CN102902026A

CN102902026A - 一种用于聚丙烯套管光缆的光纤填充膏及其制备方法

Info

Publication number: CN102902026A
Application number: CN2011102115576A
Authority: CN
Inventors: 沈江波
Original assignee: Shanghai Honghui Optics Communication Tech Corp
Current assignee: Shanghai Honghui Optics Communication Tech Corp
Priority date: 2011-07-27
Filing date: 2011-07-27
Publication date: 2013-01-30
Anticipated expiration: 2031-07-27
Also published as: CN102902026B

Abstract

本发明涉及一种新型的用于聚丙烯套管光缆的光纤填充膏，其主要由合成油A、高粘度合成油B、增粘剂、粘度指数改进剂、稠化剂、增稠剂、抗氧剂构成。还提供了本发明的制备方法。本发明适用于聚丙烯材料生产的光纤松套管的光纤填充膏，其主要特性是与聚丙烯材料具有优良的相容性(80℃、672h重量增重比小于等于15％；而普通纤膏同等试验条件下重量增重比大于30％)、胶体安定性和氧化安定性、耐热性、耐候性、体系不分油、酸值小；抗水性强，不乳化，高温滴流好，耐高低温，更有利于控制松套管中光纤的余长。从而使光纤在聚丙烯松套管内及缆芯在缆内可始终处于最自由的无应力状态，确保光缆性能传输。

Description

一种用于聚丙烯套管光缆的光纤填充膏及其制备方法

技术领域

本发明涉及一种用于聚丙烯(PP，以下简称PP)套管光缆产品的光纤填充膏及其制备方法，尤其涉及一种用于采用PP材质松套管光缆的内填充光纤填充膏及其制备方法。

背景技术

光缆松套管的后收缩现象是光纤套管生产过程中不可避免的问题。对于聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT，以下简称PBT)和PP材料而言，主要区别是挤出后的后收缩的表现，这源于两种材料不同的结晶过程。对于PBT材料而言，其结晶速度较快，并且材料一旦低于聚合体的熔点就开始结晶。这导致套管接触牵引轮时结晶就接近完成。当聚合物结晶时，一些非晶相组织变成有排列整齐的高密度晶相组织。其体积会减少。对于松套管来说，长度会缩短，即套管会收缩，不耐高温，遇高温易变形，缺口冲击强度低，成型收缩率大。PBT套管离开牵引轮后，进入冷却水槽，由于冷却的作用套管还会收缩。该收缩用于产生和控制光纤余长并由各段不同温度的水槽控制，这就会给生产工艺、工序，技术参数等带来不确定因素，从而影响光缆的传输性能。

对于PP材料而言其结晶过程要缓慢的多，分子结构简单、对称，属于非极性结构，不易吸潮，无活性基团，化学稳定性好。且经过改性的聚丙烯具有很好的综合机械性能和环境性能，尤其是对于大芯数光缆，管径更容易做大；PP在弯曲、后收缩、热老化、水解等方面都具有非常明显的优势，而这些性能指标将直接影响到光缆的使用寿命和传输性能，这些优势难以通过结构设计或其他元件来弥补。

PP为结晶型高聚物，是常用塑料中最轻的材料，密度仅为0.91g/cm³(比水小)。对最终用户而言，采用PP(PP价格比PBT要便宜很多)套管的光缆价格更便宜，综合性能优于PBT套管，所以PP套管光缆产品在欧美市场得到广泛应用。

目前，PP套管光缆产品生产数量极少，其主要原因是目前光缆市场上供应的光纤填充膏与PP材料的相容性极差，在高温下(80℃、672h)PP材料几乎被纤膏融化，即使在常温环境下相容性也极差。

发明内容

本发明的目的，就是针对上述问题而提供一种用于聚丙烯套管光缆的光纤填充膏，该PP光纤填充膏能满足PP套管光缆产品在各种环境和气候条件下的使用和防护问题，确保光缆的传输性能。

本发明的另一个目的在于提供一种上述用于聚丙烯套管光缆的光纤填充膏的制备方法。

本发明为达目的所用的技术方案是：

一种用于聚丙烯套管光缆的光纤填充膏，包括以下原料组分及其重量百分比含量：

合成油A 30～60％；

高粘度合成油B 20～50％；

增粘剂 5～15％；

粘度指数改进剂 3～8％；

有机稠化剂 7～13％；

抗氧剂 0.3～1％；

增稠剂 1～6％。

上述用于聚丙烯套管光缆的光纤填充膏，其中，所述的合成油A选自聚α-烯烃(PAO，以下简称PAO)9、PAO 10、PAO 12中的至少一种；所述的高粘度合成油B选择PAO 40；所述的增粘剂是聚异丁烯或聚丁烯；所述的粘度指数改进剂是聚氢化苯乙烯-异戊二烯型粘度指数改进剂；所述的有机稠化剂是聚合物热塑性合成橡胶，其分子结构为：苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)或苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯(SEP)线性结构；所述抗氧剂是高温液体抗氧剂；所述增稠剂是疏水型气相白炭黑。

上述原料均为市售产品。

本发明还提供了一种上述用于聚丙烯套管光缆的光纤填充膏的制备方法，包括以下步骤：

先将增粘剂加入到合成油A中，充分均匀搅拌后，加入粘度指数改进剂，加温搅拌1～3小时，待温度升至150℃时，保温搅拌，待粘度指数改进剂全部熔融于合成油A中后，分别加入高粘度合成油B和有机稠化剂，继续加温搅拌，待温度升至160℃时，停止加温，保温搅拌，待有机稠化剂全部熔融于混合油料中后，加入抗氧剂再搅拌0.5-1小时，然后再降温冷却至30℃～60℃，加入增稠剂，充分回料搅拌1～3小时后，经均质研磨，真空脱气，得到最终产品，该最终产品为无色透明状胶体。

解决该种PP套管纤膏的核心技术是降低PP套管在基础油中的溶胀性问题；经过大量试验数据证明，影响PP套管溶胀性的主要因素有以下几方面：

一、基础油的类别(基础油结构)

适用于PP套管的光纤填充膏的基础油可能选择有以下几种，其主要的成分构成如下：

II类基础油的成分构成：带长短不一支链的烷烃(约70％)+环烷烃(约30％)；III类基础油的成分构成：带长短不一支链的烷烃(约75％)+环烷烃(约25％)；PAO合成油的成分构成：长支链的烷烃100％；低分子聚异丁烯的成分构成：短支链的烷烃100％。

在分子量相当的情况下，各种油品对于PP套管的溶胀性能力顺序如下：

II类基础油＞III类基础油＞低分子聚异丁烯＞PAO合成油。也就是说，在分子量相当的情况下，PAO合成油是PP套管纤膏基础油的最佳选择。而II类基础油和III类基础油中含有环烷烃，因环烷烃对于PP套管有溶胀性作用，所以不适用。

二、基础油的分子量

同一类型基础油，分子量越小，其溶剂化效应越强，对于PP套管的溶胀效应就越强。从获得的试验数据来看，以上几类产品，完全采用分子量在500以下的产品是不能满足PP套管光纤填充膏产品要求的。而目前市场销售的III类基础油最高的分子量约在450左右(250N)，II类基础油最高的分子量约为520(600N)。目前从已经获得的实验数据来看，II类油、III类油都不能够达到要求。

PAO合成油中，PAO 8的分子量为620，实验证明PAO 8不能够满足要求。而PAO 9的分子量约680左右，实验证明PAO 9能够勉强满足要求。而且从结构上来讲PAO 9是十二烯齐聚物，而PAO 8是癸烯齐聚物。

低分子聚异丁烯由于是短支链的产品，与PAO 9分子量相当的产品是PB680，根本不能满足要求，甚至比II、III类油还差。但是，为了满足其他性能要求，可以加入适量分子量比较高的低分子聚异丁烯(如PB2400)，从而能够改善PAO 9与PP管的相容性。

PP套管纤膏的相容性指标值可以通过重量增重比值来表示：

重量增重比＝(老化后重量-老化前重量)/老化前重量×100％

该重量增重比值越小越好。

本发明用于聚丙烯套管光缆的光纤填充膏，它的主要特征是该种纤膏与PP套管具有优良的相容性(80℃、672h重量增重比小于等于15％；而普通纤膏同等试验条件下重量增重比大于30％)、胶体安定性和氧化安定性、耐热性、耐候性、体系不分油、酸值小；抗水性强，不乳化，高温滴流好，耐高低温，更有利于控制松套管中光纤的余长。从而使光纤在PP松套管内及缆芯在缆内可始终处于最自由的无应力状态，确保光缆性能传输。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步描述：

实施例1

将90克增粘剂加入到483克PAO 9合成油中，充分均匀搅拌后，加入55克粘度指数改进剂，加温搅拌1～3小时，待温度升至150℃时，保温搅拌，待粘度指数改进剂全部熔融于合成油中后，分别加入260克高粘度合成油和85克有机稠化剂，继续加温搅拌，待温度升至160℃时，停止加温，保温搅拌，待有机稠化剂全部熔融于混合油料中后，加入7克抗氧剂再搅拌0.5-1小时，然后再降温冷却至30℃～60℃，加入20克增稠剂，充分回料搅拌1～3小时后，经均质研磨，真空脱气，最终产品为无色透明状胶体。

上述原料中，合成油为市售产品，增粘剂选用分子量在2000～3000之间的聚异丁烯产品，粘度指数改进剂选自Infineum公司、型号为SV150的产品；有机稠化剂选自美国Kraton公司、型号为G1701的产品；抗氧剂选用汽巴精化(中国)有限公司、型号为L-135的高温液体抗氧剂产品；增稠剂选用德国WACKER公司、型号为H20的疏水型气相白炭黑。

该最终产品经检测主要指标为：外观(无色透明)；滴点(大于230℃)；闪点(大于230℃)；锥入度(25℃、1/10mm，410)；颜色稳定性(130℃、120h，0.1)；氧化诱导期(190℃，＞60min)；析氢值(80℃、24h，0.003μl/g)；析油(80℃、24h，0％)；蒸发量(80℃、24h，0.08％)；粘度(25℃、D＝50S^-1，13800mpa.s)；抗水性(20℃、7d，不解体、不乳化)，酸值(0.10mgKOH/g)；含水量(无)；高温滴流(80℃、不滴流)；与PP压片相容性重量增重比(80℃、24h，11.3％)。

实施例2

将91.5克增粘剂加入到480克PAO 9合成油中，充分均匀搅拌后，加入50克粘度指数改进剂，加温搅拌1～3小时，待温度升至150℃时，保温搅拌，待粘度指数改进剂全部熔融于合成油中后，分别加入260克高粘度合成油和90克有机稠化剂，继续加温搅拌，待温度升至160℃时，停止加温，保温搅拌，待有机稠化剂全部熔融于混合油料中后，加入6.5克抗氧剂再搅拌0.5-1小时，然后再降温冷却至30℃～60℃，加入22克增稠剂，充分回料搅拌1～3小时后，经均质研磨，真空脱气，最终产品为无色透明状胶体。

上述原料中，合成油为市售产品，增粘剂选用分子量在2000～3000之间的聚丁烯产品，粘度指数改进剂选自Infineum公司、型号为SV150的产品；有机稠化剂选自美国Kraton公司、型号为G1701的产品；抗氧剂选用汽巴精化(中国)有限公司、型号为L-135的高温液体抗氧剂产品；增稠剂选用德国WACKER公司、型号为H20的疏水型气相白炭黑。

该最终产品经检测主要指标为：外观(无色透明)；滴点(大于230℃)；闪点(大于230℃)；锥入度(25℃、1/10mm，403)；颜色稳定性(130℃、120h，0.1)；氧化诱导期(190℃，＞60min)；析氢值(80℃、24h，0.003μl/g)；析油(80℃、24h，0％)；蒸发量(80℃、24h，0.08％)；粘度(25℃、D＝50S^-1，14200mpa.s)；抗水性(20℃、7d，不解体、不乳化)，酸值(0.11mgKOH/g)；含水量(无)；高温滴流(80℃、不滴流)；与PP材料相容性重量增重比(80℃、24h，10.8％)。

实施例3

将90克增粘剂加入到500克PAO 12合成油中，充分均匀搅拌后，加入55克粘度指数改进剂，加温搅拌1～3小时，待温度升至150℃时，保温搅拌，待粘度指数改进剂全部熔融于合成油中后，分别加入243克高粘度合成油和85克有机稠化剂，继续加温搅拌，待温度升至160℃时，停止加温，保温搅拌，待有机稠化剂全部熔融于混合油料中后，加入7克抗氧剂再搅拌0.5-1小时，然后再降温冷却至30℃～60℃，加入20克增稠剂，充分回料搅拌1～3小时后，经均质研磨，真空脱气，最终产品为无色透明状胶体。

该最终产品经检测主要指标为：外观(无色透明)；滴点(大于230℃)；闪点(大于230℃)；锥入度(25℃、1/10mm，416)；颜色稳定性(130℃、120h，0.1)；氧化诱导期(190℃，＞60min)；析氢值(80℃、24h，0.003μl/g)；析油(80℃、24h，0％)；蒸发量(80℃、24h，0.08％)；粘度(25℃、D＝50S^-1，13600mpa.s)；抗水性(20℃、7d，不解体、不乳化)，酸值(0.12mgKOH/g)；含水量(无)；高温滴流(80℃、不滴流)；与PP压片相容性重量增重比(80℃、24h，12.3％)。

实施例4

将100克增粘剂加入到495克PAO 12合成油中，充分均匀搅拌后，加入50克粘度指数改进剂，加温搅拌1～3小时，待温度升至150℃时，保温搅拌，待粘度指数改进剂全部熔融于合成油中后，分别加入235克高粘度合成油和88克有机稠化剂，继续加温搅拌，待温度升至160℃时，停止加温，保温搅拌，待有机稠化剂全部熔融于混合油料中后，加入8克抗氧剂再搅拌0.5-1小时，然后再降温冷却至30℃～60℃，加入24克增稠剂，充分回料搅拌1～3小时后，经均质研磨，真空脱气，最终产品为无色透明状胶体。

该最终产品经检测主要指标为：外观(无色透明)；滴点(大于230℃)；闪点(大于230℃)；锥入度(25℃、1/10mm，403)；颜色稳定性(130℃、120h，0.1)；氧化诱导期(190℃，＞60min)；析氢值(80℃、24h，0.003μl/g)；析油(80℃、24h，0％)；蒸发量(80℃、24h，0.08％)；粘度(25℃、D＝50S^-1，13900mpa.s)；抗水性(20℃、7d，不解体、不乳化)，酸值(0.13mgKOH/g)；含水量(无)；高温滴流(80℃、不滴流)；与PP材料相容性重量增重比(80℃、24h，13.3％)。

以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims

1.一种用于聚丙烯套管光缆的光纤填充膏，其特征在于，该光纤填充膏包括以下原料组分及其重量百分比含量：

合成油A 30～60％；

高粘度合成油B 20～50％；

增粘剂 5～15％；

粘度指数改进剂 3～8％；

有机稠化剂 7～13％；

抗氧剂 0.3～1％；

增稠剂 1～6％。

2.如权利要求1所述用于聚丙烯套管光缆的光纤填充膏，其特征在于，所述的合成油A选自聚α-烯烃9、聚α-烯烃10和聚α-烯烃12中的至少一种。

3.如权利要求1所述用于聚丙烯套管光缆的光纤填充膏，其特征在于，所述高粘度合成油B是聚α-烯烃40。

4.如权利要求1所述用于聚丙烯套管光缆的光纤填充膏，其特征在于，所述增粘剂是聚异丁烯或聚丁烯。

5.如权利要求1所述用于聚丙烯套管光缆的光纤填充膏，其特征在于，所述粘度指数改进剂是聚氢化苯乙烯-异戊二烯型粘度指数改进剂。

6.如权利要求1所述用于聚丙烯套管光缆的光纤填充膏，其特征在于，所述有机稠化剂是聚合物热塑性合成橡胶，其分子结构为：苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯或苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯线性结构。

7.如权利要求1所述用于聚丙烯套管光缆的光纤填充膏，其特征在于，所述抗氧剂是高温液体抗氧剂。

8.如权利要求1所述用于聚丙烯套管光缆的光纤填充膏，其特征在于，所述增稠剂是疏水型气相白炭黑。

9.一种如权利要求1所述用于聚丙烯套管光缆的光纤填充膏的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

先将增粘剂加入到合成油A中，充分均匀搅拌后，加入粘度指数改进剂，加温搅拌1～3小时，待温度升至150℃时，保温搅拌，待粘度指数改进剂全部熔融于合成油A中后，分别加入高粘度合成油B和有机稠化剂，继续加温搅拌，待温度升至160℃时，停止加温，保温搅拌，待有机稠化剂全部熔融于混合油料中后，加入抗氧剂再搅拌0.5-1小时，然后再降温冷却至30℃～60℃，加入增稠剂，充分回料搅拌1～3小时后，经均质研磨，真空脱气，得到最终产品。

10.如权利要求9所述用于聚丙烯套管光缆的光纤填充膏的制备方法，其特征在于，所述最终产品为无色透明状胶体。