CN102850665A - 用于制作光纤松套管的改性聚丙烯及其制作工艺以及生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于制作光纤松套管的改性聚丙烯及其制作工艺以及生产系统，其组分为：聚丙烯-聚乙烯共聚物基料96.0-97.5%，成核剂0.5-2.5%，偶联剂0.001-0.05%，抗氧剂0.4-2.0%，助剂0.5-3.0%。其制作工艺：将流变剂用聚丙烯-聚乙烯共聚物基料制成母粒；将无机成核剂用偶联剂进行表面处理；将聚丙烯-聚乙烯共聚物基料，制得的母粒，有机成核剂，进行表面处理后的无机成核剂，抗氧剂和润滑剂加入搅拌混料装置中混合，制得混合料；将上述混合料加到挤塑装置中塑炼，挤出，冷却并切粒；称重、包装。本发明的改性聚丙烯具有较好的抗冲击特性，具备光纤松套管应有的机械和加工性能。

Description

用于制作光纤松套管的改性聚丙烯及其制作工艺以及生产系统

技术领域

本发明涉及光纤光缆技术领域，特别是涉及一种用于制作光纤松套管的改性聚丙烯及其制作工艺以及生产系统。 

背景技术

在通信光缆中，不管是层绞式光缆还是中心束管式光缆，其基本单元均为光纤松套管（buffer tube），松套管内充填油膏，使松套管内的光纤得到机械保护且不受潮气侵蚀。作为通信光缆中光纤松套管的制作材料通常用PBT（聚对苯二甲酸丁二醇酯），PBT料因具有高的杨氏模量和低膨胀系数等优点而被广泛采用。但PBT价格高，抗水解性差，抗弯折性差等缺点，且在挤塑工艺中有挤塑后收缩现象，从而影响光纤在松套管中的余长控制。 

聚丙烯是一种常用的塑料，其价格低廉，结晶度高，结构规整，因而具有良好的力学性能，良好的耐热性能和化学稳定性。但因其本身分子结构的规整度高， 因而其冲击强度较差。所以需要对聚丙烯料进行改性，以实现将聚丙烯料用于光纤松套管的制作。 

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种性能优良，加工性好的，能够具备光纤松套管应有的机械和加工性能的用于制作光纤松套管的改性聚丙烯及其制作工艺以及生产系统。 

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种用于制作光纤松套管的改性聚丙烯，由下述重量百分比的组分组成： 

聚丙烯-聚乙烯共聚物基料        96.0-97.5%

成核剂                         0.5-2.5%

偶联剂                         0.001-0.05%

抗氧剂                         0.4-2.0%

助剂                           0.5-3.0%。

在本发明一个较佳实施例中，所述聚丙烯-聚乙烯共聚物是在丙烯聚合过程中添加适量乙烯单体制成，所述聚丙烯-聚乙烯共聚物中聚丙烯和聚乙烯的重量比为：80-90:10-20。 

在本发明一个较佳实施例中，所述成核剂包括有机成核剂和无机成核剂，所述有机成核剂为聚乙烯，其重量百分比为1.0-1.5%，所述无机成核剂为高岭土，其重量百分比为0.1-1.0%，所述高岭土的平均粒径为1-10 μm。 

在本发明一个较佳实施例中，所述偶联剂为环氧硅烷偶联剂。 

在本发明一个较佳实施例中，所述抗氧剂包括主抗氧剂和协同抗氧剂，所述主抗氧剂为1010酚类抗氧化剂，所述协同抗氧剂为168亚磷酸酯类抗氧剂，所述主抗氧剂和协同抗氧剂的重量比为1：1。 

在本发明一个较佳实施例中，所述助剂包括流变剂和润滑剂，所述助剂的重量百分比分别为流变剂0.01-0.1%，润滑剂0.5-2%。 

在本发明一个较佳实施例中，所述流变剂为含氟流变剂，所述润滑剂PE蜡润滑剂。 

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种用于制作光纤松套管的改性聚丙烯的制作工艺，所述制作工艺包括以下步骤： 

（1）将流变剂用聚丙烯-聚乙烯共聚物基料制成母粒；

（2）将无机成核剂用偶联剂进行表面处理：用粉碎装置制得平均粒径为2-5 μm的无机成核剂粒子，然后与偶联剂一起加入高速搅拌捏和装置中，在转速为3000 r/min，温度为100-120℃的条件下，混合30分钟，然后再在120℃下热处理2小时；

（3）将聚丙烯-聚乙烯共聚物基料，由步骤（1）制得的母粒，有机成核剂，进行表面处理后的无机成核剂，抗氧剂和润滑剂加入搅拌混料装置中，混合20分钟，制得混合料；

（4）将上述混合料加到挤塑装置中，在180-220℃温度下塑炼，挤出，冷却并切粒；

（5）取样测量检验，称重、包装。

为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种用于制作光纤松套管的改性聚丙烯的生产系统，包括粉碎装置、捏和装置、搅拌混料装置和挤塑装置，所述粉碎装置、捏和装置、搅拌混料装置和挤塑装置依次通过管道连接。 

在本发明一个较佳实施例中，所述粉碎装置为干式粉碎装置，所述捏和装置的转速为2500~3500 r/min，所述挤塑装置为双螺杆挤塑装置。 

本发明的有益效果是：本发明的改性聚丙烯具有较好的抗冲击特性，具备光纤松套管应有的机械和加工性能；与传统的PBT相比，具有价格低廉，无水解降解问题，抗弯折性好，挤出工艺性好且无挤塑后收缩的缺点；制作工艺和生产系统简单，成套装置进行有效的组合，实现自动化控制，能够连续化生产，不仅提高了生产率，降低了成本，而且产品的质量更加稳定；各装置之间依次通过管道连接，使得整个生产系统为密闭环境，使得生产环境十分环保，能够满足现在对改性聚丙烯的生产系统的需求。 

附图说明

图1是本发明用于制作光纤松套管的改性聚丙烯的生产系统一较佳实施例的结构示意图； 

附图中各部件的标记如下：1、粉碎装置，2、捏和装置，3、搅拌混料装置，4、挤塑装置。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。 

本发明提出一种用于制作光纤松套管的改性聚丙烯，由下述重量百分比的组分组成： 

聚丙烯-聚乙烯共聚物基料        96.0-97.5%

成核剂                         0.5-2.5%

偶联剂                         0.001-0.05%

抗氧剂                         0.4-2.0%

助剂                           0.5-3.0%。

本发明中，所述聚丙烯-聚乙烯共聚物基料是在丙烯聚合过程中添加适量乙烯单体，通过改变PP分子结构的规整性而提高其抗冲击性，PP和PE有极好的相容性。 

本发明中，添加的成核剂包括有机成核剂和无机成核剂，所述有机成核剂为聚乙烯，其重量百分比为1.0-1.5%，所述无机成核剂为高岭土，其重量百分比为0.1-1.0%，高岭土也称水合硅酸铝，分子式为 

，高岭土化学稳定性好，在塑料中极易分散，所述高岭土的平均粒径为1-10 μm。成核剂均匀地加到PP-PE共聚物中，成为共聚物熔体晶体生长的核心，从而提高共聚物树脂的结晶度。其结果是提高了共聚物的杨氏模量，抗压能力和产品尺寸的均匀性。同时也降低了热膨胀系数。 

高岭土需用偶联剂进行表面处理，以保证其与有机共聚物的相容性，所述偶联剂为环氧硅烷偶联剂，如

环氧丙氧基三甲基硅烷。 

本发明中，所述抗氧剂包括主抗氧剂和协同抗氧剂，所述主抗氧剂为1010酚类抗氧化剂，所述协同抗氧剂为168亚磷酸酯类抗氧剂，所述主抗氧剂和协同抗氧剂的重量比为1：1。所述主抗氧剂可吸收氧化反应产生的自由基，所述协同抗氧剂则可阻断连锁反应，抑制氧化过程的进行。 

本发明中，所述助剂包括流变剂和润滑剂，所述助剂的重量百分比分别为流变剂0.01-0.1%，润滑剂0.5-2%。 

其中流变剂为含氟流变剂，例如由美国3M公司开发的加工助剂PPA，它有改善聚烯烃的流变性能、熔体粘度调节、表面改性等功效。PPA是一种超细的微粒，在塑料体中具有极佳的滑动性，加工的时候可以采用聚乙烯PE基料和PPA粉料制成母粒，再加到基料中去。含氟流变剂的功效如下：（a）含氟流变剂可迁移到机头/熔体界面形成一层簿膜，作为机头的润滑剂从而减小挤出压力；（b）在一定的温度下，加入PPA的PE开始发生连续熔体破裂的剪切速率值远高于未加PPA的PE开始发生连续熔体破裂的剪切速率值，因而可有效地消除熔体破裂的现象，降低熔体温度，提高挤出效率;（c）避免挤出的护套表面出现鲨皮斑，使表面更加光亮滑爽。 

对一定的聚合物及加工条件，PPA的含量有一个最佳值，含量过大不仅增加生产成本还会影响护套的挤出性能，通常光缆用护套材料中PPA含量应小于1%。 

润滑剂为PE蜡润滑剂，高聚物的在熔融之后通常具有较高的粘度，在加工过程中，熔融的高聚物在挤出过程中通过螺膛和模具流道时，聚合物熔体必定要与加工机械表面产生摩擦，有些摩擦对聚合物的加工是很不利的，这些摩擦使熔体流动性降低，同时严重的摩擦会使护套表面变得粗糙，缺乏光泽或出现流纹。因此，需要加入以提高润滑性、减少摩擦、降低界面粘附性能为目的助剂，即润滑剂。润滑剂除了改进流动性外，还可以起熔融促进剂、防粘连剂、防静电剂和爽滑剂等作用。 

润滑剂可主要分为外润滑剂和内润滑剂两种：外润滑剂的作用主要是改善聚合物熔体与加工设备的热金属表面的摩擦，它与聚合物相容性较差，容易从熔体内往外迁移，所以能在塑料熔体与金属的交界面形成润滑的薄层；内润滑剂与聚合物有良好的相容性，它在聚合物内部起到降低聚合物分子间内聚力的作用，从而改善塑料熔体的内摩擦生热和熔体的流动性。 

常用的外润滑剂是硬脂酸及其盐类，内润滑剂是低分子量的聚合物。聚烯烃类常用的润滑剂有芥酸酰胺、高沸点石蜡、微晶右蜡、PE蜡等。在本发明中采用PE蜡润滑剂，是因为它与PE基料同质，有更好的相容性。 

本发明的用于制作光纤松套管的改性聚丙烯的一优选配方如下： 

本发明中所有实施例以除水外所有组分的加入量合计为100重量份计，其具体实施例如下：

实施例1

（1）含氟流变剂用聚丙烯-聚乙烯共聚物基料制成母料0.01份，其中聚丙烯-聚乙烯共聚物基料中聚丙烯和聚乙烯的重量比87:13；

（2）将无机成核剂用偶联剂进行表面处理：用干式粉碎机制得平均粒径为3 μm的高岭土粒子0.68份，然后与

环氧丙氧基三甲基硅烷偶联剂0.01份一起加入高速搅拌捏和机中，在转速为3000 r/min，温度为110℃的条件下，混合30分钟，然后再在120℃下热处理2小时；

（3）将聚丙烯-聚乙烯共聚物基料96份，由步骤（1）制得的流变剂母粒0.01份，PE有机成核剂1.3份，进行表面处理后的高岭土粒子无机成核剂0.68份，1010酚类抗氧化剂0.5份、168亚磷酸酯类抗氧剂0.5份和PE蜡润滑剂1.0份加入搅拌混料机中，混合20分钟，制得混合料；

（4）将上述混合料加到双螺杆挤塑机中，在200℃温度下塑炼，挤出，冷却并切粒；

（5）取样测量检验，称重、包装。

实施例2 

（1）含氟流变剂用聚丙烯-聚乙烯共聚物基料制成母料0.02份，其中聚丙烯-聚乙烯共聚物基料中聚丙烯和聚乙烯的重量比82:18；

（2）将无机成核剂用偶联剂进行表面处理：用干式粉碎机制得平均粒径为2 μm的高岭土粒子0.4份，然后与

环氧丙氧基三甲基硅烷偶联剂0.03份一起加入高速搅拌捏和机中，在转速为3000 r/min，温度为100℃的条件下，混合30分钟，然后再在120℃下热处理2小时；

（3）将聚丙烯-聚乙烯共聚物基料96.7份，由步骤（1）制得的母粒0.02份，PE有机成核剂1.5份，进行表面处理后的高岭土粒子无机成核剂0.4份，1010酚类抗氧化剂0.4份、168亚磷酸酯类抗氧剂0.4份和PE蜡润滑剂0.55份加入搅拌混料机中，混合20分钟，制得混合料；

（4）将上述混合料加到双螺杆挤塑机中，在185℃温度下塑炼，挤出，冷却并切粒；

（5）取样测量检验，称重、包装。

实施例3 

（1）含氟流变剂用聚丙烯-聚乙烯共聚物基料制成母料0.1份，其中聚丙烯-聚乙烯共聚物基料中聚丙烯和聚乙烯的重量比89:11；

（2）将无机成核剂用偶联剂进行表面处理：用干式粉碎机制得平均粒径为5 μm的高岭土粒子0.3份，然后与

环氧丙氧基三甲基硅烷偶联剂0.02份一起加入高速搅拌捏和机中，在转速为3000 r/min，温度为120℃的条件下，混合30分钟，然后再在120℃下热处理2小时；

（3）将聚丙烯-聚乙烯共聚物基料97.3份，由步骤（1）制得的母粒0.1份，PE有机成核剂1.0份，进行表面处理后的高岭土粒子无机成核剂0.3份，1010酚类抗氧化剂0.24份、168亚磷酸酯类抗氧剂0.24份和PE蜡润滑剂0.8份加入搅拌混料机中，混合20分钟，制得混合料；

（4）将上述混合料加到双螺杆挤塑机中，在210℃温度下塑炼，挤出，冷却并切粒；

（5）取样测量检验，称重、包装。

请参阅图1，本发明用于制作光纤松套管的改性聚丙烯的生产系统包括： 

一种用于制作光纤松套管的改性聚丙烯的生产系统，包括粉碎装置1、捏和装置2、搅拌混料装置3和挤塑装置4，所述粉碎装置1、捏和装置2、搅拌混料装置3和挤塑装置4依次通过管道连接。

所述粉碎装置1为干式粉碎装置，确保处理的物料是干燥的。 

所述捏和装置2的转速为2500~3500 r/min。 

所述挤塑装置4为双螺杆挤塑装置，原料被挤塑熔融过程中产生的摩擦热量少，原料在机筒内所受双螺杆啮合剪切作用比较稳定均匀，使原料混合、塑化熔融质量比较好，被挤塑原料在机筒内停留时间比较短，原料混合塑化质量均较好。 

本发明的改性聚丙烯具有较好的抗冲击特性，具备光纤松套管应有的机械和加工性能；与传统的PBT相比，具有价格低廉，无水解降解问题，抗弯折性好，挤出工艺性好且无挤塑后收缩的缺点；制作工艺和生产系统简单，成套装置进行有效的组合，实现自动化控制，能够连续化生产，不仅提高了生产率，降低了成本，而且产品的质量更加稳定；各装置之间依次通过管道连接，使得整个生产系统为密闭环境，使得生产环境十分环保，能够满足现在对改性聚丙烯的生产系统的需求。 

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。 

Claims (10)

1.一种用于制作光纤松套管的改性聚丙烯，其特征在于，由下述重量百分比的组分组成：

聚丙烯-聚乙烯共聚物基料        96.0-97.5%

成核剂                         0.5-2.5%

偶联剂                         0.001-0.05%

抗氧剂                         0.4-2.0%

助剂                           0.5-3.0%。

2.根据权利要求1所述的用于制作光纤松套管的改性聚丙烯，其特征在于，所述聚丙烯-聚乙烯共聚物是在丙烯聚合过程中添加适量乙烯单体制成，所述聚丙烯-聚乙烯共聚物中聚丙烯和聚乙烯的重量比为：80-90:10-20。

3.根据权利要求1所述的用于制作光纤松套管的改性聚丙烯，其特征在于，所述成核剂包括有机成核剂和无机成核剂，所述有机成核剂为聚乙烯，其重量百分比为1.0-1.5%，所述无机成核剂为高岭土，其重量百分比为0.1-1.0%，所述高岭土的平均粒径为1-10 μm。

4.根据权利要求1所述的用于制作光纤松套管的改性聚丙烯，其特征在于，所述偶联剂为环氧硅烷偶联剂。

5.根据权利要求1所述的用于制作光纤松套管的改性聚丙烯，其特征在于，所述抗氧剂包括主抗氧剂和协同抗氧剂，所述主抗氧剂为1010酚类抗氧化剂，所述协同抗氧剂为168亚磷酸酯类抗氧剂，所述主抗氧剂和协同抗氧剂的重量比为1：1。

6.根据权利要求1所述的用于制作光纤松套管的改性聚丙烯，其特征在于，所述助剂包括流变剂和润滑剂，所述助剂的重量百分比分别为流变剂0.01-0.1%，润滑剂0.5-2%。

7.根据权利要求6所述的用于制作光纤松套管的改性聚丙烯，其特征在于，所述流变剂为含氟流变剂，所述润滑剂PE蜡润滑剂。

8.根据权利要求1所述的用于制作光纤松套管的改性聚丙烯的制作工艺，其特征在于，所述制作工艺包括以下步骤：

（1）将流变剂用聚丙烯-聚乙烯共聚物基料制成母粒；

（2）将无机成核剂用偶联剂进行表面处理：用粉碎装置制得平均粒径为2-5 μm的无机成核剂粒子，然后与偶联剂一起加入高速搅拌捏和装置中，在转速为3000 r/min，温度为100-120℃的条件下，混合30分钟，然后再在120℃下热处理2小时；

（3）将聚丙烯-聚乙烯共聚物基料，由步骤（1）制得的母粒，有机成核剂，进行表面处理后的无机成核剂，抗氧剂和润滑剂加入搅拌混料装置中，混合20分钟，制得混合料；

（4）将上述混合料加到挤塑装置中，在180-220℃温度下塑炼，挤出，冷却并切粒；

（5）取样测量检验，称重、包装。

9.根据权利要求1所述的用于制作光纤松套管的改性聚丙烯的生产系统，其特征在于，包括粉碎装置、捏和装置、搅拌混料装置和挤塑装置，所述粉碎装置、捏和装置、搅拌混料装置和挤塑装置依次通过管道连接。

10.根据权利要求9所述的生产系统，其特征在于，所述粉碎装置为干式粉碎装置，所述捏和装置的转速为2500~3500 r/min，所述挤塑装置为双螺杆挤塑装置。