CN108410079A - 一种通信电缆护套材料及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种通信电缆护套材料及制备方法，护套材料由以下重量份的成分组成：PVC树脂粉为100‑120份，热塑性聚氨酯为30‑40份，氧化石墨烯分散液或还原的氧化石墨烯分散液，抗氧化剂为10‑15份，热稳定剂为1‑5份，增塑剂为8‑10份，阻燃剂为3‑5份，润滑剂为0.05‑0.15份，PVC加工助剂为0.4‑1.6份，填充剂为5‑7份，无卤阻燃剂协效剂为1‑3份。本发明通信电缆护套材料的制备方法包括混合、密炼、挤出等多个工艺。本发明制备方便且制得的通信电缆护套材料拉伸性好、成本低、密度小、柔软度高。

Description

一种通信电缆护套材料及制备方法
技术领域
本发明涉及电缆护套材料技术领域，尤其涉及一种通信电缆护套材料及制备方法。
背景技术
现在的通信电缆对敷设要求非常高。柔软性好拉伸强度高的护套材料可避免施工过程中电缆的损坏。在电缆实际使用的过程中，柔软性又可适应于不同气候，实现张弛有度，从而为设备以及通信提供了保障。另外，电缆的重量对于生产运输安装都有着影响，重量轻的电缆在这几个方面都有着出色的表现。
如何使通信电缆护套变得柔软、轻盈、拉伸强度高成为了本领域的重点研究方向。
如申请号为 CN93102638.5的中国发明专利公开了阻燃通信电缆，包括
缆芯，含有至少一种传输介质；和阻燃装置，围绕所述缆芯配置，其特征在于，该阻燃装置包含：第一无机氧化物，在受到至少约350℃温度时熔化；第二无机氧化物，在受到至少约650℃温度时结晶；和有机基树脂；并且所述阻燃装置为所述第一无机氧化物、所述第二无机氧化物和所述有机基树 脂的混合物，其在受到约350℃到1000℃范围温度时起到有效阻燃作用。这样的通信电缆拉伸度、重量等都不够好。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提出一种拉伸性好、成本低、密度小、柔软度高、制备方便的通信电缆护套材料及制备方法。
本发明解决其技术问题，采用的技术方案是，提出一种通信电缆护套材料及制备方法，护套材料由以下重量份的成分组成：PVC树脂粉为100-120份，热塑性聚氨酯为30-40份，氧化石墨烯分散液或还原的氧化石墨烯分散液，抗氧化剂为10-15份，热稳定剂为1-5份，增塑剂为8-10份，阻燃剂为3-5份，润滑剂为0.05-0.15份，PVC加工助剂为0.4-1.6份，填充剂为5-7份，无卤阻燃剂协效剂为1-3份。
PVC树脂粉具有良好的抗热性、柔软度、拉伸性且价格低；热塑性聚氨酯与PVC树脂粉作为通信电缆护套材料的主要成分，两者选用上述的重量份，能够使得通信电缆护套材料的抗热性、柔软度、拉伸性都能达到最好且对于后续成分加入有很好的相容性；氧化石墨烯或还原的氧化石墨烯中加入水和分散剂再进行超声得到氧化石墨烯分散液或还原的氧化石墨烯分散液，氧化石墨烯分散液或还原的氧化石墨烯分散液的加入与PVC树脂粉、热塑性聚氨酯共同作用下，使得抗热性、柔软性、拉伸性都大幅度提高，且少量的氧化石墨烯或还原的氧化石墨烯就能达到上述功能，所以能够使得制备的通信电缆外套材料的密度低，便于施工与使用，且由于高比表面积的氧化石墨烯或还原的氧化石墨烯的加入能够提高通信电缆外套材料的抗机械应力，提高拉伸性。填充剂的加入不会影响产品的性能，并且能大大降低成本；无卤阻燃剂协效剂主要以氮系、磷系化合物和金属氢氧化物为主，也包括氮磷膨胀体系，石墨膨胀体系。这类体系的化合物，燃烧时不挥发、不产生腐蚀性气体，被称为无公害阻燃剂，是发展的趋势，但一般的无卤阻燃剂添加量都比较大，成本高，影响物理性能大，为达到减少添加量，优化物理性能，提高阻燃效果，研究人员利用了新兴的纳米技术、胶囊包覆技术、表面处理技术和复配协同机理研究开发了新品阻燃剂，包括MMT，协效剂FR-18等，配合无卤阻燃剂的主要作用，在整个阻燃配伍体系中起到，协调物理性能，提高阻燃效果的配合作用。一般协效剂添加份量都比阻燃剂要少得多，减少阻燃剂的用量。
作为优选，所述氧化石墨烯分散液或还原的氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯或还原的氧化石墨烯为0.5-2份。
作为优选，所述热稳定剂为钙锌稳定剂，由硬脂酸钙、蓖麻油酸钙、硬脂酸锌、蓖麻油酸锌、环氧大豆油、紫外线吸收剂的两种或多种组成。钙锌稳定剂无毒，而且钙锌稳定剂对于提高通信电缆外套材料的柔软度有很大的作用。
进一步优选，所述热稳定剂为蓖麻油酸钙、蓖麻油酸锌和环氧大豆油的混合物，蓖麻油酸钙、蓖麻油酸锌和环氧大豆油的混合比为3-6:2-3:1。选用这几种物质的混合物作为热稳定剂时，热稳定效果最好，且蓖麻油酸钙、蓖麻油酸锌和环氧大豆油的混合物的混合比在这个范围内时，对于提高通信电缆外套的柔软度的作用最大。
作为优选，所述氧化石墨烯或还原的氧化石墨烯的比表面积为500-1000m2/g，厚度为0.55-3.74nm，纯度>99%。氧化石墨烯或还原的氧化石墨烯的比表面积在500-1000m2/g，厚度为0.55-3.74nm时，比表面积和厚度都在这个范围内时，对后续分散起着很大的作用，且能够提高通信电缆外套材料的柔软度与拉伸性，纯度>99%能够提高通信电缆外套材料的拉伸性，不会因为杂质太多而导致通信电缆外套材料容易断裂。
作为优选，所述氧化石墨烯分散液或还原的氧化石墨烯分散液的制备方法是将氧化石墨烯或还原的氧化石墨烯中加入水和分散剂，在进行超声即可得到氧化石墨烯分散液或还原的氧化石墨烯分散液。氧化石墨烯或还原的氧化石墨烯加入水和分散剂再经过超声，这样制得的氧化石墨烯分散液或还原的氧化石墨烯分散液才能参与到反应中。
作为优选，所述抗氧化剂为BASF抗氧化剂。BASF抗氧化剂不但能够防止通信电缆外套的老化，还能够提高通信电缆外套的柔软度与拉伸性，从而使得通信电缆外套不易断裂。
作为优选，所述增塑剂和阻燃剂均为TCEP。TCEP为无色或淡黄色油状透明液体，具有淡奶油味，与一般有机溶剂均能混溶，但不溶于脂肪族烃，折光率1.4745(20℃)，沸点：194℃(10mmHg)．凝固点<-64℃，闪点 225℃，热分解温度240-280℃，水解稳定性良好．本品为合成材料的优良阻燃剂，兼具有良好的增型作用，一般添加量为5-10%,可以大大降低通信电缆外套的成本和密度，且TCEP与PVC树脂粉、热塑性聚氨酯等反应后，非但不会影响通信电缆外套的柔软度与拉伸性，还会加强通信电缆外套的柔软度和拉伸性，避免施工与使用中断裂。
作为优选，所述填充剂为碳纤维和炭黑的混合物，且碳纤维和炭黑的混合比为3-5:1-2。碳纤维与炭黑这个比例的混合物作为填充剂，不但能降低成本，还能使得整个反应的抗热氧化性能提高，减少抗氧化剂的使用，也能保护通信电缆外套材料不易被氧化，不易被光降解，同时增加通信电缆外套材料的韧性，防止其断裂。
作为优选，所述PVC加工助剂为MMA /苯乙烯共聚物，虽然MMA/苯乙烯共聚物是常见的PVC加工助剂，但是这里选用MMA/苯乙烯共聚物作为PVC加工助剂的原因在于它能同时作用于PVC树脂粉与热塑性聚氨酯，改进热塑性熔体的流变性能与力学性能，加快反应的进行。一来增加材料的抗机械应力，二来缩短反应时间，加快产品的产出。作为优选，所述润滑剂为微晶石蜡。微晶石蜡作为润滑剂的同时可以延缓通信电缆外套的老化，提高通信电缆外套的柔软性和拉伸性，微晶石蜡还能缓冲通信电缆外套的内部受力情况，使得通信电缆外套更加不易断裂。
所述的一种通信用电缆护套材料的制备方法，包括下述步骤：（1）向高速混合机中投入PVC树脂粉、热塑性聚氨酯、氧化石墨烯分散液或还原的氧化石墨烯分散液、热稳定剂、增塑剂，在50-60℃下混合，然后再加入润滑剂、无卤阻燃剂协效剂、阻燃剂、抗氧化剂、填充剂进行混合；（2）将温度升至90～110℃，加入PVC加工助剂，混合均匀，制得混合料；（3）所述混合料转入双转子连续密炼机进行混炼，再通过双锥混炼机进入双阶螺杆挤出机进行混炼挤出造粒。
本发明具有如下有益效果：通信电缆护套材料柔软度高、拉伸性好、密度低、成本低、制备方便。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例1：
本实施例的通信电缆护套材料，包括以下重量份的原料：100份PVC树脂粉，35份热塑性聚氨酯，氧化石墨烯分散液，15份抗氧化剂，3份热稳定剂，10份增塑剂，4份阻燃剂，0.1份润滑剂，1份PVC加工助剂，5份填充剂,1份无卤阻燃剂协效剂。
所述氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯为0.5份。
所述热稳定剂为蓖麻油酸钙、蓖麻油酸锌和环氧大豆油的混合物，蓖麻油酸钙、蓖麻油酸锌和环氧大豆油的混合比为3:2:1。
所述氧化石墨烯的比表面积为750m2/g，厚度为0.55nm，纯度为99.5%。
所述阻燃剂和增塑剂均为TCEP。
所述抗氧化剂为BASF。
所述填充剂为碳纤维和炭黑的混合物，且碳纤维和炭黑的混合比为3:1。
所述润滑剂为微晶石墨。
所述PVC加工助剂为MMA /苯乙烯共聚物。
所述氧化石墨烯分散液制备方法是将氧化石墨烯中加入水和分散剂，在进行超声即可得到氧化石墨烯分散液。
制备方法包括如下步骤：（1）向高速混合机中投入PVC树脂粉、热塑性聚氨酯、氧化石墨烯分散液、热稳定剂、增塑剂，在50-60℃下混合至少1h，然后再加入润滑剂、无卤阻燃剂协效剂、阻燃剂、抗氧化剂、填充剂进行混合；（2）将温度升至90～110℃，加入PVC加工助剂，混合均匀50s-70s，制得混合料；（3）所述混合料转入双转子连续密炼机进行混炼，再通过双锥混炼机进入双阶螺杆挤出机进行混炼挤出造粒。
实施例2：
本实施例的通信电缆护套材料，包括以下重量份的原料：120份PVC树脂粉，30份热塑性聚氨酯，氧化石墨烯分散液，10份抗氧化剂，5份热稳定剂，8份增塑剂，5份阻燃剂，0.05份润滑剂，0.4份PVC加工助剂，7份填充剂,2份无卤阻燃剂协效剂。
所述氧化石墨烯分散液中的氧化石墨烯为1.25份。
所述热稳定剂为蓖麻油酸钙、蓖麻油酸锌和环氧大豆油的混合物，且三者的混合比为5:2:1。
所述氧化石墨烯的比表面积为500m2/g，厚度为3.74nm，纯度为99.0%。
所述阻燃剂和增塑剂均为TCEP。
所述抗氧化剂为BASF。
所述填充剂为碳纤维和炭黑的混合物，且碳纤维和炭黑的混合比为5:2。
所述润滑剂为微晶石墨。
所述PVC加工助剂为MMA /苯乙烯共聚物。
所述氧化石墨烯分散液的制备方法是将氧化石墨烯中加入水和分散剂，在进行超声即可得到氧化石墨烯分散液。
制备方法包括如下步骤：（1）向高速混合机中投入PVC树脂粉、热塑性聚氨酯、氧化石墨烯分散液、热稳定剂、增塑剂，在50-60℃下混合至少1h，然后再加入润滑剂、无卤阻燃剂协效剂、阻燃剂、抗氧化剂、填充剂进行混合；（2）将温度升至90～110℃，加入PVC加工助剂，混合均匀50s-70s，制得混合料；（3）所述混合料转入双转子连续密炼机进行混炼，再通过双锥混炼机进入双阶螺杆挤出机进行混炼挤出造粒。
实施例3：
本实施例的通信电缆护套材料，包括以下重量份的原料：110份PVC树脂粉，40份热塑性聚氨酯，还原的氧化石墨烯分散液，12.5份抗氧化剂，1份热稳定剂，9份增塑剂，3份阻燃剂，0.15份润滑剂，1.6份PVC加工助剂，6份填充剂，3份无卤阻燃剂协效剂。
所述还原的氧化石墨烯分散液中的还原的氧化石墨烯为2份。
所述热稳定剂为蓖麻油酸钙、蓖麻油酸锌和环氧大豆油的混合物，且混合比为4:3:1。
所述还原的氧化石墨烯的比表面积为1000m2/g，厚度为2.145nm，纯度为99.8%。
所述阻燃剂和增塑剂均为TCEP。
所述抗氧化剂为BASF。
所述填充剂为碳纤维和炭黑的混合物，且碳纤维和炭黑的混合比为8:3。
所述润滑剂为微晶石墨。
所述PVC加工助剂为MMA /苯乙烯共聚物。
所述还原的氧化石墨烯分散液的制备方法是将还原的氧化石墨烯中加入水和分散剂，在进行超声即可得到还原的氧化石墨烯分散液。
制备方法包括如下步骤：（1）向高速混合机中投入PVC树脂粉、热塑性聚氨酯、还原的氧化石墨烯分散液、热稳定剂、增塑剂，在50-60℃下混合至少1h，然后再加入润滑剂、无卤阻燃剂协效剂、阻燃剂、抗氧化剂、填充剂进行混合；（2）将温度升至90～110℃，加入PVC加工助剂，混合均匀50s-70s，制得混合料；（3）所述混合料转入双转子连续密炼机进行混炼，再通过双锥混炼机进入双阶螺杆挤出机进行混炼挤出造粒。
对比例1：
本对比例的通信电缆护套材料，包括以下重量份的原料：110份PVC树脂粉，40份热塑性聚氨酯，石墨烯分散液，12.5份抗氧化剂，1份热稳定剂，10份增塑剂，4份阻燃剂，0.15份润滑剂，1份PVC加工助剂，1份无卤阻燃剂协效剂。
所述石墨烯分散液中的石墨烯为2份。
所述热稳定剂为蓖麻油酸钙、蓖麻油酸锌和环氧大豆油的混合物且混合比为4:3:1。
石墨烯的比表面积为1000m2/g，厚度为2.145nm，纯度为99.8%。
所述阻燃剂和增塑剂均为TCEP。
所述抗氧化剂为BASF。
所述润滑剂为微晶石墨。
所述PVC加工助剂为MMA /苯乙烯共聚物。
石墨烯分散液的制备方法是将石墨烯中加入水和分散剂，再进行超声便可得到石墨烯分散液。
制备方法包括如下步骤：（1）向高速混合机中投入PVC树脂粉、热塑性聚氨酯、石墨烯分散液、热稳定剂、增塑剂，在50-60℃下混合至少1h，然后再加入润滑剂、无卤阻燃剂协效剂、阻燃剂、抗氧化剂进行混合；（2）将温度升至90～110℃，加入PVC加工助剂，混合均匀50s-70s，制得混合料；（3）所述混合料转入双转子连续密炼机进行混炼，再通过双锥混炼机进入双阶螺杆挤出机进行混炼挤出造粒。
对比例2：
本实施例的通信电缆护套材料，包括以下重量份的原料：120份PVC树脂粉，30份热塑性聚氨酯，氧化石墨烯分散液，10份抗氧化剂，5份热稳定剂，9份增塑剂，5份阻燃剂，0.05份润滑剂，0.4份PVC加工助剂，5份填充剂，2份无卤阻燃剂协效剂。
所述氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯为1.25份。
所述热稳定剂为蓖麻油酸钙和蓖麻油酸锌混合物，且二者的混合比为5:2。
氧化石墨烯的比表面积为500m2/g，厚度为3.74nm，纯度为99.0%。
增塑剂为DEHP，阻燃剂为TCEP。
所述抗氧化剂为BASF。
所述填充剂为碳纤维和炭黑的混合物，且碳纤维和炭黑的混合比为3:1。
所述润滑剂为微晶石墨。
所述PVC加工助剂为MMA /苯乙烯共聚物。
所述氧化石墨烯分散液的制备方法是将氧化石墨烯中加入水和分散剂，在进行超声即可得到氧化石墨烯分散液。
制备方法包括如下步骤：（1）向高速混合机中投入PVC树脂粉、热塑性聚氨酯、氧化石墨烯分散液、热稳定剂、增塑剂，在50-60℃下混合至少1h，然后再加入润滑剂、无卤阻燃剂协效剂、阻燃剂、抗氧化剂、填充剂进行混合；（2）将温度升至90～110℃，加入PVC加工助剂，混合均匀50s-70s，制得混合料；（3）所述混合料转入双转子连续密炼机进行混炼，再通过双锥混炼机进入双阶螺杆挤出机进行混炼挤出造粒。
对比例3：
本对比例的通信电缆护套材料，包括以下重量份的原料：110份PVC树脂粉，40份热塑性聚氨酯，还原的氧化石墨烯分散液，12.5份抗氧化剂，1份热稳定剂，8份8增塑剂,3份阻燃剂，0.1份润滑剂，1.6份PVC加工助剂，7份填充剂，3份无卤阻燃剂协效剂。
所述还原的氧化石墨烯分散液中的还原的氧化石墨烯为2份。
所述热稳定剂为蓖麻油酸钙、蓖麻油酸锌和环氧大豆油的混合物，且三者的混合比为5:2:1。
氧化石墨烯的比表面积为300m2/g，厚度为2.145nm，纯度为85.0%。
所述阻燃剂和增塑剂均为TCEP。
所述抗氧化剂为BASF。
所述填充剂为碳纤维和炭黑的混合物，且碳纤维和炭黑的混合比为5:2。
所述润滑剂为微晶石墨。
所述PVC加工助剂为MMA /苯乙烯共聚物。
所述还原的氧化石墨烯分散液的制备方法是将还原的氧化石墨烯中加入水和分散剂，在进行超声即可得到还原的氧化石墨烯分散液。
制备方法包括如下步骤：（1）向高速混合机中投入PVC树脂粉、热塑性聚氨酯、还原的氧化石墨烯分散液、热稳定剂、增塑剂，在50-60℃下混合至少1h，然后再加入润滑剂、无卤阻燃剂协效剂、阻燃剂、抗氧化剂、填充剂进行混合；（2）将温度升至90～110℃，加入PVC加工助剂，混合均匀50s-70s，制得混合料；（3）所述混合料转入双转子连续密炼机进行混炼，再通过双锥混炼机进入双阶螺杆挤出机进行混炼挤出造粒。
对比例4：
与实施例3不同的在于，热稳定剂选用二盐基硬脂酸铅。
生产工艺与实施例3一致。通过对上述实施例所得到的通信电缆护套材料和对比例所得到的通信电缆护套材料的拉伸强度、断裂伸长率，结果如下：
由上表可看出，本发明所采用的方案实施例1-3所得到的通信电缆外套材料的拉伸性好，不容易断裂，能够看出实施例1-3所得到的的通信电缆外套材料柔软度高。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (10)

1.一种通信电缆护套材料，其特征在于：护套材料由以下重量份的成分组成：PVC树脂粉为100-120份，热塑性聚氨酯为30-40份，氧化石墨烯分散液或还原的氧化石墨烯分散液，抗氧化剂为10-15份，热稳定剂为1-5份，增塑剂为8-10份，阻燃剂为3-5份，润滑剂为0.05-0.15份，PVC加工助剂为0.4-1.6份，填充剂为5-7份，无卤阻燃剂协效剂为1-3份。
2.根据权利要求1所述的一种通信电缆护套材料，其特征在于：所述氧化石墨烯分散液或还原的氧化石墨烯分散液中氧化石墨烯或还原的氧化石墨烯为0.5-2份。
3.根据权利要求1所述的一种通信电缆护套材料，其特征在于：所述热稳定剂为钙锌稳定剂，由硬脂酸钙、蓖麻油酸钙、硬脂酸锌、蓖麻油酸锌、环氧大豆油、紫外线吸收剂的两种或多种组成。
4.根据权利要求3所述的一种通信电缆护套材料，其特征在于：所述热稳定剂为蓖麻油酸钙、蓖麻油酸锌和环氧大豆油的混合物，蓖麻油酸钙、蓖麻油酸锌和环氧大豆油的混合比为3-6:2-3:1。
5.根据权利要求1所述的一种通信电缆护套材料，其特征在于：所述氧化石墨烯或还原的氧化石墨烯的比表面积为500-1000m2/g，厚度为0.55-3.74nm，纯度>99%。
6.根据权利要求1所述的一种通信电缆护套材料，其特征在于：所述氧化石墨烯分散液或还原的氧化石墨烯分散液的制备方法是将氧化石墨烯或还原的氧化石墨烯中加入水和分散剂，再进行超声即可得到氧化石墨烯分散液或还原的氧化石墨烯分散液。
7.根据权利要求1所述的一种通信电缆护套材料，其特征在于：所述填充剂为碳纤维和炭黑的混合物，且碳纤维和炭黑的混合比为3-5:1-2。
8.根据权利要求1所述的一种通信电缆护套材料，其特征在于：所述阻燃剂和增塑剂均为TCEP。
9.根据权利要求1所述的一种通信电缆护套材料，其特征在于：所述填充剂为碳纤维和炭黑的混合物，且碳纤维和炭黑的混合比为3-5:1-2。
10.如权利要求1-9任一项所述的一种通信电缆护套材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）向高速混合机中投入PVC树脂粉、热塑性聚氨酯、氧化石墨烯分散液或还原的氧化石墨烯分散液、热稳定剂、增塑剂，在50-60℃下混合，然后再加入润滑剂、无卤阻燃剂协效剂、阻燃剂、抗氧化剂、填充剂进行混合；（2）将温度升至90～110℃，加入PVC加工助剂，混合均匀，制得混合料；（3）所述混合料转入双转子连续密炼机进行混炼，再通过双锥混炼机进入双阶螺杆挤出机进行混炼挤出造粒。
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