CN112904510A - 一种防火阻燃塑料光缆及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种防火阻燃塑料光缆，其特征在于，包括塑料光纤和包裹于塑料光纤外侧的护套；所述塑料光纤包括塑料光纤芯线和形成于该塑料光纤芯线的覆盖层；所述塑料光纤芯线是由如下按重量份计的各组分制成：烯丙基甲基碳酸酯/GAM MA‑丁内酯‑3‑基异丁烯酸酯/2‑甲基‑4‑戊酸共聚物100份、纳米杂化超支化聚合物HB‑SiO24‑8份、硼酸1‑2份；所述覆盖层是由如下各原料通过紫外光固化而成：2‑[3‑(2H‑苯并三唑‑2‑基)‑4‑羟基苯基]乙基2‑甲基丙烯酸酯5‑8份、2,2,3,3‑四氟丙基甲基丙烯酸酯15‑25份、乙烯基超支化聚硅氧烷8‑12份、玻璃纤维1‑3份、偶联剂0.5‑1.5份、光引发剂0.4‑0.8份。本发明公开的防火阻燃塑料光缆防火阻燃效果显著，耐热性能优异，耐化学腐蚀性、抗老化和耐久性能佳，传输损耗小。

Description

一种防火阻燃塑料光缆及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种光缆材料技术领域，尤其涉及一种防火阻燃塑料光缆及其制备方法。
背景技术
近年来，随着科技的进步及社会的发展，以移动互联网、云计算、大数据、物联网应用为代表的通信技术快速兴起，使得光缆得到广泛应用。光缆是为了满足光学、机械或环境的性能规范而制造的，它是利用置于包覆护套中的一根或多根光纤作为传输媒质并可以单独或成组使用的通信线缆组件，是现代化、信息化的如今必不可少的一种工程材料。
目前常见的光缆包括塑料光缆和无机玻璃系光缆，无机玻璃系光缆在宽广的波长范围内具有优异的光传输性能，但其存在着加工性差，机械耐久性弱。塑料光缆因其价格便宜、质轻、柔软、不产生辐射，完全不受电磁干扰和无线电频率干扰以及噪音的影响,光传导能力大,带宽能力高，安装简捷又节能环保等优点，在FTTH﹑驻地网﹑局域网﹑工业控制﹑军事国防﹑安防监控﹑消费电子﹑机载设备、FA传感器及汽车制造中作为数据传送媒介被广泛使用。
目前，塑料光缆中包含聚甲基丙烯酸甲酯等易燃性塑料，因而容易燃烧，且其耐热性不好。其他种类的塑料光缆还或多或少存在使用的温度范围较窄，耐化学腐蚀性、抗老化能力相对较差，具有一定脆性，传输损耗高，宽带相对较小，耐久性有待进一步提高的缺陷，限制了其在某些领域的应用。
例如，申请号为201310278589.7的中国发明专利公开了一种防火阻燃塑料光缆，包括光纤和护套，所述光纤包括纤芯及纤芯外侧的反射层，所述护套包裹所述纤芯外侧的反射层，且采用环保阻燃材料TPU。该发明绿色环保、无卤、无红磷，阻燃性能优异，正常线规都可通过VW-1，良好机械性能等。然而，该防火阻燃塑料光缆纤芯仍然采用的是聚甲基丙烯酸甲酯材质，仍然存在耐热性不好，使用的温度范围较窄，耐久性有待进一步提高的缺陷。
因此，开发一种防火阻燃效果显著，耐热性能优异，耐化学腐蚀性、抗老化和耐久性能佳，传输损耗小的塑料光缆及其制备方法符合市场需求，对促进光缆领域的发展具有非常重要的意义。
发明内容
为了克服现有技术中的缺陷，本发明提供一种防火阻燃塑料光缆，其特征在于，包括塑料光纤和包裹于塑料光纤外侧的护套；所述塑料光纤包括塑料光纤芯线和形成于该塑料光纤芯线的覆盖层；所述塑料光纤芯线是由如下按重量份计的各组分制成：烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物100份、纳米杂化超支化聚合物HB-SiO24-8份、硼酸1-2份；所述覆盖层是由如下各原料通过紫外光固化而成：2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯5-8份、2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯15-25份、乙烯基超支化聚硅氧烷8-12份、玻璃纤维1-3份、偶联剂0.5-1.5份、光引发剂0.4-0.8份。
优选的，所述护套为阻燃ABS树脂、聚四氟乙烯树脂、聚氨酯树脂中的至少一种。
优选的，所述阻燃ABS树脂选自牌号为HFA700HT的阻燃ABS树脂、牌号为HFA705HI的阻燃ABS树脂、牌号为HFA471的阻燃ABS树脂中的一种或几种。
优选的，所述聚四氟乙烯树脂为3M泰良Dyneon PTFE TF2025Z。
优选的，所述聚氨酯树脂为
Figure BDA0002934356120000021
中的至少一种。
优选的，所述烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物的制备方法，包括如下步骤：将烯丙基甲基碳酸酯、GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯、2-甲基-4-戊酸、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，60-80℃下搅拌反应4-6小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物3-6次，最后置于真空干燥箱85-95℃下干燥至恒重，得到烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物。
优选的，所述烯丙基甲基碳酸酯、GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯、2-甲基-4-戊酸、引发剂、高沸点溶剂的质量比为2:(3-5):(0.5-1):(0.06-0.08):(25-35)。
优选的，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。
优选的，所述纳米杂化超支化聚合物HB-SiO2为按申请号为201910425260.6实施例1中纳米杂化超支化聚合物HB-SiO2的制备方法制成的纳米杂化超支化聚合物HB-SiO2。
优选的，所述乙烯基超支化聚硅氧烷为按CN102276836B实施1中含乙烯基的超支化聚硅氧烷的制备方法制成。
优选的，所述光引发剂为安息香乙醚、安息香异丙醚、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、2,4-二羟基二苯甲酮中的至少一种；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种。
优选的，所述玻璃纤维的平均直径为1-5μm，长径比为(10-20):1。
本发明的另一个目的，在于提供一种所述防火阻燃塑料光缆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、塑料光纤芯线的制备：将烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物、纳米杂化超支化聚合物HB-SiO2、硼酸混合均匀后，依次经过熔融、拉伸至0.20-0.50mm的塑料光纤芯线；
步骤S2、塑料光纤的制备：将2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯、乙烯基超支化聚硅氧烷、玻璃纤维、偶联剂和光引发剂混合均匀后，形成混合料，然后将混合料加入乙酸乙酯中，分散均匀后，涂覆于经过步骤S1制成的塑料光纤芯线外表面，然后置于氮气氛围，65-75℃，波长为220-250nm的紫外光下固化30-40分钟，得到厚为0.008-0.012mm的塑料光纤；
步骤S3、塑料光缆的制备：将经过步骤S2制成的塑料光纤的外侧形成包含以交叉头模具热熔融的前述护套，得到防火阻燃塑料光缆。
优选的，步骤S2中所述混合料、乙酸乙酯的质量比为1:(0.5-1)。
优选的，步骤S3中所述护套的厚度为0.8-1.2mm。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
(1)本发明提供的防火阻燃塑料光缆的制备方法，该制备方法工艺简单，无需专用设备，劳动强度低，制备效率和成品合格率高，适合工业化生产，具有较高的推广应用价值。
(2)本发明提供的防火阻燃塑料光缆，克服了现有塑料光缆阻燃性和耐热性不好，使用的温度范围较窄，耐化学腐蚀性、抗老化能力相对较差，具有一定脆性，传输损耗高，宽带相对较小，耐久性有待进一步提高的缺陷；通过各层结构、配方、原料协同作用，使得制成的防火阻燃塑料光缆防火阻燃效果显著，耐热性能优异，耐化学腐蚀性、抗老化和耐久性能佳，传输损耗小。
(3)本发明提供的防火阻燃塑料光缆，塑料光纤芯线是由烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物、纳米杂化超支化聚合物HB-SiO2和硼酸制成，在硼酸催化作用下，共聚物上的羧酸基能与纳米杂化超支化聚合物HB-SiO2上的羟基发生酯化反应，使分子链间形成二维甚至三维交联，减小材料的氢键化程度，可以提高聚合物材料的Tg温度，改善耐热性，降低吸水率、提高阻燃效果；纳米杂化超支化聚合物HB-SiO2结构的引入不仅能改善光缆的机械力学性能，为交联提供反应位点，还能提高聚合物材料的均匀性，减少聚合物的无序相和结晶相等，使产品保持较低的损耗；通过超支化结构引入活性羟基，与共聚物以化学键连接，提高了其性能稳定性，使得两组分形成统一整体，避免了多组分由于折射率不同，添加后引起双折射，进而影响光纤性能。共聚物上各共聚单体在电子效应、位阻效应等多重作用下，使得其综合性能和性能稳定性更佳，耐热性能、机械力学性能和耐化学腐蚀性更好，传输损耗更低，宽带相对较大，使用寿命更长。
(4)本发明提供的防火阻燃塑料光缆，所述覆盖层是由如下各原料通过紫外光固化而成：2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯5-8份、2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯15-25份、乙烯基超支化聚硅氧烷8-12份、玻璃纤维1-3份、偶联剂0.5-1.5份、光引发剂0.4-0.8份。各含不饱和烯烃的单体在光引发剂的作用下，发生紫外光固化反应，形成三维网络结构，有效改善了综合性能，使得其机械力学性能、耐老化性能、耐热性和阻燃性能更佳；其组分中含有较多与芯线相同成分的酯类，使得二者相容性好，成型后不易脱层。
(5)本发明提供的防火阻燃塑料光缆，外层护套采用综合性能、耐候性和阻燃防火性能较佳的材料制成，能对内部光纤起到较好的保护作用，能从整体上改善光缆的综合性能、性能稳定性、阻燃防火性，还能延长其使用寿命。各层材料中均不含有卤素等燃烧后有毒有害的物质，环保性能更佳。
具体实施方式
为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的以及优点更加清晰易懂，下面结合实施例对本发明做进一步的说明。实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
本发明实施例中所述纳米杂化超支化聚合物HB-SiO2为按申请号为201910425260.6实施例1中纳米杂化超支化聚合物HB-SiO2的制备方法制成的纳米杂化超支化聚合物HB-SiO2；所述乙烯基超支化聚硅氧烷为按CN102276836B实施1中含乙烯基的超支化聚硅氧烷的制备方法制成。
实施例1
一种防火阻燃塑料光缆，其特征在于，包括塑料光纤和包裹于塑料光纤外侧的护套；所述塑料光纤包括塑料光纤芯线和形成于该塑料光纤芯线的覆盖层；所述塑料光纤芯线是由如下按重量份计的各组分制成：烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物100份、纳米杂化超支化聚合物HB-SiO24份、硼酸1份；所述覆盖层是由如下各原料通过紫外光固化而成：2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯5份、2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯15份、乙烯基超支化聚硅氧烷8份、玻璃纤维1份、偶联剂0.5份、光引发剂0.4份。
所述护套为阻燃ABS树脂；所述阻燃ABS树脂选自牌号为HFA700HT的阻燃ABS树脂。
所述烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物的制备方法，包括如下步骤：将烯丙基甲基碳酸酯、GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯、2-甲基-4-戊酸、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，60℃下搅拌反应4小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物3次，最后置于真空干燥箱85℃下干燥至恒重，得到烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物；所述烯丙基甲基碳酸酯、GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯、2-甲基-4-戊酸、引发剂、高沸点溶剂的质量比为2:3:0.5:0.06:25；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为二甲亚砜；所述惰性气体为氮气；所述光引发剂为安息香乙醚；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550。
所述玻璃纤维的平均直径为1μm，长径比为10:1。
一种所述防火阻燃塑料光缆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、塑料光纤芯线的制备：将烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物、纳米杂化超支化聚合物HB-SiO2、硼酸混合均匀后，依次经过熔融、拉伸至0.20mm的塑料光纤芯线；
步骤S2、塑料光纤的制备：将2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯、乙烯基超支化聚硅氧烷、玻璃纤维、偶联剂和光引发剂混合均匀后，形成混合料，然后将混合料加入乙酸乙酯中，分散均匀后，涂覆于经过步骤S1制成的塑料光纤芯线外表面，然后置于氮气氛围，65℃，波长为220nm的紫外光下固化30分钟，得到厚为0.008mm的塑料光纤；
步骤S3、塑料光缆的制备：将经过步骤S2制成的塑料光纤的外侧形成包含以交叉头模具热熔融的前述护套，得到防火阻燃塑料光缆。
步骤S2中所述混合料、乙酸乙酯的质量比为1:0.5；步骤S3中所述护套的厚度为0.8mm。
实施例2
一种防火阻燃塑料光缆，其特征在于，包括塑料光纤和包裹于塑料光纤外侧的护套；所述塑料光纤包括塑料光纤芯线和形成于该塑料光纤芯线的覆盖层；所述塑料光纤芯线是由如下按重量份计的各组分制成：烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物100份、纳米杂化超支化聚合物HB-SiO25份、硼酸1.2份；所述覆盖层是由如下各原料通过紫外光固化而成：2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯6份、2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯17份、乙烯基超支化聚硅氧烷9份、玻璃纤维1.5份、偶联剂0.6份、光引发剂0.5份。
所述护套为聚四氟乙烯树脂；所述聚四氟乙烯树脂为3M泰良Dyneon PTFETF2025Z。
所述烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物的制备方法，包括如下步骤：将烯丙基甲基碳酸酯、GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯、2-甲基-4-戊酸、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，65℃下搅拌反应4.5小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物4次，最后置于真空干燥箱87℃下干燥至恒重，得到烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物；所述烯丙基甲基碳酸酯、GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯、2-甲基-4-戊酸、引发剂、高沸点溶剂的质量比为2:3.5:0.6:0.065:27；所述引发剂为偶氮二异庚腈；所述高沸点溶剂为N,N-二甲基甲酰胺；所述惰性气体为氦气；所述光引发剂为安息香异丙醚；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH560。
所述玻璃纤维的平均直径为2μm，长径比为12:1。
一种所述防火阻燃塑料光缆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、塑料光纤芯线的制备：将烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物、纳米杂化超支化聚合物HB-SiO2、硼酸混合均匀后，依次经过熔融、拉伸至0.30mm的塑料光纤芯线；
步骤S2、塑料光纤的制备：将2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯、乙烯基超支化聚硅氧烷、玻璃纤维、偶联剂和光引发剂混合均匀后，形成混合料，然后将混合料加入乙酸乙酯中，分散均匀后，涂覆于经过步骤S1制成的塑料光纤芯线外表面，然后置于氮气氛围，67℃，波长为230nm的紫外光下固化32分钟，得到厚为0.009mm的塑料光纤；
步骤S3、塑料光缆的制备：将经过步骤S2制成的塑料光纤的外侧形成包含以交叉头模具热熔融的前述护套，得到防火阻燃塑料光缆。
步骤S2中所述混合料、乙酸乙酯的质量比为1:0.7；步骤S3中所述护套的厚度为0.9mm。
实施例3
一种防火阻燃塑料光缆，其特征在于，包括塑料光纤和包裹于塑料光纤外侧的护套；所述塑料光纤包括塑料光纤芯线和形成于该塑料光纤芯线的覆盖层；所述塑料光纤芯线是由如下按重量份计的各组分制成：烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物100份、纳米杂化超支化聚合物HB-SiO26.5份、硼酸1.5份；所述覆盖层是由如下各原料通过紫外光固化而成：2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯6.5份、2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯20份、乙烯基超支化聚硅氧烷10份、玻璃纤维2份、偶联剂1份、光引发剂0.6份。
所述护套为聚氨酯树脂；所述聚氨酯树脂为
Figure BDA0002934356120000081
所述烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物的制备方法，包括如下步骤：将烯丙基甲基碳酸酯、GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯、2-甲基-4-戊酸、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，70℃下搅拌反应5小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物5次，最后置于真空干燥箱90℃下干燥至恒重，得到烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物；所述烯丙基甲基碳酸酯、GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯、2-甲基-4-戊酸、引发剂、高沸点溶剂的质量比为2:4:0.7:0.07:30；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为N,N-二甲基乙酰胺；所述惰性气体为氖气。
所述光引发剂为2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH570；所述玻璃纤维的平均直径为3.5μm，长径比为15:1。
一种所述防火阻燃塑料光缆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、塑料光纤芯线的制备：将烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物、纳米杂化超支化聚合物HB-SiO2、硼酸混合均匀后，依次经过熔融、拉伸至0.35mm的塑料光纤芯线；
步骤S2、塑料光纤的制备：将2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯、乙烯基超支化聚硅氧烷、玻璃纤维、偶联剂和光引发剂混合均匀后，形成混合料，然后将混合料加入乙酸乙酯中，分散均匀后，涂覆于经过步骤S1制成的塑料光纤芯线外表面，然后置于氮气氛围，70℃，波长为235nm的紫外光下固化35分钟，得到厚为0.01mm的塑料光纤；
步骤S3、塑料光缆的制备：将经过步骤S2制成的塑料光纤的外侧形成包含以交叉头模具热熔融的前述护套，得到防火阻燃塑料光缆。
步骤S2中所述混合料、乙酸乙酯的质量比为1:0.75；步骤S3中所述护套的厚度为1mm。
实施例4
一种防火阻燃塑料光缆，其特征在于，包括塑料光纤和包裹于塑料光纤外侧的护套；所述塑料光纤包括塑料光纤芯线和形成于该塑料光纤芯线的覆盖层；所述塑料光纤芯线是由如下按重量份计的各组分制成：烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物100份、纳米杂化超支化聚合物HB-SiO27份、硼酸1.8份；所述覆盖层是由如下各原料通过紫外光固化而成：2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯7.5份、2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯23份、乙烯基超支化聚硅氧烷11份、玻璃纤维2.5份、偶联剂1.3份、光引发剂0.65份。
所述护套为阻燃ABS树脂、聚四氟乙烯树脂、聚氨酯树脂按质量比1:3:5混合而成；所述阻燃ABS树脂选自牌号为HFA700HT的阻燃ABS树脂、牌号为HFA705HI的阻燃ABS树脂、牌号为HFA471的阻燃ABS树脂按质量比1:1:2混合而成；所述聚四氟乙烯树脂为3M泰良DyneonPTFE TF2025Z；所述聚氨酯树脂为
Figure BDA0002934356120000091
按质量比3:5混合而成。
所述烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物的制备方法，包括如下步骤：将烯丙基甲基碳酸酯、GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯、2-甲基-4-戊酸、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，75℃下搅拌反应5.5小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物6次，最后置于真空干燥箱93℃下干燥至恒重，得到烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物；所述烯丙基甲基碳酸酯、GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯、2-甲基-4-戊酸、引发剂、高沸点溶剂的质量比为2:4.7:0.9:0.076:33；所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈按质量比3:5混合而成；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮按质量比1:1:3:2混合而成；所述惰性气体为氩气。
所述光引发剂为安息香乙醚、安息香异丙醚、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、2,4-二羟基二苯甲酮按质量比1:1:3:2混合而成；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570按质量比1:2:4混合而成；所述玻璃纤维的平均直径为4μm，长径比为18:1。
一种所述防火阻燃塑料光缆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、塑料光纤芯线的制备：将烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物、纳米杂化超支化聚合物HB-SiO2、硼酸混合均匀后，依次经过熔融、拉伸至0.45mm的塑料光纤芯线；
步骤S2、塑料光纤的制备：将2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯、乙烯基超支化聚硅氧烷、玻璃纤维、偶联剂和光引发剂混合均匀后，形成混合料，然后将混合料加入乙酸乙酯中，分散均匀后，涂覆于经过步骤S1制成的塑料光纤芯线外表面，然后置于氮气氛围，73℃，波长为245nm的紫外光下固化38分钟，得到厚为0.011mm的塑料光纤；
步骤S3、塑料光缆的制备：将经过步骤S2制成的塑料光纤的外侧形成包含以交叉头模具热熔融的前述护套，得到防火阻燃塑料光缆。
步骤S2中所述混合料、乙酸乙酯的质量比为1:0.9；步骤S3中所述护套的厚度为1.1mm。
实施例5
一种防火阻燃塑料光缆，其特征在于，包括塑料光纤和包裹于塑料光纤外侧的护套；所述塑料光纤包括塑料光纤芯线和形成于该塑料光纤芯线的覆盖层；所述塑料光纤芯线是由如下按重量份计的各组分制成：烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物100份、纳米杂化超支化聚合物HB-SiO28份、硼酸1-2份；所述覆盖层是由如下各原料通过紫外光固化而成：2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯8份、2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯25份、乙烯基超支化聚硅氧烷12份、玻璃纤维3份、偶联剂1.5份、光引发剂0.8份。
所述护套为阻燃ABS树脂；所述阻燃ABS树脂为牌号为HFA705HI的阻燃ABS树脂。
所述烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物的制备方法，包括如下步骤：将烯丙基甲基碳酸酯、GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯、2-甲基-4-戊酸、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，80℃下搅拌反应6小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物6次，最后置于真空干燥箱95℃下干燥至恒重，得到烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物；所述烯丙基甲基碳酸酯、GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯、2-甲基-4-戊酸、引发剂、高沸点溶剂的质量比为2:5:1:0.08:35；所述引发剂为偶氮二异丁腈；所述高沸点溶剂为N-甲基吡咯烷酮；所述惰性气体为氮气。
所述光引发剂为2,4-二羟基二苯甲酮；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550；所述玻璃纤维的平均直径为5μm，长径比为20:1。
一种所述防火阻燃塑料光缆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、塑料光纤芯线的制备：将烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物、纳米杂化超支化聚合物HB-SiO2、硼酸混合均匀后，依次经过熔融、拉伸至0.50mm的塑料光纤芯线；
步骤S2、塑料光纤的制备：将2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯、乙烯基超支化聚硅氧烷、玻璃纤维、偶联剂和光引发剂混合均匀后，形成混合料，然后将混合料加入乙酸乙酯中，分散均匀后，涂覆于经过步骤S1制成的塑料光纤芯线外表面，然后置于氮气氛围，75℃，波长为250nm的紫外光下固化40分钟，得到厚为0.012mm的塑料光纤；
步骤S3、塑料光缆的制备：将经过步骤S2制成的塑料光纤的外侧形成包含以交叉头模具热熔融的前述护套，得到防火阻燃塑料光缆。
步骤S2中所述混合料、乙酸乙酯的质量比为1:1；步骤S3中所述护套的厚度为1.2mm。
对比例1
本例提供一种防火阻燃塑料光缆，其与实施例1基本相同，不同的是烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物的制备过程中没有添加2-甲基-4-戊酸。
对比例2
本例提供一种防火阻燃塑料光缆，其与实施例1基本相同，不同的是没有添加纳米杂化超支化聚合物HB-SiO2。
对比例3
本例提供一种防火阻燃塑料光缆，其与实施例1基本相同，不同的是没有添加2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯。
对比例4
本例提供一种防火阻燃塑料光缆，其与实施例1基本相同，不同的是没有添加乙烯基超支化聚硅氧烷。
对各例的防火阻燃塑料光缆按各国现行相应国标进行性能测试，衰减测试方法为剪断法，采用波长为650nm的红光光源。阻燃性通过极限氧指数来表征，按GB/T2406-1993的方法进行测试，结果如表1所示。
从表1可见，本发明实施例公开的防火阻燃塑料光缆，与对比例产品相比，塑料光缆的衰减明显降低，同时拉伸屈服应力提高、抗老化能力增强，阻燃性能改善，有效促进了塑料光缆在通信领域的应用。
表1
Figure BDA0002934356120000121
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种防火阻燃塑料光缆，其特征在于，包括塑料光纤和包裹于塑料光纤外侧的护套；所述塑料光纤包括塑料光纤芯线和形成于该塑料光纤芯线的覆盖层；所述塑料光纤芯线是由如下按重量份计的各组分制成：烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物100份、纳米杂化超支化聚合物HB-SiO2 4-8份、硼酸1-2份；所述覆盖层是由如下各原料通过紫外光固化而成：2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯5-8份、2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯15-25份、乙烯基超支化聚硅氧烷8-12份、玻璃纤维1-3份、偶联剂0.5-1.5份、光引发剂0.4-0.8份。
2.根据权利要求1所述的防火阻燃塑料光缆，其特征在于，所述护套为阻燃ABS树脂、聚四氟乙烯树脂、聚氨酯树脂中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的防火阻燃塑料光缆，其特征在于，所述阻燃ABS树脂选自牌号为HFA700HT的阻燃ABS树脂、牌号为HFA705HI的阻燃ABS树脂、牌号为HFA471的阻燃ABS树脂中的一种或几种。
4.根据权利要求2所述的防火阻燃塑料光缆，其特征在于，所述聚四氟乙烯树脂为3M泰良Dyneon PTFE TF2025Z；所述聚氨酯树脂为
Figure FDA0002934356110000011
F25、
Figure FDA0002934356110000012
EX8011中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的防火阻燃塑料光缆，其特征在于，所述烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物的制备方法，包括如下步骤：将烯丙基甲基碳酸酯、GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯、2-甲基-4-戊酸、引发剂加入到高沸点溶剂中，在惰性气体氛围，60-80℃下搅拌反应4-6小时，后在水中沉出，并用乙醇洗涤沉出的聚合物3-6次，最后置于真空干燥箱85-95℃下干燥至恒重，得到烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物。
6.根据权利要求5所述的防火阻燃塑料光缆，其特征在于，所述烯丙基甲基碳酸酯、GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯、2-甲基-4-戊酸、引发剂、高沸点溶剂的质量比为2:(3-5):(0.5-1):(0.06-0.08):(25-35)。
7.根据权利要求5所述的防火阻燃塑料光缆，其特征在于，所述引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈中的至少一种；所述高沸点溶剂为二甲亚砜、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、N-甲基吡咯烷酮中的至少一种；所述惰性气体为氮气、氦气、氖气、氩气中的任意一种。
8.根据权利要求1所述的防火阻燃塑料光缆，其特征在于，所述光引发剂为安息香乙醚、安息香异丙醚、2-羟基-2-甲基-1-苯基丙酮、2,4-二羟基二苯甲酮中的至少一种；所述偶联剂为硅烷偶联剂KH550、硅烷偶联剂KH560、硅烷偶联剂KH570中的至少一种；所述玻璃纤维的平均直径为1-5μm，长径比为(10-20):1。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述的防火阻燃塑料光缆的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1、塑料光纤芯线的制备：将烯丙基甲基碳酸酯/GAMMA-丁内酯-3-基异丁烯酸酯/2-甲基-4-戊酸共聚物、纳米杂化超支化聚合物HB-SiO2、硼酸混合均匀后，依次经过熔融、拉伸至0.20-0.50mm的塑料光纤芯线；
步骤S2、塑料光纤的制备：将2-[3-(2H-苯并三唑-2-基)-4-羟基苯基]乙基2-甲基丙烯酸酯、2,2,3,3-四氟丙基甲基丙烯酸酯、乙烯基超支化聚硅氧烷、玻璃纤维、偶联剂和光引发剂混合均匀后，形成混合料，然后将混合料加入乙酸乙酯中，分散均匀后，涂覆于经过步骤S1制成的塑料光纤芯线外表面，然后置于氮气氛围，65-75℃，波长为220-250nm的紫外光下固化30-40分钟，得到厚为0.008-0.012mm的塑料光纤；
步骤S3、塑料光缆的制备：将经过步骤S2制成的塑料光纤的外侧形成包含以交叉头模具热熔融的前述护套，得到防火阻燃塑料光缆。
10.根据权利要求9所述的防火阻燃塑料光缆的制备方法，其特征在于，步骤S2中所述混合料、乙酸乙酯的质量比为1:(0.5-1)；步骤S3中所述护套的厚度为0.8-1.2mm。
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