水平,金属杂质含量可降低到5ppb左右,含氢化物SiHCl3的含量可降低到<0.2ppm。

5.1.3.SiO2光纤用辅助原料及纯度要求

在制备SiO2光纤时,除需要SiCl4卤化物试剂外,还需要一些高纯度的掺杂剂和某些有

助反应的辅助试剂或气体。

在沉积包层时,需掺入少量的低折射率的掺杂剂。如B2O3,F,SiF4等;在沉积芯层时,需要掺杂少量的高折射率的掺杂剂,如GeO2、P2O5、TiO2、ZrO2、Al2O3等。

如采用四氯化锗与纯氧气反应得到高掺杂物质GeO2,而利用氟里昂与SiCl4加纯O2反应

得到低掺杂物质SiF4等。

作为载气使用的辅助气体---纯Ar或O2。氧气是携带化学试剂进入石英反应管的载流

气体,同时,也是气相沉积(如MCVD)法中参加高温氧化反应的反应气体。它的纯度对光纤的衰减影响很大,一般要求它含水(H2O)的露点在-70℃~-83℃,含H2O量<1ppm;其它氢化物含量<0.2ppm。氩气(Ar)有时也被用来作为载送气体,对它的纯度要求与氧气相同。

为除去沉积在石英玻璃中的气泡用的除泡剂---氦气He。氦气有时被用来消除沉积玻

璃中的气泡和提高沉积效率,对它的纯度要求与纯氧气相同。

在光纤制造过程中起脱水作用的干燥剂-SOCl2或Cl2。干燥试剂或干燥气体等在沉积过

程中或熔缩成棒过程中起脱水作用,对它们的纯度要求与氧气相同,这样才能避免对沉积玻璃的污染。

光纤用石英包皮管技术要求

石英包皮管质量的好坏,对光纤性能的影响很大,例如,用MCVD法和PCVD法制备光纤,都要求质量好的石英包皮管,用VAD法制作的棒上,有时也加质量好的外套石英管,然后再拉丝。这些石英包皮管均与沉积的芯层和或内包层玻璃熔为一整体,拉丝后成为光纤外包层,它起保护层的作用。如果包皮管上某些部位存在气泡,未熔化的生料粒子和杂质,或某些碱金属元素(Na、K、Mg等)杂质富集到某一点,就会产生应力集中或者使光纤玻璃内造成缺陷或微裂纹。一旦当光纤受到张应力作用时,若主裂纹上的应力集中程度达到材料的临界断裂应力δe,光纤就断裂。同时还存在着另一种可能,当施加应力低于临界断裂应力时,光

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