CN106046540A - 一种新型光缆外护套材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型光缆外护套材料及其制备方法，光缆外护套材料通过如下重量份的原料制成：聚丙烯，30~40份；改性木质素，15~25份；改性纤维素，10~20份；ABS塑料，10~20份；界面相容剂，2~4份；热稳定剂，1~2份；抗紫外线剂，2~3份；润滑剂，1~2份；抗氧剂，2~3份；填料；2~3份。本发明提供的光缆外护套材料使用聚丙烯为主要原料，与现有聚乙烯护套类比较具有超高弹性模量、抗低温脆性和高抗张强度，同时还具有较好的光泽度、光滑效果和抗老化性能，克服了一般极性材料混合后高吸水性的不足，还可抗霉变，与现有技术相比具有突出的实质性特点和显著的进步。

Description

一种新型光缆外护套材料及其制备方法

技术领域

本发明属于光缆材料领域，涉及一种新型光缆外护套材料及其制备方法。

背景技术

随着通信技术的发展，网络化进程的加快，信号传输性能良好的单模光纤光缆得到了普遍应用。光缆必须拥有外护层使得其在冲击拉伸和曲绕等外在影响下保持信号稳定传输。现在普遍使用的聚乙烯外护层抗张性能普遍不高并且弹性模量低，而如果遇到弹性模量及抗张性能要求高的技术规格时只能依靠增加厚度的方法来达到要求。这样一来提高了成本与单重，影响采购与施工。

发明内容

本发明针对现有光缆聚乙烯外护层低弹性模量、低抗冲击效应的固有缺点，旨在提供一种超高耐冲击压力、高弹性模量及超高抗张强度的新型光缆外护套材料，使之成为在超高压力下及复杂力学性能下可以胜任信号传输的光缆外护层材料。

上述目的是通过如下技术方案实现的：

一种光缆外护套材料，通过如下重量份的原料制成：聚丙烯，30~40份；改性木质素，15~25份；改性纤维素，10~20份；ABS塑料，10~20份；界面相容剂，2~4份；热稳定剂，1~2份；抗紫外线剂，2~3份；润滑剂，1~2份；抗氧剂，2~3份；填料；2~3份。

进一步地，所述改性木质素的改性方法包括：步骤S1，将18~22份硅烷偶联剂、6~10份氨水和70~74份乙醇混合搅拌至均匀，得混合溶液；步骤S2，将23~27份木质素添加到73~77份混合溶液中，待木质素浸润后过滤，收集滤渣，滤渣置于80~90℃干燥32~40小时即得。

进一步地，所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基-三甲氧基硅烷。

进一步地，所述改性纤维素的改性方法包括：步骤S1，将18~22份硅烷偶联剂、8~12份氨水和68~72份乙醇混合搅拌至均匀，得混合溶液；步骤S2，将18~22份纤维素添加到78~82份混合溶液中，60~70℃搅拌2~12小时；步骤S3，将步骤S2溶液过滤，收集滤渣，滤渣置于80~90℃干燥32~40小时即得。

进一步地，所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。

进一步地，所述界面相容剂为马来酸酐、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝乙丙三元橡胶中的一种或多种。

进一步地，所述热稳定剂为乙烯-乙酸乙烯共聚物、硬脂酸锌、甘油酯中的一种或多种。

进一步地，所述抗紫外线剂为乙炔黑或水杨酸苯酯；所述润滑剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钠中的一种或多种；所述抗氧剂为抗氧剂1010。

进一步地，所述填料为碳酸钙、滑石粉、硅粉、二硫化钼、二氧化钛中的一种或多种，填料粒径大小为260~400目。

上述光缆外护套材料的制备方法，包括如下步骤：

步骤S1，将聚丙烯、改性木质素、改性纤维素、界面相容剂、热稳定剂、润滑剂和填料置于混合搅拌器中密闭混合搅拌，搅拌转速为180~220r/min，搅拌时间1~3h；

步骤S2，将步骤S1混合搅拌后的物料送入升温至160~170摄氏度的双螺杆挤出机中，以580~620r/min的速度进行造粒，再将挤出造粒后的复合粒子放入鼓风干燥箱内以100~110摄氏度干燥22~26小时；

步骤S3，将步骤S2干燥后的复合粒子与抗紫外线剂、热稳定剂、界面相容剂、ABS塑料、填料放入搅拌机中以80~120r/min密闭混合1~2小时；

步骤S4，将步骤S3混合完的原料加入已升温至160~180摄氏度的双螺杆挤出机中，以900~1100r/min的速度进行造粒，再将挤出粒冷却后放入鼓风干燥箱中以100~110摄氏度进行干燥11~13小时；

步骤S5，将步骤S4干燥后的粒子与抗氧剂、界面相容剂密闭混合2.~3小时后加入已升温至150~160摄氏度的双螺杆挤出机中，以480~520r/min的速度造粒，即得成品。

本发明的有益效果：

（1）聚丙烯无臭无毒、耐热耐腐蚀且密度小，是最轻便的通用塑料。聚丙烯材料的主链碳原子上有交替连接的侧甲基，在空间结构上是三个单体单元的螺旋型结构，较聚乙烯有着更强的抗冲击效果。本发明提供的光缆外护套材料使用聚丙烯为主要原料，与现有聚乙烯护套类比较具有超高弹性模量、抗低温脆性和高抗张强度，同时还具有较好的光泽度、光滑效果和抗老化性能，克服了一般极性材料混合后高吸水性的不足，还可抗霉变；

（2）木质素具有稳定的化学性质，物质呈现网状，有极强的抗压能力，弥补了聚丙烯的低刚性的缺陷。纤维素的长分子链易于和聚合材料形成较多缠结点，有利于提高聚合材料的抗张性能及弹性模量。柔性ABS塑料的加入提高了聚合材料的柔性能力并且使得材料弱界面性能增强，保证了材料在极低温度下的性能；

（3）木质素和纤维素为极性材料，而聚丙烯和柔性ABS塑料是非极性材料，简单混合会有界面空隙形成。通过将木质素和纤维素改性，再加上界面相容剂的作用，可以规避界面空隙的形成，提高了本发明材料的性能。

具体实施方式

下面结合具体实施例详细说明本发明的技术方案。

改性木质素的改性方法包括：步骤S1，将20份γ-甲基丙烯酰氧基丙基-三甲氧基硅烷、8份氨水和72份乙醇混合搅拌至均匀，得混合溶液；步骤S2，将25份木质素添加到75份混合溶液中，待木质素浸润后过滤，收集滤渣，滤渣置于85℃干燥36小时即得。

改性纤维素的改性方法包括：步骤S1，将20份乙烯基三乙氧基硅烷、10份氨水和70份乙醇混合搅拌至均匀，得混合溶液；步骤S2，将20份纤维素添加到80份混合溶液中，65℃搅拌7小时；步骤S3，将步骤S2溶液过滤，收集滤渣，滤渣置于85℃干燥36小时即得。

聚丙烯颗粒在鼓风干燥箱中干燥12小时后备用。

实施例1：光缆外护套材料的制备

步骤S1，将5千克聚丙烯颗粒、2.5千克改性木质素、1.8千克改性纤维素、0.3千克马来酸酐接枝乙丙三元橡胶、0.15千克乙烯-乙酸乙烯共聚物、0.1千克硬脂酸钠、0.1千克聚丙烯蜡、0.2千克碳酸钙粉末放入搅拌器中以200r/min的速度密闭混合2小时。

步骤S2，步骤S1混合搅拌后的物料送入升温至165摄氏度双螺杆挤出机中，以600r/min的速度进行造粒，将挤出造粒后的复合粒子放入鼓风干燥箱内105摄氏度干燥24小时。

步骤S3，将步骤S2干燥完的粒子掺入0.2千克乙炔黑、0.2千克乙烯-乙酸乙烯共聚物，0.1千克甘油酯、0.15千克马来酸酐接枝聚丙烯、1.2千克ABS塑料、0.2千克滑石粉后放入搅拌机中以100r/min密闭混合1.5小时。

步骤S4，将步骤S3混合完的原料加入已升温至170摄氏度双螺杆挤出机中，以1000r/min的速度进行造粒，再将挤出粒冷却后放入鼓风干燥箱中以105摄氏度进行干燥12小时。

步骤S5，将步骤S4干燥后的粒子与0.15千克抗氧剂1010、0.05千克马来酸酐密闭混合2.5小时，将混合完的原料加入已升温至155摄氏度双螺杆挤出机中，以500r/min的速度进行造粒。造出粒子即为本制备方案所制备成品。

实施例2：光缆外护套材料的制备

原料重量份比：

聚丙烯，35份；改性木质素，20份；改性纤维素，15份；ABS塑料，15份；界面相容剂，3份；热稳定剂，1.5份；抗紫外线剂，2.5份；润滑剂，1.5份；抗氧剂，2.5份；填料；2.5份。界面相容剂可以选用马来酸酐、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝乙丙三元橡胶中的一种或多种；热稳定剂选用乙烯-乙酸乙烯共聚物、硬脂酸锌、甘油酯中的一种或多种；抗紫外线剂为乙炔黑或水杨酸苯酯；润滑剂选用聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钠中的一种或多种；抗氧剂为抗氧剂1010；填料选用碳酸钙、滑石粉、硅粉、二硫化钼、二氧化钛中的一种或多种，填料粒径大小为260~400目。

制备方法：

步骤S1，将聚丙烯、改性木质素、改性纤维素、界面相容剂、热稳定剂、润滑剂和填料置于混合搅拌器中密闭混合搅拌，搅拌转速为200r/min，搅拌时间2h；

步骤S2，将步骤S1混合搅拌后的物料送入升温至160~170摄氏度的双螺杆挤出机中，以600r/min的速度进行造粒，再将挤出造粒后的复合粒子放入鼓风干燥箱内以105摄氏度干燥24小时；

步骤S3，将步骤S2干燥后的复合粒子与抗紫外线剂、热稳定剂、界面相容剂、ABS塑料、填料放入搅拌机中以100r/min密闭混合1.5小时；

步骤S4，将步骤S3混合完的原料加入升温至170摄氏度的双螺杆挤出机，以1000r/min的速度进行造粒，将挤出粒冷却后放入鼓风干燥箱中以105摄氏度进行干燥12小时；

步骤S5，将步骤S4干燥后的粒子与抗氧剂、界面相容剂密闭混合2..5小时后加入已升温至155摄氏度的双螺杆挤出机中，以500r/min的速度造粒，即得成品。

实施例3：光缆外护套材料的制备

原料重量份比：

聚丙烯，30份；改性木质素，15份；改性纤维素，10份；ABS塑料，10份；界面相容剂，2份；热稳定剂，1份；抗紫外线剂，2份；润滑剂，1份；抗氧剂，2份；填料；2份。界面相容剂可以选用马来酸酐、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝乙丙三元橡胶中的一种或多种；热稳定剂选用乙烯-乙酸乙烯共聚物、硬脂酸锌、甘油酯中的一种或多种；抗紫外线剂为乙炔黑或水杨酸苯酯；润滑剂选用聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钠中的一种或多种；抗氧剂为抗氧剂1010；填料选用碳酸钙、滑石粉、硅粉、二硫化钼、二氧化钛中的一种或多种，填料粒径大小为260~400目。

制备方法：

步骤S1，将聚丙烯、改性木质素、改性纤维素、界面相容剂、热稳定剂、润滑剂和填料置于混合搅拌器中密闭混合搅拌，搅拌转速为200r/min，搅拌时间2h；

步骤S2，将步骤S1混合搅拌后的物料送入升温至160~170摄氏度的双螺杆挤出机中，以600r/min的速度进行造粒，再将挤出造粒后的复合粒子放入鼓风干燥箱内以105摄氏度干燥24小时；

步骤S3，将步骤S2干燥后的复合粒子与抗紫外线剂、热稳定剂、界面相容剂、ABS塑料、填料放入搅拌机中以100r/min密闭混合1.5小时；

步骤S4，将步骤S3混合完的原料加入升温至170摄氏度的双螺杆挤出机，以1000r/min的速度进行造粒，将挤出粒冷却后放入鼓风干燥箱中以105摄氏度进行干燥12小时；

步骤S5，将步骤S4干燥后的粒子与抗氧剂、界面相容剂密闭混合2..5小时后加入已升温至155摄氏度的双螺杆挤出机中，以500r/min的速度造粒，即得成品。

实施例4：光缆外护套材料的制备

原料重量份比：

聚丙烯，40份；改性木质素，25份；改性纤维素，20份；ABS塑料，20份；界面相容剂，4份；热稳定剂，2份；抗紫外线剂，3份；润滑剂，2份；抗氧剂，3份；填料；3份。界面相容剂可以选用马来酸酐、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝乙丙三元橡胶中的一种或多种；热稳定剂选用乙烯-乙酸乙烯共聚物、硬脂酸锌、甘油酯中的一种或多种；抗紫外线剂为乙炔黑或水杨酸苯酯；润滑剂选用聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钠中的一种或多种；抗氧剂为抗氧剂1010；填料选用碳酸钙、滑石粉、硅粉、二硫化钼、二氧化钛中的一种或多种，填料粒径大小为260~400目。

制备方法：

步骤S1，将聚丙烯、改性木质素、改性纤维素、界面相容剂、热稳定剂、润滑剂和填料置于混合搅拌器中密闭混合搅拌，搅拌转速为200r/min，搅拌时间2h；

步骤S2，将步骤S1混合搅拌后的物料送入升温至160~170摄氏度的双螺杆挤出机中，以600r/min的速度进行造粒，再将挤出造粒后的复合粒子放入鼓风干燥箱内以105摄氏度干燥24小时；

步骤S3，将步骤S2干燥后的复合粒子与抗紫外线剂、热稳定剂、界面相容剂、ABS塑料、填料放入搅拌机中以100r/min密闭混合1.5小时；

步骤S4，将步骤S3混合完的原料加入升温至170摄氏度的双螺杆挤出机，以1000r/min的速度进行造粒，将挤出粒冷却后放入鼓风干燥箱中以105摄氏度进行干燥12小时；

步骤S5，将步骤S4干燥后的粒子与抗氧剂、界面相容剂密闭混合2..5小时后加入已升温至155摄氏度的双螺杆挤出机中，以500r/min的速度造粒，即得成品。

聚丙烯无臭无毒、耐热耐腐蚀且密度小，是最轻便的通用塑料。聚丙烯材料的主链碳原子上有交替连接的侧甲基，在空间结构上是三个单体单元的螺旋型结构，较聚乙烯有着更强的抗冲击效果。本发明提供的光缆外护套材料使用聚丙烯为主要原料，与现有聚乙烯护套类比较具有超高弹性模量、抗低温脆性和高抗张强度，同时还具有较好的光泽度、光滑效果和抗老化性能，克服了一般极性材料混合后高吸水性的不足，还可抗霉变。木质素具有稳定的化学性质，物质呈现网状，有极强的抗压能力，弥补了聚丙烯的低刚性的缺陷。纤维素的长分子链易于和聚合材料形成较多缠结点，有利于提高聚合材料的抗张性能及弹性模量。柔性ABS塑料的加入提高了聚合材料的柔性能力并且使得材料弱界面性能增强，保证了材料在极低温度下的性能。木质素和纤维素为极性材料，而聚丙烯和柔性ABS塑料是非极性材料，简单混合会有界面空隙形成。通过将木质素和纤维素改性，再加上界面相容剂的作用，可以规避界面空隙的形成，提高了本发明材料的性能。

上述实施例的作用在于说明本发明的实质性内容，但并不以此限定本发明的保护范围。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和保护范围。

Claims (10)

1.一种光缆外护套材料，其特征在于，通过如下重量份的原料制成：聚丙烯，30~40份；改性木质素，15~25份；改性纤维素，10~20份；ABS塑料，10~20份；界面相容剂，2~4份；热稳定剂，1~2份；抗紫外线剂，2~3份；润滑剂，1~2份；抗氧剂，2~3份；填料；2~3份。

2.根据权利要求1所述的光缆外护套材料，其特征在于，所述改性木质素的改性方法包括：步骤S1，将18~22份硅烷偶联剂、6~10份氨水和70~74份乙醇混合搅拌至均匀，得混合溶液；步骤S2，将23~27份木质素添加到73~77份混合溶液中，待木质素浸润后过滤，收集滤渣，滤渣置于80~90℃干燥32~40小时即得。

3.根据权利要求2所述的光缆外护套材料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为γ-甲基丙烯酰氧基丙基-三甲氧基硅烷。

4.根据权利要求1所述的光缆外护套材料，其特征在于，所述改性纤维素的改性方法包括：步骤S1，将18~22份硅烷偶联剂、8~12份氨水和68~72份乙醇混合搅拌至均匀，得混合溶液；步骤S2，将18~22份纤维素添加到78~82份混合溶液中，60~70℃搅拌2~12小时；步骤S3，将步骤S2溶液过滤，收集滤渣，滤渣置于80~90℃干燥32~40小时即得。

5.根据权利要求4所述的光缆外护套材料，其特征在于：所述硅烷偶联剂为乙烯基三乙氧基硅烷。

6.根据权利要求1~5任一所述的光缆外护套材料，其特征在于：所述界面相容剂为马来酸酐、马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝乙丙三元橡胶中的一种或多种。

7.根据权利要求1~5任一所述的光缆外护套材料，其特征在于：所述热稳定剂为乙烯-乙酸乙烯共聚物、硬脂酸锌、甘油酯中的一种或多种。

8.根据权利要求1~5任一所述的光缆外护套材料，其特征在于：所述抗紫外线剂为乙炔黑或水杨酸苯酯；所述润滑剂为聚乙烯蜡、聚丙烯蜡、硬脂酸钠中的一种或多种；所述抗氧剂为抗氧剂1010。

9.根据权利要求1~5任一所述的光缆外护套材料，其特征在于：所述填料为碳酸钙、滑石粉、硅粉、二硫化钼、二氧化钛中的一种或多种，填料粒径大小为260~400目。

10.权利要求1~5任一所述光缆外护套材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，将聚丙烯、改性木质素、改性纤维素、界面相容剂、热稳定剂、润滑剂和填料置于混合搅拌器中密闭混合搅拌，搅拌转速为180~220r/min，搅拌时间1~3h；

步骤S2，将步骤S1混合搅拌后的物料送入升温至160~170摄氏度的双螺杆挤出机中，以580~620r/min的速度进行造粒，再将挤出造粒后的复合粒子放入鼓风干燥箱内以100~110摄氏度干燥22~26小时；

步骤S3，将步骤S2干燥后的复合粒子与抗紫外线剂、热稳定剂、界面相容剂、ABS塑料、填料放入搅拌机中以80~120r/min密闭混合1~2小时；

步骤S4，将步骤S3混合完的原料加入已升温至160~180摄氏度的双螺杆挤出机中，以900~1100r/min的速度进行造粒，再将挤出粒冷却后放入鼓风干燥箱中以100~110摄氏度进行干燥11~13小时；

步骤S5，将步骤S4干燥后的粒子与抗氧剂、界面相容剂密闭混合2.~3小时后加入已升温至150~160摄氏度的双螺杆挤出机中，以480~520r/min的速度造粒，即得成品。