CN102850738A - 用于光纤二次套塑的pbt料及其制备工艺以及生产系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于光纤二次套塑的PBT料及其制备工艺以及生产系统，其包括如下重量百分比的配方组分：PBT基料98.0%~99.5%，扩链剂0.1%~0.8%，相容剂0.1%~0.8%，成核剂0.3%~1.5%。其制备工艺：首先将PBT基料加入加热装置中预热到150~180℃；将扩链剂，相容剂，成核剂加入到PBT基料中，并在高速捏和装置中充分混和，然后在反应装置中进行固相缩聚反应；反应完成后进行冷却到室温，称重、包装和入库。本发明通过固相缩聚反应提高PBT平均分子量及本征粘度，使其具有足够的机械性能，提高了抗冲击韧性，热变形温度，减小PBT束管的挤塑后收缩，能够达到光纤带束管的制作的要求。

Description

用于光纤二次套塑的 PBT 料及其制备工艺以及生产系统

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光纤二次套塑的PBT料及其制备工艺以及生产系统。

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。

然而，PBT在用于光纤二次套管时，主要存在以下问题：（1）PBT是由对苯二甲酸和丁二醇单体脱水缩聚而成，PBT基料的平均分子量较低，本征粘度约为0.8，其机械性能还不能满足光纤束管制作的要求。（2）PBT塑料是一种半结晶材料，通常在束管制成时，还不能充分结晶而达到其结晶平衡度。因而在二次套塑束管制成后一段时间内，PBT束管还会继续缓慢地结晶，以期达到其结晶平衡度，这就造成PBT束管的挤塑后收缩（Post Extrusion Shrinkage），从而使束管在长度方向进一步缩短，光纤或带纤在束管中的余长增加。（3）PBT传统的制备方法中采用延长熔融缩聚时间的方法来生产高分子量聚合物，但由于熔融缩聚反应温度高，副反应的加剧会使得产品的使用性能下降；同时熔体粘度升高，阻碍小分子产物的扩散，使聚合速率降低。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种通过固相缩聚反应对PBT基料进行扩链、增粘改性，以提高其平均分子量及本征粘度，使其具有足够的机械性能，减小PBT束管的挤塑后收缩，能够满足光纤带束管的制作要求的用于光纤二次套塑的PBT料及其制备工艺以及生产系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种用于光纤二次套塑的PBT料，其包括如下重量百分比的配方组分：

PBT基料 98.0%~99.5%，

扩链剂 0.1%~0.8%，

相容剂 0.1%~0.8%，

成核剂 0.3%~1.5%。

在本发明一个较佳实施例中，所述PBT基料的本征粘度为0.75~0.85 dl/g，熔炼温度为200~230℃。

在本发明一个较佳实施例中，所述扩链剂为环氧类扩链剂，所述相容剂为工程塑料专用高效SAG-05相容剂，所述成核剂为羧酸盐成核剂。

在本发明一个较佳实施例中，所述扩链剂为BASF ADR-4370扩链剂。

在本发明一个较佳实施例中，所述成核剂为NaV101成核剂。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种用于光纤二次套塑的PBT料的制备工艺，所述制备工艺包括以下步骤：

（1）首先将PBT基料加入加热装置中预热到150~180℃；

（2）将扩链剂，相容剂，成核剂加入到PBT基料中，并在转速为2500~3500 r/min的高速捏和装置中混和25~40分钟，然后在反应装置中进行固相缩聚反应，反应温度为200~230℃，反应时间为15~24小时；

（3）反应完成后冷却至室温，称重、包装、性能检测和入库。

在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（2）进行固相缩聚反应时，反应装置中通以循环氮气，氮气将反应副产物带出，氮气经净化后再进入反应釜。

为解决上述技术问题，本发明采用的又一个技术方案是：提供一种用于光纤二次套塑的PBT料的生产系统，包括加热装置，用于PBT基料的预热；捏和装置，用于将扩链剂，相容剂，成核剂和经过加热的PBT基料进行混和；反应装置，用于对混合料固相缩聚反应，所述加热装置、捏和装置与反应装置三者之间通过管道连接。

在本发明一个较佳实施例中，所述反应装置还连接有氮气循环装置和冷却装置。

在本发明一个较佳实施例中，所述捏和装置的转速为2500~3500 r/min。

本发明的有益效果是：

1、本发明通常需对PBT基料进行扩链、增粘改性，以提高其平均分子量，使其本征粘度在1.2 dl/g以上，从而得到有良好力学性能，适合光纤束管制作的PBT塑料。

2、本发明为了减小PBT束管的挤塑后收缩，必须提高PBT塑料在束管成型过程中的结晶度。为了改善PBT的结晶性能，通过添加成核剂来改善其结晶性能，成核剂可改变树脂的结晶行为，可加速PBT成型时结晶速度，提高PBT束管的抗冲击韧性，热变形温度，减小PBT束管的挤塑后收缩。

3、本发明的制备工艺采用固相缩聚反应，（1）流程简单，反应能耗较低，固相缩聚反应过程中无需使用溶剂，反应产物不需要提纯，也没有溶剂的回收，工艺十分环保；（2）固相缩聚的分子量相对于一般缩聚明显提高，理学性能有较大幅度提高，使其产品有广泛的应用领域；（3）反应温度较低，有效抑制副反应的发生。固相缩聚反应温度低于熔点，其热降解反应的活化能较高，故固相缩聚中热降解等副反应的速率随温度下降会大幅削弱。

4、本发明生产系统的结构简单，由于成套装置的组合，自动化操控，大大提高了生产效率，能够实现连续化生产；加热装置、捏和装置与反应装置三者之间通过管道连接，整套装置为密闭环境，保证了生产环境十分环保。

附图说明

图1是本发明用于光纤二次套塑的PBT料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、加热装置，2、捏和装置，3、反应装置，4、氮气循环装置，5、冷却装置。

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光纤二次套塑的PBT料，其包括如下重量百分比的配方组分：

PBT基料 98.0%~99.5%，

扩链剂 0.1%~0.8%，

相容剂 0.1%~0.8%，

成核剂 0.3%~1.5%。

本发明中，所述PBT基料的熔炼温度为200~230℃，所述PBT是由对苯二甲酸和丁二醇单体脱水缩聚而成，PBT基料的平均分子量较低，本征粘度为0.75~0.85 dl/g。

本发明中，所述扩链剂为环氧类扩链剂，扩链剂是通过调整和控制聚酯类塑料的特性粘度来改善机械性能、热性能、加工性能和光学的平衡性。例如BASF扩链剂ADR-4370，每个ADR-4370上的九个活性基团环氧基和热塑性工程塑料的反应基团（羟基、羧基）发生链接反应，在合成、加工过程中耦合分子量较低的分子链，提高重均分子量，从而提高材料的性能，提高塑料的特性粘度以及熔融强度。从而使塑料有更大的分子量，提高熔融强度，提高机械性，提高产品加工能力和生产效率，提高抗水解能力等。

本发明中，所述相容剂为苯乙烯类反应型相容剂，其具有高效的封端及链修补能力，可在高温高湿等恶劣条件下，显著提高PBT树脂的抗水解稳定性并抑制因水解而引起的力学性能下降，以及外观发黄﹑开裂等不良缺陷。

本发明中，所述成核剂为羧酸盐成核剂，PBT的性能在很大程度上取决于结晶度和球晶体的大小，高结晶度和小球晶体可改善PBT的机械性能，而同时取得高结晶度和小球晶体只能由成核剂来完成。本发明采用高分子羧酸盐NaV101成核剂，这些高分子羧酸盐可用简单方法均匀地分散于聚合物中而能取得所需的效果，NaV101成核剂是最高分子量的成核剂之一，因而在加工中具有低挥发性，并在最终产品中具有低迁移性。

本发明的光缆护套材料的典型配方如下：

组分	材料	重量配比%
			PBT基料	-	99.1%
扩链剂	BASF，ADR-4370	0.2%
			相容剂	工程塑料高效相容剂SAG-05	0.2%
成核剂	NaV101	0.5%

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）首先将PBT基料98.5份加入反应釜中预热到155℃；

（2）将BASF ADR-4370扩链剂0.4份，工程塑料高效SAG-05相容剂0.3份，NaV101成核剂0.8份加入到PBT基料中，并在高速捏和机中充分混和25分钟，然后在反应釜中进行固相缩聚反应，反应釜中通以循环氮气，氮气将反应副产物带出，氮气经净化后再进入反应釜，反应温度为220℃，反应时间为20小时；

（3）反应完成后进行冷却到室温，再称重、包装、性能检测和入库。

实施例2

（1）首先将PBT基料99份加入反应釜中预热到170℃；

（2）将BASF ADR-4370扩链剂0.2份，工程塑料高效SAG-05相容剂0.3份，NaV101成核剂0.5份加入到PBT基料中，并在高速捏和机中充分混和30分钟，然后在反应釜中进行固相缩聚反应，反应釜中通以循环氮气，氮气将反应副产物带出，氮气经净化后再进入反应釜，反应温度为230℃，反应时间为16小时；

（3）反应完成后进行冷却到室温，再称重、包装、性能检测和入库。

实施例3

（1）首先将PBT基料99.4份加入反应釜中预热到180℃；

（2）将BASF ADR-4370扩链剂0.2份，工程塑料高效SAG-05相容剂0.1份，NaV101成核剂0.3份加入到PBT基料中，并在高速捏和机中充分混和40分钟，然后在反应釜中进行固相缩聚反应，反应釜中通以循环氮气，氮气将反应副产物带出，氮气经净化后再进入反应釜，反应温度为200℃，反应时间为23小时；

（3）反应完成后进行冷却到室温，再称重、包装、性能检测和入库。

请参阅图1，本发明用于光纤二次套塑的PBT料的生产系统包括：

一种用于光纤二次套塑的PBT料的生产系统，包括加热装置1，用于PBT基料的预热；捏和装置2，用于将扩链剂，相容剂，成核剂和经过加热的PBT基料进行混和；反应装置3，用于对混合料固相缩聚反应，所述加热装置1、捏和装置2与反应装置3三者之间通过管道连接。

所述反应装置3还连接有氮气循环装置4，氮气将反应副产物带出。

所述反应装置3还连接有冷却装置5。所述捏和装置2的转速为2500~3500 r/min。

本发明通常需对PBT基料进行扩链、增粘改性，以提高其平均分子量，使其本征粘度在1.2 dl/g以上，从而得到有良好力学性能，适合光纤束管制作的PBT塑料。

本发明为了减小PBT束管的挤塑后收缩，必须提高PBT塑料在束管成型过程中的结晶度。为了改善PBT的结晶性能，通过添加成核剂来改善其结晶性能，成核剂可改变树脂的结晶行为，可加速PBT成型时结晶速度，提高PBT束管的抗冲击韧性，热变形温度，减小PBT束管的挤塑后收缩。

本发明的制备工艺采用固相缩聚反应，（1）流程简单，反应能耗较低，固相缩聚反应过程中无需使用溶剂，反应产物不需要提纯，也没有溶剂的回收，工艺十分环保；（2）固相缩聚的分子量相对于一般缩聚明显提高，理学性能有较大幅度提高，使其产品有广泛的应用领域；（3）反应温度较低，有效抑制副反应的发生。固相缩聚反应温度低于熔点，其热降解反应的活化能较高，故固相缩聚中热降解等副反应的速率随温度下降会大幅削弱。

本发明生产系统的结构简单，由于成套装置的组合，自动化操控，大大提高了生产效率，能够实现连续化生产；加热装置、捏和装置与反应装置三者之间通过管道连接，整套装置为密闭环境，保证了生产环境十分环保。

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)

1.一种用于光纤二次套塑的PBT料，其特征在于，其包括如下重量百分比的配方组分：

PBT基料 98.0%~99.5%，

扩链剂 0.1%~0.8%，

相容剂 0.1%~0.8%，

成核剂 0.3%~1.5%。

2.根据权利要求1所述的用于光纤二次套塑的PBT料，其特征在于，所述PBT基料的本征粘度为0.75~0.85 dl/g，熔炼温度为200~230℃。

3.根据权利要求1所述的用于光纤二次套塑的PBT料，其特征在于，所述扩链剂为环氧类扩链剂，所述相容剂为工程塑料专用高效SAG-05相容剂，所述成核剂为羧酸盐成核剂。

4.根据权利要求3所述的用于光纤二次套塑的PBT料，其特征在于，所述扩链剂为BASF ADR-4370扩链剂。

5.根据权利要求3所述的用于光纤二次套塑的PBT料，其特征在于，所述成核剂为NaV101成核剂。

6.根据权利要求1所述的用于光纤二次套塑的PBT料的制备工艺，其特征在于，所述制备工艺包括以下步骤：

（1）首先将PBT基料加入加热装置中预热到150~180℃；

（2）将扩链剂，相容剂，成核剂加入到PBT基料中，并在转速为2500~3500 r/min的高速捏和装置中混和25~40分钟，然后在反应装置中进行固相缩聚反应，反应温度为200~230℃，反应时间为15~24小时；

（3）反应完成后冷却至室温，称重、包装、性能检测和入库。

7.根据权利要求6所述的制备工艺，其特征在于，所述步骤（2）进行固相缩聚反应时，反应装置中通以循环氮气，氮气将反应副产物带出，氮气经净化后再进入反应釜。

8.根据权利要求1所述的用于光纤二次套塑的PBT料的生产系统，其特征在于，包括加热装置，用于PBT基料的预热；捏和装置，用于将扩链剂，相容剂，成核剂和经过加热的PBT基料进行混和；反应装置，用于对混合料固相缩聚反应，所述加热装置、捏和装置与反应装置三者之间通过管道连接。

9.根据权利要求8所述的生产系统，其特征在于，所述反应装置还连接有氮气循环装置和冷却装置。

10.根据权利要求8所述的生产系统，其特征在于，所述捏和装置的转速为2500~3500 r/min。

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