CN112480300A - 一种光缆电缆阻水用高吸收性树脂的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种光缆电缆阻水用高吸收性树脂的制备方法，该方法以乙烯基单体(盐)、工艺水、两官能团以上可交联的单体、膨胀促进单体、分散防粘剂、金属离子螯合剂、引发剂配置成预聚液，预聚液利用喷雾雾化设备形成满足尺寸要求的微液滴，微液滴经过特制的聚合干燥机完成聚合反应和干燥脱水过程，得到颗粒或粉末状干燥料，干燥料经过表面交联和表面处理得到最终的光缆电缆阻水用高吸收性树脂产品，本发明的制备的光缆电缆阻水用高吸收性树脂无需破碎研磨，无需使用烷烃，可以满足膨胀指标要求。

Description

一种光缆电缆阻水用高吸收性树脂的制备方法
技术领域
本发明涉及光缆电缆阻水技术领域，具体涉及一种光缆电缆阻水用高吸收性树脂的制备方法。
背景技术
光缆电缆尤其是涉水光缆电缆在长期使用过程中，水或水气会进入光缆电缆内部，会给光缆电缆的绝缘屏蔽、信号传输和使用寿命造成不可预估的损耗和损害，因此阻止水在光缆电缆中存在很有必要。为了赋予光缆电缆阻水的功能，文献《阻水型电力电缆的主要结构和关键工艺》(电线电缆2003年2月)有报道采用阻水油膏来实现的，但阻水油膏加工繁琐，防水效果差，维护困难，目前主流为采用阻水带的技术方案，阻水带是由基布和高吸收性树脂组成，阻水的功能主要是高吸收性树脂起作用。高吸收性树脂是一种含有羧基、羟基等强亲水性基团并具有一定交联度的水溶胀型高分子材料。它不溶于水，也不溶于有机溶剂，却有着奇特的吸收性能和膨胀能力，同时又具备高分子材料的优点，与传统的吸水材料相比具有更大的优势，随着4G通讯的普及和5G通讯的兴起，光缆电缆阻水用高吸收性树脂的需求量迅速而爆发式增长，同时对高吸收性树脂提出更快、更高、安全价廉的要求。
目前，光缆电缆阻水用高吸收性树脂制备方法主要有反相悬浮聚合工艺，如申请公开号CN106471013A中的公开的方法，其他制备方法有利用水溶液聚合后破碎或研磨成目标粒径分布的颗粒或粉末，反相悬浮聚合工艺制备光缆电缆阻水用高吸收性树脂需要用到大量的烷烃(碳原子数7-8)，因烷烃(碳原子数7-8)是危险品且对人体有较大伤害，利用水溶液聚合后破碎或研磨成目标粒径分布的方法，存在需要破碎或研磨过程，颗粒或粉末的形貌为无定性状，申请公开号CN109968779A报道了产品的膨胀速率和膨胀高度达不到要求。
为了克服现有技术的缺陷，本发明提供了一种不经过破碎或研磨过程、不使用烷烃(碳原子数7-8)危险品、工艺简单安全易实施，并且产品的膨胀速率和膨胀高度达到要求的光电缆阻水用高吸收性树脂。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：研制开发一种不经过破碎或研磨过程、不使用烷烃(碳原子数7-8)危险品、工艺简单安全易实施，并且产品的膨胀速率和膨胀高度达到要求的光电缆阻水用高吸收性树脂。
本发明的目的就是为了解决上述现有技术条件存在的问题，提供一种光电缆阻水用高吸收性树脂的制备方法。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种光电缆阻水用高吸收性树脂的制备方法，包括下述质量份的组分及制备步骤：
步骤A：在反应釜中将500～590份乙烯基单体(盐)、280～320份工艺水、0.8～1.0份两官能团以上可交联的单体、6～10份膨胀促进单体、2～4份分散防粘剂、0.02～0.06份金属离子螯合剂、0.1～0.3份引发剂配置成预聚液；
步骤B：预聚液利用喷雾雾化设备柱塞泵以2.2～2.5进入到喷雾设备中雾化后形成微液滴，微液滴立即经过172～187℃的聚合干燥机，物料平均停留时间为13～20秒完成聚合反应和干燥脱水过程，得到颗粒或粉末状干燥料；
步骤C：干燥料经过表面交联和表面处理得到最终的光缆电缆阻水用高吸收性树脂产品。
作为本方案的进一步改进，步骤A中，所述的乙烯基单体(盐)为含有双键的羧酸(盐)基、磺酸(盐)基、磷酸(盐)基、羟基的任意一种或多种。
作为本方案的进一步改进，所述的两官能团以上可交联的单体为聚多元醇二缩水甘油醚、聚多元醇(二～四)丙烯酸酯、多元醇(二～四)丙烯酸酯、多元醇(二～四)烯丙基醚、聚多元醇(二～四)烯丙基醚、多元醇二缩水甘油醚的任意一种或多种。
作为本方案的进一步改进，步骤A中所述的膨胀促进单体为乙烯基磺酸钠、甲基丙烯酸羟丙磺酸钠、2-烯丙基醚3-羥基丙烷-1-磺酸钠重的任意一种或多种。
作为本方案的进一步改进，步骤A中所述的分散防粘剂为酸性硅溶胶、气相法二氧化硅、超细型沉淀法白炭黑中的任意一种或多种。
作为本方案的进一步改进，步骤B中所述的微液滴的长宽高的取值范围为a，a满足数量关系：0.0562毫米＜a＜0.375毫米，且微液滴的长宽高的取值都介于0.225毫米到0.0937毫米范围的比例大于50％。
作为本方案的进一步改进，步骤B中所述聚合烘干机的温度范围为120℃～190℃，物料在聚合烘干机中的停留时间为3秒～40秒。
作为本方案的进一步改进，步骤B中得到的颗粒或粉末状干燥料挥发物含量范围为3％～12％。
作为本方案的进一步改进，步骤B中所述的颗粒或粉末状干燥料的长宽高都大于0.045毫米而小于0.30毫米，并且干燥料的长宽高都介于0.180毫米到0.075毫米范围的比例大于50％。
本发明提供的光电缆阻水用高吸收性树脂的制备方法与现有产品相比，具备下述有益效果：1)本发明的光电缆阻水用高吸收性树脂不经过破碎或研磨过程、不使用烷烃(碳原子数7-8)危险品、工艺简单安全易实施，并且产品的膨胀速率和膨胀高度达到要求；
聚丙烯/聚偏氟乙烯共挤保护膜具有两层结构，内层是改性的聚丙烯材料，与建材常用的PVC材料具有良好的粘结性能，有利于薄膜与保护部件的表面牢固粘接；2)本发明的聚丙烯/聚偏氟乙烯共挤保护膜的外层是改性的聚偏氟乙烯材料，不但具有优异的耐候性能，延长了被保护材料的使用年限，而且其表面自清洁能力强，抗菌能力强，同时还具备优异的阻燃效果，这一点在建材行业尤为重要。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合实施例对本发明作进一步说明：
膨胀速率：称量0.200±0.01克高吸收树脂，平铺到带底圆筒(内径80毫米，高度标识0-30毫米)中，铺上一层无纺布(直径80毫米，克重为20-30克每平方米)，再放入总重80克的带孔活塞环，加入120±1克的去离子水，立即记录时间，1min时肉眼与带孔活塞环下部平齐观察高度标识，记录数值，单位为毫米。
膨胀高度：称量0.200±0.01克高吸收树脂，平铺到带底圆筒(内径80毫米，高度标识0-30毫米)中，铺上一层无纺布(直径80毫米，克重为20-30克每平方米)，再放入总重80克的带孔活塞环，加入120±1克的去离子水，立即记录时间，3min时肉眼与带孔活塞环下部平齐观察高度标识，记录数值，单位为毫米。
实施例1
步骤A
在配料釜中加入570kg的丙烯酸和丙烯酸钠溶液(中和度75％)、301.2kg的工艺水、两官能团以上可交联的单体季戊四醇(二、三、四)丙烯酸酯混合物0.9kg和膨胀促进单体乙烯基磺酸钠8kg，分散防粘剂酸性硅溶胶3kg，金属离子螯合剂乙二胺四乙酸二钠盐0.04kg，控温到40℃±2℃，加入引发剂过硫酸钠0.2kg，配料釜的搅拌5分钟后得到预聚合液；
步骤B
预聚合液用柱塞泵以2.2MPa压力进入到喷雾设备中雾化后，立即进入已经升温到187℃的聚合干燥机中，物料平均停留13秒，得到干燥料；
步骤C
干燥料再经过表面交联和表面处理得到最终的光缆电缆阻水用高吸收性树脂成品A。
实施例2
步骤A
在配料釜中加入570kg的丙烯酸和丙烯酸钠溶液(中和度75％)、301.2kg的工艺水、两官能团以上可交联的单体季戊四醇(二、三、四)丙烯酸酯混合物0.9kg和膨胀促进单体2-烯丙基醚3-羥基丙烷-1-磺酸钠8kg，分散防粘剂酸性硅溶胶3kg，金属离子螯合剂乙二胺四乙酸二钠盐0.04kg，控温到40℃±2℃，加入引发剂过硫酸钠0.2kg，配料釜的搅拌5分钟后得到预聚合液；
步骤B
预聚合液用柱塞泵以2.2MPa压力进入到喷雾设备中雾化后，立即进入已经升温到187℃的聚合干燥机中，物料平均停留13秒，得到干燥料；
步骤C
干燥料再经过表面交联和表面处理得到最终的光缆电缆阻水用高吸收性树脂成品B。
实施例3
步骤A
在配料釜中加入570kg的丙烯酸和丙烯酸钠溶液(中和度75％)、301.2kg的工艺水、两官能团以上可交联的单体季戊四醇(二、三、四)丙烯酸酯混合物0.9kg和膨胀促进单体乙烯基磺酸钠8kg，分散防粘剂酸性硅溶胶3kg，金属离子螯合剂乙二胺四乙酸二钠盐0.04kg，控温到40℃±2℃，加入引发剂过硫酸钠0.2kg，配料釜的搅拌5分钟后得到预聚合液；
步骤B
预聚合液用柱塞泵以2.5MPa压力进入到喷雾设备中雾化后，立即进入已经升温到172℃的聚合干燥机中，物料平均停留20秒，得到干燥料；
步骤C
干燥料再经过表面交联和表面处理得到最终的光缆电缆阻水用高吸收性树脂成品C。
实施例4
步骤A
在配料釜中加入570kg的丙烯酸和丙烯酸钠溶液(中和度75％)、301.2kg的工艺水、两官能团以上可交联的单体季戊四醇(二、三、四)丙烯酸酯混合物0.9kg和膨胀促进单体2-烯丙基醚3-羥基丙烷-1-磺酸钠8kg，分散防粘剂酸性硅溶胶3kg，金属离子螯合剂乙二胺四乙酸二钠盐0.04kg，控温到40℃±2℃，加入引发剂过硫酸钠0.2kg，配料釜的搅拌5分钟后得到预聚合液；
步骤B
预聚合液用柱塞泵以2.5MPa压力进入到喷雾设备中雾化后，立即进入已经升温到172℃的聚合干燥机中，物料平均停留20秒，得到干燥料；
步骤C
干燥料再经过表面交联和表面处理得到最终的光缆电缆阻水用高吸收性树脂成品D。
对比例1
在配料釜中加入570kg的丙烯酸和丙烯酸钠溶液(中和度75％)、301.2kg的工艺水、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.9kg，开启配料釜的搅拌，控温到40℃±2℃，用泵输送滴加到含有分散剂三聚甘油酯3kg的1020kg烷烃中，同时添加1％过硫酸钠30.8kg，防泄露、防爆的聚合反应釜的搅拌开启，聚合反应结束后，共沸脱水、用防泄露、防爆过滤设备过滤出干燥物，用乙醇溶剂清洗干燥物中存留的烷烃，经过表面交联、表面处理得到最终的成品E。
对比例2
在配料釜中加入570kg的丙烯酸和丙烯酸钠溶液(中和度75％)、301.2kg的工艺水、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.9kg，开启配料釜的搅拌，控温到70℃±2℃，用泵输送到连续回转运行硅胶床的聚合反应器中，同时添加1％过硫酸钠30.8kg，聚合反应结束后，造粒、烘干、研磨、筛分、表面交联、表面处理得到最终的成品F。
对比实施例1～4与对比例1～2得到的高吸收性树脂，详见下表1：
表1实施例1～4与对比例1～2的比较
Figure BDA0002806587340000061
由表1分析可见，与对比例比较本发明的实施例1～3提供的了一种工艺安全、无需使用烷烃、无需破碎研磨、而且满足膨胀速率和膨胀高度指标要求的光缆电缆阻水用高吸收性树脂。
以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明所作的等效变换，均在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种光电缆阻水用高吸收性树脂的制备方法，其特征在于，包括下述质量份的组分及制备步骤：
步骤A：在反应釜中将500～590份乙烯基单体(盐)、280～320份工艺水、0.8～1.0份两官能团以上可交联的单体、6～10份膨胀促进单体、2～4份分散防粘剂、0.02～0.06份金属离子螯合剂、0.1～0.3份引发剂配置成预聚液；
步骤B：预聚液利用喷雾雾化设备柱塞泵以2.2～2.5进入到喷雾设备中雾化后形成微液滴，微液滴立即经过172～187℃的聚合干燥机，物料平均停留时间为13～20秒完成聚合反应和干燥脱水过程，得到颗粒或粉末状干燥料；
步骤C：干燥料经过表面交联和表面处理得到最终的光缆电缆阻水用高吸收性树脂产品。
2.根据权利要求1所述的光缆电缆阻水用高吸收性树脂的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述的乙烯基单体(盐)为含有双键的羧酸(盐)基、磺酸(盐)基、磷酸(盐)基、羟基的任意一种或多种。
3.根据权利要求1所述的光缆电缆阻水用高吸收性树脂的制备方法，其特征在于，所述的两官能团以上可交联的单体为聚多元醇二缩水甘油醚、聚多元醇(二～四)丙烯酸酯、多元醇(二～四)丙烯酸酯、多元醇(二～四)烯丙基醚、聚多元醇(二～四)烯丙基醚、多元醇二缩水甘油醚的任意一种或多种。
4.根据权利要求1所述的光缆电缆阻水用高吸收性树脂的制备方法，其特征在于，步骤A中所述的膨胀促进单体为乙烯基磺酸钠、甲基丙烯酸羟丙磺酸钠、2-烯丙基醚3-羥基丙烷-1-磺酸钠重的任意一种或多种。
5.根据权利要求1所述的光缆电缆阻水用高吸收性树脂的制备方法，其特征在于，步骤A中所述的分散防粘剂为酸性硅溶胶、气相法二氧化硅、超细型沉淀法白炭黑中的任意一种或多种。
6.根据权利要求1所述的光缆电缆阻水用高吸收性树脂的制备方法，其特征在于，步骤B中所述的微液滴的长宽高的取值范围为a，a满足数量关系：0.0562毫米＜a＜0.375毫米，且微液滴的长宽高的取值都介于0.225毫米到0.0937毫米范围的比例大于50％。
7.根据权利要求1所述的光缆电缆阻水用高吸收性树脂的制备方法，其特征在于：步骤B中所述聚合烘干机的温度范围为120℃～190℃，物料在聚合烘干机中的停留时间为3秒～40秒。
8.根据权利要求1所述的光缆电缆阻水用高吸收性树脂的制备方法，其特征在于：步骤B中得到的颗粒或粉末状干燥料挥发物含量范围为3％～12％。
9.根据权利要求1所述的光缆电缆阻水用高吸收性树脂的制备方法，其特征在于：步骤B中所述的颗粒或粉末状干燥料的长宽高都大于0.045毫米而小于0.30毫米，并且干燥料的长宽高都介于0.180毫米到0.075毫米范围的比例大于50％。
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