CN104181655A

CN104181655A - 光纤填充膏及其制备方法

Info

Publication number: CN104181655A
Application number: CN201410088253.9A
Authority: CN
Inventors: 黄燕生
Original assignee: 黄燕生
Current assignee: SHENZHEN XINCHANGLONG NEW MATERIAL TECHNOLOGY CO., LTD.
Priority date: 2014-03-11
Filing date: 2014-03-11
Publication date: 2014-12-03

Abstract

本发明公开了一种光纤填充膏及其制备方法。该光纤填充膏包括如下重量百分比的配方组分：油基料75%～92%、吸氢材料0.05%～8%、热塑性弹性体3%～15%、抗氧剂0.1%～5%、降凝剂0.01%～3%。该光纤填充膏通过使用吸氢材料而具备吸氢功能；同时采用热塑性弹性体材料作为膏体网状结构的组成体，由于其与多种油基料的兼容性良好，并且复合采用抗氧剂、降凝剂发生协同增效作用；从而避免使用二氧化硅无机增稠剂、煅制的二氧化硅或者膨润土导致填充膏粘度高、锥入度硬、析氢值高、油膏析油的风险。其制备工艺简单，对制作设备要求低，方便控制产品各项性能指标。

Description

光纤填充膏及其制备方法

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，具体的说是涉及一种光纤填充膏及其制备方法。

背景技术

中国的通信行业迅猛发展，作为通信基础设施的光缆的产量也在逐年增加，光缆在传输网中发挥着越来越重要的作用。2013年，国内的光纤产能在1.5亿芯公里，将继续呈现供不应求的状况，光缆将带动整个产业链的蓬勃发展。2013年8月17日，国务院发布了《“宽带中国”战略及实施方案的通知》，要求到2013年年底，无线局域网基本实现城市重要公共区域热点覆盖；到2015年，基本实现城市光纤到楼入户、农村宽带进乡入村，部分发达城市宽带接入能力达到100Mbps；到2020年，发达城市部分家庭用户可达1吉比特每秒（Gbps）。未来5年，数据流量爆发是必然的趋势，必将带动承载数据的传输网不断升级，而国内的传输网升级大多选择重新铺设光纤。

套管是光缆结构中非常重要的结构，而填充于松套管与光纤之间的填充膏更是起到极其重要的作用，它对光缆的密封、防水、隔潮和缓冲防护起着重要的作用。随着光缆制造技术的发展，套管向越来越向小管径发展，甚至出现微型套管。这种套管对套管内的填充膏要求就更高，传统的以二氧化硅为代表的无机增稠剂制得的光纤填充膏由于其较强的稠化能力导致粘度较高，锥入度较硬，不便于填充，同时含有二氧化硅稠化剂的油膏酸值也会偏高，从而导致潜在的析氢值会偏高，所以这类套管填充膏几乎已经被光缆制造行业所淘汰。如现有技术中有一种光缆的光纤填充膏，其采用气相二氧化硅或膨润土作为稠化剂，其中，膨润土具有很强的吸附性，时间越长越会吸附基础油，导致油膏出现干性，从而导致光纤受损，甚至出现油膏完全粉化，不但不能保护聚丙烯套管里面的光纤，反而会破坏光缆；而气相二氧化硅作为增稠剂，也是由于其较强的稠化能力导致该填充膏粘度较高，锥入度较硬，不便于填充，同时含有二氧化硅稠化剂的油膏酸值也会偏高，从而导致潜在的析氢值会偏高。因此，不含二氧化硅的无机增稠材料制得的填充膏几乎被整个光缆制造行业推荐使用。现有技术中有一种光缆用的无硅光纤填充膏，其不含二氧化硅等无机增稠剂，但该材料采用的分层抑制剂是聚异丁烯或聚丁烯，这类材料由于分子量较大，与常规的基础油材料兼容性不好，影响了膏体的长期稳定性，增加了油膏析油的风险。

其次，在光缆制造中，除了要保证光缆的传输性能外，对在特殊场所使用的光缆还必须考虑其防火阻燃性。普通的填充膏填充于光纤和套管中，当电线电缆着火时，填充膏也会引起燃烧，进而加速燃烧。对于此类要求具有阻燃功能的光缆，套管填充膏相应的也需要具有阻燃功能。现有技术中有一种阻燃型填充膏，此填充膏采用了二氧化硅或膨润土作为增稠剂，但膨润土具有很强的吸附性，时间越长吸附基础油越多，导致油膏出现干性，从而导致光纤受损，甚至出现油膏完全粉化，不但不能保护聚丙烯套管里面的光纤，反而会破坏光缆；并且，其中的二氧化硅成分，同样会导致填充膏的粘度高，锥入度硬，不便于填充，使油膏酸值偏高，从而导致潜在的析氢值会偏高。

另外，作为电力系统最有发展前途的通信手段之一的光纤复合架空地线（又叫OPGW光缆），其金属部件由于在运行时存在因腐蚀而存在放出氢气的风险；同时不锈钢管在激光焊接过程中也存在放出的氢气的风险，所以要求此类套管填充膏还要求具有吸氢功能。现有技术中有一种光缆的光纤填充膏，由于其不具备吸氢功能，因此氢气的析出会增大光纤套管内的压力，进而影响光纤的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种与基础油料兼容性好、粘度和锥入度适中、具有吸氢功能的光纤填充膏，旨在解决现有的光纤填充膏由于含有二氧化硅无机增稠剂而导致的粘度高、锥入度硬、不便于填充、油膏酸值偏高、油膏析油或粉化、潜在的析氢值会偏高的技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种光纤填充膏的制备方法，其工艺简单，对制作设备要求低，方便控制产品各项性能指标。

为了实现上述发明目的，本发明的技术方案如下：

一种光纤填充膏，包括如下重量百分比的配方组分：

以及，一种光纤填充膏的制备方法，包括如下步骤：

按照上述光纤填充膏配方分别称取各组分；

将所述油基料加热，加入热塑性弹性体进行混料处理，得到混合物料一；

往所述混合物料一中加入所述抗氧剂、降凝剂进行第二次混料处理，冷却至60℃以下，得到混合物料二；

往所述混合物料二加入所述吸氢材料进行第三次混料处理，得到所述光纤填充膏。

本发明的光纤填充膏通过使用吸氢材料而具备吸氢功能；同时采用热塑性弹性体材料作为膏体网状结构的组成体，由于其与多种油基料的兼容性良好，并且复合采用抗氧剂、降凝剂发生协同增效作用，赋予了本发明的光纤填充膏粘度低、锥入度较小、析氢值低、不易油膏析油的优良性能，从而避免使用二氧化硅无机增稠剂、煅制的二氧化硅或者膨润土。

本发明光纤填充膏的制备方法通过将油基料加热，与热塑性弹性体搅拌互溶，然后分别加入抗氧剂、降凝剂、吸氢材料搅拌均匀即可，该方法工艺简单，产物的产率高，并且且反应条件易控，从而产品的性能指标能保持一致。

附图说明

图1为本发明实施例光纤填充膏的制备方法工艺流程示意图。

具体实施方式

为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例与附图，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种与基础油料兼容性好、粘度和锥入度适中、具有吸氢功能的光纤填充膏。该光纤填充膏包括如下重量百分比的配方组分：

具体地，上述油基料的重量百分比含量优选为90%，其为烷烃（包括直链、支链、多支链烷烃）、环烷烃（包括单环、双环、多环环烷烃）、芳烃（包括单环芳烃、多环芳烃）、环烷基芳烃、天然气制油、硅油、白矿物油、合成油中的至少一种。在本发明的一优选实施例中，该油基料优选白矿物油，其分子量为250～450，是经过特殊的深度精制后的矿物油，杂质含量近似于零，且具有良好的氧化安定性、化学稳定性、光安定性。作为光纤填充膏的主要成分，该优选的白矿油使本发明实施例的光纤填充膏性质稳定，不易于被氧化或腐蚀。

上述热塑性弹性体优选为橡胶链段和聚苯乙烯链段的二嵌段、三嵌段或多臂分子共聚物，也包括苯乙烯-乙烯与丙烯嵌段共聚物，优选橡胶链段和聚苯乙烯链段的三嵌段分子共聚物。上述橡胶链段和聚苯乙烯链段的二嵌段分子共聚物为苯乙烯链段和橡胶链的苯乙烯-丁二烯（SB）、苯乙烯-乙烯/丁烯（SEB）和苯乙烯-乙烯/丙烯（SEP）；上述聚苯乙烯链段的三嵌段分子共聚物为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯(SBS)、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯(SIS)、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯(SEBS)或苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯(SEPS)线型结构；上述聚苯乙烯链段的多臂分子共聚物为苯乙烯和丁二烯(S-B)n型及苯乙烯和异戊二烯组成的(S-I)n型。上述优选的热塑性弹性体具有聚苯乙烯端链段及弹性中间链段；在平时状态，聚苯乙烯链段聚集成强韧的塑料相，并通过物理交联作用使材料形成连续的三维网状结构；在加工过程中，聚苯乙烯相由于热、剪切或溶剂的作用而软化，从而能够流动；在材料冷却或容积挥发后，苯乙烯链段重新聚集并硬化，从而将橡胶链段锁定在特定的位置上。

在另一优选实施例中，该热塑性弹性体可以选自以下的至少一种：热塑性聚烯烃弹性体(TEO)、热塑性苯乙烯类弹性体(TPE-S)、聚氨酯类热塑性弹性体(TPU)、聚酯类热塑性弹性体(TEEE)、聚酰胺热塑性弹性体(TPE-A)、含卤素热塑性弹性体、离子型热塑性弹性体、乙烯共聚物热塑性弹性体(EVA)、1,2聚丁二烯热塑性弹性体、反式聚异戊二烯热塑性弹性体、熔融加工型热塑性弹性体(商品名Alcryn)、热塑性硫化胶(TPV)。该优选的热塑性弹性体是一种兼具橡胶和热塑性塑料特性，是由化学组成不同的树脂段（硬段）和橡胶段（软段）构成；其硬段的链段间作用力足以形成物理“交联”，软段则是具有较大自由旋转能力的高弹性链段；硬段的这种物理交联是可逆的，即在高温下失去约束大分子组成的能力，呈现塑性；降至常温时，这些“交联”又恢复，而起类似硫化橡胶交联点的作用；而软硬段又以适当的次序排列并以适当的方式联接起来。本发明的实施例采用该优选的热塑性弹性体，重量百分比含量优选为8%，依次在高温和常温的条件下，利用热塑性弹性体的硬段和软段的变化特性，组成了光纤填充膏的膏体网状结构，该特性使之与多种油基料、以及抗氧剂、降凝剂、吸氢材料的兼容性良好，从而避免使用二氧化硅无机增稠剂、煅制的二氧化硅或者膨润土导致填充膏粘度高、锥入度硬、析氢值高、油膏析油的风险。

上述吸氢材料优选为氧化银、氧化钯、碳黑、Zr-Al、Zr-V-Fe、Zr-C、Zr-Fe、Zr-Fe-Mn、Zr-Ni、Zr-ZrAl、Zr-ZrVFe、Zr-Co-稀土、Ti-ZrAl、Zr-ZrFe、Zr-C-LaNi、ZrVFe-TiFe、Ti-Mo、Zr-Ni-稀土、一氧化钯、锆铝合金中的至少一种，优选为氧化银、氧化钯、碳黑。光纤设备的金属部件在运行时由于腐蚀而存在放出氢气的风险，或者该金属部件在激光焊接过程中也存在放出氢气的风险，而氢气的析出将会增大光纤套管内的压力，进而影响光纤的使用寿命。因此本发明实施例通过在光纤填充膏内加入上述优选的吸氢材料，该材料具有比同类产品具有更优异的吸氢性能，从而赋予光纤填充膏优异的吸氢能力，进而减小光纤套管内的压力、延长光纤的使用寿命。由于市面上出售的吸氢材料大部分是颗粒状，而颗粒混合均匀度差，直接使用于填充膏将会磨损光纤，且最后得到的产品还要进行研磨，费时费力；进一步地，本发明的优选实施例在添加前先把该吸氢材料进行研磨，得到粉末状的吸氢材料，粒径为小于一个微米。

上述抗氧剂优选为芳香胺类抗氧剂或受阻酚类抗氧剂，只需很少的含量就可延缓或抑制光纤填充膏中聚合物氧化过程的进行，从而阻止聚合物的老化并延长其使用寿命。在本发明的实施例中，该氧化剂优选酚类抗氧剂，其抗热氧化效果显著,不会污染光纤填充膏制品，具体可选用本领域常用的抗氧剂，例如：2,6-三级丁基-4-甲基苯酚、双（3,5-三级丁基-4-羟基苯基）硫醚、四［β-(3,5-三级丁基-4-羟基苯基)丙酸］季戊四醇酯(d)等。

上述降凝剂优选为聚甲基丙烯酸酯类、聚α烯烃类、醋酸乙烯酯及其改性剂类、马来酸酐共聚物类、含氮聚合物类中的至少一种，优选为聚甲基丙烯酸酯或聚α烯烃类。该优选的降凝剂具有优良的低温分散性和流动性，以及具有良好的抗氧抗腐蚀性和高温清净性。

本发明实施例的光纤填充膏通过使用吸氢材料而具备吸氢功能；同时采用热塑性弹性体材料作为膏体网状结构的组成体，使之与多种油基料、以及抗氧剂、降凝剂、吸氢材料的兼容性良好；此外，复合采用抗氧剂、降凝剂发生协同增效作用使得光纤填充膏具有优良的抗老化性和低温流动性，赋予了本发明实施例的光纤填充膏具有粘度低、锥入度较小、析氢值低、不易于油膏析油的优良性能；从而避免使用二氧化硅无机增稠剂、煅制的二氧化硅或者膨润土。

相应地，本发明实施例提供了上文光纤填充膏的制备方法，该方法的工艺流程图如图1所示，包括如下步骤：

S01，称取配方组分：按照上述光纤填充膏配方分别称取各组分；

S02，加热油基料；

S03，往步骤S02中得到的油基料中加入热塑性弹性体，搅拌互溶，得到混合物料一；

S04，往步骤S03中得到的混合物料一中加入其它助剂，搅拌，得到光纤填充膏。

具体地，上述步骤S01中，用电子称（精度为1.0%）按比例分别称取上述油基料、吸氢材料、热塑性弹性体、抗氧剂、降凝剂，其配比如上文所述，为了节约篇幅，在此不再赘述。

进一步地，该步骤S01中，由于市面上出售的吸氢材料大多是颗粒状，而颗粒混合均匀度差，直接使用于填充膏将会磨损光纤，且最后得到的产品还要进行研磨，费时费力。因此，本发明的优选实施例在称取前先把该吸氢材料进行研磨，得到粉末状的吸氢材料，粒径为小于一个微米。

具体地，上述步骤S02中，先将上述油基料进行加热处理，一边搅拌一边升温至110～120℃，在此温度下持续搅拌1～3小时，使油基料充分受热均匀；搅拌的设备优选为多功能反应釜。

上述步骤S03中，将上述热塑性弹性体加入步骤S02所得到的油基料中，均化搅拌1～2小时，使热塑性弹性体与油基料互溶，得到混合物料一。

上述步骤S04中，先将上述抗氧剂、降凝剂加入步骤S03所得到的混合物料一中，搅拌0.5小时，冷却至60℃以下，得到混合物料二；再将上述吸氢材料加入混合物料二中，搅拌0.5小时，得到上述光纤填充膏。

本发明实施例光纤填充膏的制备方法通过将油基料加热，与热塑性弹性体搅拌互溶，然后采取分步添加助剂和搅拌即可，该方法工艺简单，产物的产率高，并且且反应条件易控，从而产品的性能指标能保持一致。

现结合具体实例，对本发明实施例光纤填充膏及其制备方法进行进一步详细说明。

实施例1

一种光纤填充膏，包括如下重量百分比的配方组分：

该光纤填充膏的制备方法如下：

S11，称取配方组分：按照上述光纤填充膏配方分别称取各组分；

S12，加热油基料；先将油基料进行加热处理，一边搅拌一边升温至120℃，在此温度下持续搅拌1小时，使油基料充分受热均匀；

S13，形成混合物料一：将上述热塑性弹性体加入步骤S12所得到的油基料中，均化搅拌1小时，使热塑性弹性体与油基料互溶，得到混合物料一；

S14，光纤填充膏：先将上述抗氧剂、降凝剂加入步骤S13所得到的混合物料一中，搅拌0.5小时，冷却至60℃以下，得到混合物料二；再将上述吸氢材料加入混合物料二中，搅拌0.5小时，得到上述光纤填充膏。

Claims

1.一种光纤填充膏，包括如下重量百分比的配方组分：

2.如权利要求1所述的光纤填充膏，其特征在于，所述吸氢材料为氧化银、氧化钯、碳黑、Zr-Al、Zr-V-Fe、Zr-C、Zr-Fe、Zr-Fe-Mn、Zr-Ni、Zr-ZrAl、Zr-ZrVFe、Zr-Co-稀土、Ti-ZrAl、Zr-ZrFe、Zr-C-LaNi、ZrVFe-TiFe、Ti-Mo、Zr-Ni-稀土、一氧化钯、锆铝合金中的至少一种。

3.如权利要求1所述的光纤填充膏，其特征在于，所述吸氢材料的粒径为小于一个微米。

4.如权利要求1任一项所述的光纤填充膏，其特征在于，所述热塑性弹性体为橡胶链段和聚苯乙烯链段的二嵌段、三嵌段或多臂分子共聚物，或者为苯乙烯-乙烯与丙烯嵌段共聚物。

5.如权利要求4任一项所述的光纤填充膏，其特征在于，所述橡胶链段和聚苯乙烯链段的二嵌段分子共聚物为苯乙烯链段和橡胶链的苯乙烯-丁二烯、苯乙烯-乙烯/丁烯和苯乙烯-乙烯/丙烯；

所述聚苯乙烯链段的三嵌段分子共聚物为苯乙烯-丁二烯-苯乙烯、苯乙烯-异戊二烯-苯乙烯、苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯或苯乙烯-乙烯/丙烯-苯乙烯线型结构；

所述聚苯乙烯链段的多臂分子共聚物为苯乙烯和丁二烯(S-B)n型及苯乙烯和异戊二烯组成的(S-I)n型。

6.如权利要求1～5任一项所述的光纤填充膏，其特征在于，所述油基料为烷烃、环烷烃、芳烃、环烷基芳烃、天然气油、硅油中的至少一种。

7.如权利要求1～5任一项所述的光纤填充膏，其特征在于，所述抗氧剂包含芳香胺类抗氧剂或受阻酚类抗氧剂；或者

所述降凝剂为聚甲基丙烯酸酯类、聚α烯烃类、醋酸乙烯酯及其改性剂类、马来酸酐共聚物类、含氮聚合物类中的至少一种。

8.一种光纤填充膏的制备方法，包括如下步骤：

按照权利要求1～7任一所述的光纤填充膏配方分别称取各组分；

将所述油基料加热，加入所述热塑性弹性体进行混料处理，得到混合物料一；

往所述混合物料二中加入所述吸氢材料进行第三次混料处理，得到所述光纤填充膏。

9.如权利要求8所述的光纤填充膏，其特征在于，在称取各组分的步骤之前，将所述吸氢材料进行研磨，使吸氢材料的粒径为小于一个微米。