CN1204184C - 通信电缆用聚乙烯泡沫绝缘组合物及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种通信电缆绝缘层所用的、能够在1500m/min以上超高速加工的PE泡沫绝缘组合物及其制造方法。本发明采用一种综合性能优异的HDPE或两种不同性能的HDPE1和HDPE2与化学发泡剂及其他助剂组分经共混、造粒,以制备HDPE泡沫绝缘组合物。HDPE1和HDPE2既可以是聚合而得,也可以由几种基本树脂共混而得。此外,组合物中还可以适当添加发泡助剂、交联剂、抗氧剂、抗铜剂等。本发明的PE泡沫绝缘组合物可在1500m/min以上进行超高速加工,加工的电线表面光滑,综合性能优异。
Description
技术领域
本发明涉及一种市话通信电缆绝缘薄层所用聚乙烯(PE)泡沫绝缘组合物及其制备方法,该组合物适于在1500m/min以上超高速加工成缆,属于塑料加工应用技术领域和电线电缆制备技术领域。
背景技术
以往,市话通信电缆绝缘包覆层多用非发泡的聚烯烃绝缘组合物制备,包覆层是实芯层,应用最多的是高密度聚乙烯(HDPE)绝缘组合物制备的实芯包覆层,中国专利ZL 90106289.8所公开的发明就是上述通信电缆用HDPE实芯绝缘组合物的代表。而随着通信事业的迅速发展,对通信电缆电气性能的要求也越来越高,由于PE泡沫绝缘结构的介电常数远远低于实芯绝缘结构,在电气性能上具有明显的优势,而且泡沫绝缘层还具有质轻的特点,与相同规格的实芯绝缘结构的通信电缆相比,可以大幅度减小电缆的体积和重量,甚至在填充石油膏制成防水电缆时,其重量仍可与相同规格的无填充的实芯电缆接近,由此可见,PE泡沫绝缘结构的通信电缆具有其独特的优点。目前,在许多发达国家和地区,泡沫绝缘结构及泡沫/皮绝缘结构(内绝缘层为泡沫层、外绝缘层为实心层的双层绝缘结构)已成为市话通信网中的主流形式,并且与PE泡沫绝缘组合物相关的配方及制备技术也时而见诸于一些国家的专利申请之中,典型的技术如日本特开昭58-223210、特开昭61-148703。特开昭58-223210采用的是HDPE和低密度聚乙烯(LDPE)及化学发泡剂共混的方法,其中HDPE的密度为0.94~0.96g/cm3,熔体流动速率MFR为0.3~2g/10min,重量份数为80~90份;LDPE的密度为0.921~0.934g/cm3,MFR≤10g/10min,重量份数为3~20份;化学发泡剂的重量份数为1份。特开昭61-148703采用的是三种PE(A)、(B)、(C)与化学发泡剂共混的方式,其中(A)为密度为0.900~0.950g/cm3的PE,(B)的密度为0.970~0.980g/cm3的超高密度PE,(C)为密度为0.915~0.940g/cm3的中低密度PE。采用上述技术制备的PE泡沫绝缘组合物可以用来制备泡沫绝缘结构的通信电缆,这两篇专利实施例中提及的加工速度均为1500m/min;而且,特开昭58-223210的组合物中含LDPE组分,使组合物力学性能特别是耐环境应力开裂性能(ESCR)难以保证,特开昭61-148703公开的技术中含有超高密度PE的特殊组分,而这种超高密度PE相对普通PE来说加工难度增加,难以实现在高于1500m/min条件下的超高速挤出成缆。
为了能够得到既具有优良的超高速加工性能、发泡性能、机械性能和耐应力开裂性能的HDPE泡沫绝缘组合物,又尽可能采用简便易行的制备方法,本发明人对此进行了锐意的研究,并取得了良好的结果,获得了可在1500m/min以上进行超高速加工的PE泡沫绝缘组合物。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种市话通信电缆绝缘薄层所用PE泡沫绝缘组合物。
本发明的目的之二是提供这种市话通信电缆绝缘薄层所用PE泡沫绝缘组合物的制备方法。
本发明开辟了一条新的制备通信电缆用HDPE泡沫绝缘组合物的技术路线,明确提出了该组合物所应具备的性能和合理可行的实施工艺路线,即采用一种HDPE或采用两种及以上不同性能的HDPE与化学发泡剂及其他助剂共混以制备HDPE泡沫绝缘组合物。
由于HDPE具有较高的硬度、优良的耐磨性和耐应力开裂性能,与现有技术HDPE和LDPE共混制备的通信电缆泡沫绝缘组合物相比,本发明的组合物具有优良的综合性能,开创了一条前所未有的制备HDPE通信电缆泡沫绝缘组合物的新的技术路线。
本发明的技术关键在于明确提出了采用一种综合性能优异的HDPE或两种及以上性能各异、并且具有互补作用的HDPE与化学发泡剂及其他助剂共混、造粒以制备HDPE泡沫绝缘组合物的技术路线,使最终制备的HDPE通信电缆泡沫绝缘组合物兼具良好的超高速加工性能和发泡后电缆良好的综合性能。
本发明的PE泡沫绝缘组合物在未发泡状态下应具备如下性能:密度≥0.940g/cm3,熔体流动速率MFR2(MFR2是指190℃,2.16kg条件下的熔体流动速率):0.4g/10min≤MFR2≤1.5g/10min,熔流比(21.6kg的MFR与2.16kg的MFR之比,记为MFR20/MFR2):38≤MFR20/MFR2≤135,拉伸强度≥18MPa,断裂伸长率≥500%,ESCR之F20(50℃条件下的耐环境应力开裂试验中试片破损20%的时间):F20≥48h;而且要求核磁共振(NMR)测试的组合物中共聚单体的总平均含量≥0.35%(摩尔比),HAAKE流变仪测试的组合物在175℃、1000s-1条件下的出口膨胀比R≤1.6。
本发明组合物包括:组分A:HDPE;组分B:化学发泡剂。组分A既可以是一种单一的HDPE,也可以是由两种HDPE1和HDPE2共混而得的HDPE。
当组合物中组分A为一种HDPE时,组分A应具备如下性能:密度≥0.940g/cm3,0.4g/10min≤MFR2≤1.5g/10min,拉伸强度≥18MPa,而且,组分A应为HDPE共聚物,共聚单体为α-烯烃,组分A的重量份数为100份。
当组合物中组分A为两种HDPE1和HDPE2时,HDPE1和HDPE2的性能要求如下:
HDPE1既可以是聚合而得,也可以由几种PE树脂共混而得,HDPE1的密度≥0.940g/cm3,MFR2≤1.0g/10min,拉伸强度≥18MPa,而且,HDPE1的主要成分应为HDPE共聚物,共聚单体为α-烯烃,为保证组合物的耐应力开裂性能,HDPE1中共聚物的重量比例应大于50%,HDPE1的重量份数为25~90份。
HDPE2既可以是聚合而得,也可以由几种PE树脂共混而得,HDPE2的密度≥0.940g/cm3,MFR2为1~15g/10min,拉伸强度≥18MPa,HDPE2的重量份数为10~75份。
HDPE1与HDPE2的重量份数之和为100份。
若HDPE1的重量份数低于25份,相应HDPE2的重量份数高于75份,则组合物的耐应力开裂性能较差;若HDPE1的重量份数高于90份,相应HDPE2的重量份数低于10份,则组合物的成缆加工性能较差。
其中,HDPE1的MFR2的较好的指标范围为0.1~0.9g/10min,HDPE2的MFR2的较好的指标范围为5~10g/10min。
组分B为化学发泡剂体系,重量份数为0.1~4.5份,而且以0.3~3.5份为更好;发泡剂体系可以是单一的、在PE中的分解温度介于170~220℃之间、发气量介于150~400ml/g之间的化学发泡剂,如偶氮二甲酰胺等,也可以是加入了发泡助剂的复合发泡体系,发泡助剂选自金属脂肪酸盐或金属氧化物,如硬脂酸锌、氧化锌等,如果加入发泡助剂,其加入量为0.001~1.5重量份,而且尤以0.05~1.0重量份为更好。加入发泡助剂可使组合物制备的电缆发泡更均匀、细密。
若组分B的重量份数低于0.1份则发泡度不足,高于4.5份则发泡效果差,泡孔大且相互贯穿,加工工艺难以控制,使制品性能下降;加入由发泡助剂组成的复合发泡体系可使成缆后芯线的泡孔均匀、细密,但发泡助剂加入过量则影响电缆的介电性能和力学性能。
此外,为使泡沫绝缘组合物具有更好的综合性能,还可以适当添加如下组分:组分C为交联剂,如过氧化二异丙苯等,重量份数为0.001~0.5份;组分D为抗氧剂,如受阻酚、受阻胺、亚磷酸脂或硫酯类,可选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2,6-二叔丁基对甲苯酚,亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、硫代二丙酸二月桂酯等,重量份数为0.001~0.5份;组分E为抗铜剂,如酰胺或酰肼类,可选自N,N′-二苯基草酰胺、1,2-双[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基)丙基酰]肼、N-水扬酰胺基邻苯二酰亚胺等,重量份数为0.001~0.5份。加入组分C是为了改善组合物的熔体粘弹性,利于提高发泡效果,使成缆后芯线的泡孔均匀、细密;加入组分D和组分E是为了提高电缆的加工稳定性和使用寿命。
基于最终使用的要求,PE泡沫绝缘组合物的形态应为尚未发泡的树脂颗粒,因此上述各组分必须要经过混合、造粒的制备过程。本发明组合物的具体制备方法是将组合物各组分按比例加入高速搅拌机中,搅拌均匀,通常为3~10分钟,然后加入到挤出机中挤出造粒,挤出机螺杆的长径比应介于10∶1~36∶1,温度控制范围是100~170℃,螺杆转速应控制在30~200转/分,制成可发泡但处于尚未发泡状态的组合物。
制备PE泡沫绝缘组合物的挤出造粒工艺不同于普通PE的挤出造粒,普通PE对挤出造粒温度无特殊要求,在挤出造粒时有较宽的加工温度范围,最高温度甚至可达280℃左右,而PE泡沫绝缘组合物是一种含有化学发泡剂的组合物,发泡过程是在最终包覆电线的过程中完成的,在制备粒状PE泡沫绝缘组合物的挤出造粒过程中必须要保证发泡剂不发生分解。由于本发明所确定的化学发泡剂B的分解温度在170~220℃以内,这就意味着在制备PE泡沫绝缘组合物的挤出造粒过程中,挤出机熔融段的最高温度只能严格控制在PE熔点以上(一般为130℃左右)至化学发泡剂B的分解温度之间的比较窄的温度范围内,否则就无法得到未发泡的可发性粒状PE泡沫绝缘组合物。制备PE泡沫绝缘组合物,不仅要求严格控制挤出机的机筒加热温度,而且必须严格控制螺杆与螺杆、螺杆与机筒之间的局部剪切热,如果局部剪切热量过大,即使在机筒设定温度不高的情况下,也极易造成PE泡沫绝缘组合物中组份B的分解,因而应采用剪切较小的挤出机。同时,为缩短PE泡沫绝缘组合物在机筒内的滞留时间,挤出机的螺杆长径比应介于10∶1~36∶1,螺杆长径比小于10∶1时,组合物的塑化会受到影响,螺杆长径比大于36∶1时,组合物在机筒内的滞留时间过长,发泡剂会发生分解,造成制备过程复杂化。挤出机应为自洁式螺纹块组合,挤出机的螺杆转速应控制在30~200转/分,低于30转/分时由于组合物在料筒内的滞留时间较长,易发生发泡剂分解现象,而且严重影响生产效率,高于200转/分时组合物所受的剪切作用增加,会带来局部剪切热量过大,也会造成发泡剂的分解。较好地挤出机螺杆长径比介于18∶1~32∶1,温度控制范围是100~160℃,挤出机的螺杆转速控制在75~150转/分。
由上述各组分经共混、挤出机造粒而得的PE泡沫绝缘组合物在未发泡状态下应具备如前所述的性能:密度≥0.940g/cm3,0.4g/10min≤MFR2≤1.5g/10min,38≤MFR20/MFR2≤135,拉伸强度≥18MPa,断裂伸长率≥500%,ESCR试验中F20≥48h;组合物中共聚单体的总平均含量≥0.35%(摩尔比),组合物在175℃、1000s-1条件下的出口膨胀比R≤1.6。在此前提下,能够保证制得的PE泡沫绝缘组合物具有优良的综合性能,且满足在高于1500m/min的超高速条件下加工成缆的要求。
另外,对采用较高分解温度的化学发泡剂体系,可相应使用较高的加工温度,但应注意控制挤出加工温度低于发泡剂的发泡温度,并相应选择螺杆的结构和转速,以避免在制备组合物时产生过度发泡。只要以本发明原理制备该组合物,均在本发明涉及的范围内。
与对比文献相比,本发明对组合物性能提出了明确要求,并给出了组合物的特殊制备方法,由此本发明组合物能够在1500m/min以上超高速加工,加工成的电线表面光滑,力学性能优异,达到YD322-1996《铜芯聚烯烃绝缘铝塑综合护套市内通信电缆》的要求。同时需要指出的是本发明组合物的成缆工艺适应性强,同样适于1500m/min及低于该挤出速度下的任何挤缆机上加工成缆。
下面用具体实施方式进一步说明本发明的效果。
具体实施方式
表1给出了本发明的具体实施例、比较例的原料组成和性能及组合物的性能,表2、表3给出了实施例和比较例组合物的制备方法,现说明如下:
实施例1~实施例4:
均采用一种HDPE与化学发泡剂B及其他组分共混的方式,组分A为单一的基础树脂,组分B为偶氮二甲酰胺(分解温度在170~220℃之间,发气量为200~300ml/g),此外,实施例2~实施例4,还分别添加了其他组分。各组分的配比、性能及组合物性能如表1所示,组合物制备工艺如表2所示。三个实施例生产的泡沫绝缘组合物综合性能均优。
实施例5:
组分A包括HDPE1和HDPE2,其中HDPE1为HDPE和LLDPE的共混物,HDPE2为单一的基础树脂,组分B为偶氮二甲酰胺。各组分的配比、性能及组合物性能如表1所示,组合物制备工艺如表2所示。本实施例生产的泡沫绝缘组合物综合性能优良。
实施例6~实施例9:
组分A包括HDPE1和HDPE2,HDPE1和HDPE2均为单一的基础树脂,组分B为偶氮二甲酰胺,并分别添加了其他组分。各组分的配比、性能及组合物性能如表1所示,组合物制备工艺如表2所示。四个实施例生产的泡沫绝缘组合物综合性能均优。
实施例10:
组分A包括HDPE1和HDPE2,其中HDPE1为单一的基础树脂,HDPE2为HDPE和LLDPE的共混物,组分B为偶氮二甲酰胺与氧化锌组成的复合发泡体系,此外,还添加了组分D、组分E。各组分的配比、性能及组合物性能如表1所示,组合物制备工艺如表2所示。本实施例生产的泡沫绝缘组合物综合性能优良。
实施例11:
组分A同实施例5,组分B为偶氮二甲酰胺与硬脂酸锌组成的复合发泡体系,此外,还添加了组分E。各组分的配比、性能及组合物性能如表1所示,组合物制备工艺如表2所示。本实施例生产的泡沫绝缘组合物综合性能优良。
比较例1:
组分A为单一的基础树脂,组分B为偶氮二甲酰胺。各组分的配比、性能及组合物性能如表1所示,组合物制备工艺如表3所示。本例中由于组分A及组合物MFR2较低,无法实现高速加工成缆。
比较例2:
组分A为单一的基础树脂,组分B为偶氮二甲酰胺,此外,还添加了组分D、组分E。各组分的配比、性能及组合物性能如表1所示,组合物制备工艺如表3所示。本例中由于组分A及组合物MFR2超出本发明范围,组合物的耐环境应力开裂性能差,不适合加工成缆。
比较例3:
组分A包括HDPE1和HDPE2,其中HDPE1和HDPE2均为单一的基础树脂,组分B为偶氮二甲酰胺,并添加了组分D、组分E,各组分的配比、性能及组合物性能如表1所示,组合物制备工艺如表3所示。由于组合物MFR2较低,无法实现高速加工成缆。
比较例4:
组分A包括HDPE1和HDPE2,其中HDPE1和HDPE2均为单一的基础树脂,组分B为偶氮二甲酰胺,并添加了组分D、组分E,各组分的配比、性能及组合物性能如表1所示,组合物制备工艺如表3所示。由于组合物MFR2超出本发明范围,组合物耐环境应力开裂性能差,不适合加工成缆。
比较例5:
组分A、组分D和组分E同实施例6,组分B为偶氮二异丁腈(分解温度在150℃以下)。各组分的配比、性能如表1所示,组合物制备工艺如表3所示。由于偶氮二异丁腈的分解温度较低,造粒时即发泡,无法正常生产泡沫绝缘组合物。
比较例6:
本例中各组分的配方组成与实施例5完全相同,组合物制备工艺如表3所示。由于制备工艺不合适,导致无法正常生产泡沫绝缘组合物。
表1.实施例和比较例的原料组成、性能及组合物性能
组分及性能 | 实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 实施例4 | 比较例1 | 比较例2 | |
组分A | 密度(g/cm3) | 0.943(己烯共聚) | 0.945(己烯共聚) | 0.948(丁烯共聚) | 0.948(丁烯共聚) | 0.947(己烯共聚) | 0.950(丁烯共聚) |
MFR2(g/10min) | 0.81 | 0.44 | 1.40 | 1.40 | 0.36 | 1.61 | |
拉伸强度(MPa) | 22.5 | 25.6 | 20.2 | 20.2 | 26.2 | 19.6 | |
含量(重量份数) | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | 100 | |
组分B | 偶氮二甲酰胺(重量份数) | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 | 2.5 |
硬脂酸锌(重量份数) | - | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | 1.0 | |
组分C | 过氧化二异丙苯 | - | - | - | 0.05 | - | - |
组分D | 四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 | - | 0.2 | 0.2 | 0.2 | - | 0.2 |
亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯 | - | 0.15 | 0.2 | 0.2 | - | 0.2 | |
组分E | N,N′-二苯基草酰胺 | - | - | 0.2 | 0.2 | - | 0.2 |
组合物性能 | 密度(g/cm3) | 0.944 | 0.946 | 0.947 | 0.947 | 0.948 | 0.951 |
MFR2(g/10min) | 0.85 | 0.43 | 1.46 | 1.31 | 0.39 | 1.65 | |
熔流比MFR20/MFR2 | 40 | 125 | 52 | 61 | 139 | 54 | |
拉伸强度(MPa) | 22.1 | 25.3 | 19.9 | 21.6 | 25.9 | 19.5 | |
断裂伸长率(%) | 610 | 820 | 600 | 650 | 850 | 590 | |
ESCR F20(h) | >200 | >200 | >200 | >200 | >200 | <24 | |
共聚单体的总平均含量(%,摩尔比) | 0.39 | 0.46 | 0.40 | 0.40 | 0.42 | 0.31 | |
出口膨胀比R | 1.28 | 1.55 | 1.22 | 1.20 | 1.65 | 1.34 | |
组合物加工性能和芯线质量 | 绝缘芯线加工速度(m/min) | 1800 | 1800 | 1900 | 2000 | 1000 | - |
绝缘芯线表面质量 | 光滑 | 光滑 | 光滑 | 光滑 | 不光滑 | - | |
绝缘芯线发泡度(%) | 50 | 55 | 55 | 55 | - | - |
续表1
组分及性能 | 实施例6 | 实施例7 | 实施例8 | 实施例9 | 比较例3 | 比较例4 | 比较例5 | ||
组分A | HDPE1 | 密度(g/cm3) | 0.945(丁烯共聚) | 0.945(丁烯共聚) | 0.945(丁烯共聚) | 0.945(丁烯共聚) | 0.945(丁烯共聚) | 0.945(丁烯共聚) | 0.945(丁烯共聚) |
MFR2(g/10min) | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | 0.15 | ||
拉伸强度(MPa) | 27.2 | 27.2 | 27.2 | 27.2 | 27.2 | 27.2 | 27.2 | ||
含量(重量份数) | 64 | 50 | 38 | 38 | 92 | 22 | 64 | ||
HDPE2 | 密度(g/cm3) | 0.958 | 0.958 | 0.958 | 0.958 | 0.958 | 0.958 | 0.958 | |
MFR2(g/10min) | 9.8 | 9.8 | 9.8 | 9.8 | 9.8 | 9.8 | 9.8 | ||
拉伸强度(MPa) | 24.8 | 24.8 | 24.8 | 24.8 | 24.8 | 24.8 | 24.8 | ||
含量(重量份数) | 36 | 50 | 62 | 62 | 8 | 78 | 36 | ||
组分B | 偶氮二甲酰胺(重量份数) | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | 0.6 | - | |
偶氮二异丁腈(重量份数) | - | - | - | - | - | - | 0.6 | ||
组分C | 过氧化二异丙苯 | - | - | - | 0.4 | - | - | - | |
组分D | 2,6-二叔丁基对甲苯酚 | 0.22 | 0.15 | 0.06 | 0.06 | 0.06 | 0.06 | 0.06 | |
硫代二丙酸二月桂酯 | 0.22 | 0.15 | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.08 | 0.08 | ||
组分E | N-水扬酰胺基邻苯二酰亚胺 | 0.03 | 0.25 | 0.46 | 0.46 | 0.46 | 0.03 | 0.03 | |
组合物性能 | 密度(g/cm3) | 0.950 | 0.952 | 0.953 | 0.953 | 0.946 | 0.955 | 造粒时即发泡 | |
MFR2(g/10min) | 0.63 | 0.91 | 1.13 | 1.01 | 0.21 | 1.82 | |||
熔流比MFR20/MFR2 | 73 | 56 | 45 | 52 | 136 | 37 | |||
拉伸强度(MPa) | 25.8 | 25.3 | 24.9 | 26.5 | 26.1 | 24.2 | |||
断裂伸长率(%) | 715 | 640 | 585 | 620 | 760 | 380 | |||
ESCR F20(h) | >200 | >200 | >200 | >200 | >200 | <24 | |||
共聚单体的总平均含量(%,摩尔比) | 0.49 | 0.44 | 0.41 | 0.41 | 0.51 | 0.33 | |||
出口膨胀比R | 1.56 | 1.42 | 1.35 | 1.31 | 1.78 | 1.21 | |||
组合物加工性能和芯线质量 | 绝缘芯线加工速度(m/min) | 1800 | 2000 | 2000 | 2000 | 500 | - | ||
绝缘芯线表面质量 | 光滑 | 光滑 | 光滑 | 光滑 | 不光滑 | - | |||
绝缘芯线发泡度(%) | 40 | 45 | 45 | 45 | - | - |
续表1
组分及性能 | 实施例5 | 实施例10 | 实施例11 | ||||
组分A | HDPE1 | HDPE | 密度(g/cm3) | 0.959(丁烯共聚) | - | 0.959(丁烯共聚) | |
MFR2(g/10min) | 0.23 | - | 0.23 | ||||
LLDPE | 密度(g/cm3) | 0.920 | - | 0.920 | |||
MFR2(g/10min) | 1.9 | - | 1.9 | ||||
HDPE/LLDPE重量 | 58/42 | - | 58/42 | ||||
密度(g/cm3) | 0.942 | 0.947(己烯共聚) | 0.942 | ||||
MFR2(g/10min) | 0.62 | 0.08 | 0.62 | ||||
拉伸强度(MPa) | 26.3 | 24.5 | 26.3 | ||||
含量(重量份数) | 88 | 26 | 88 | ||||
HDPE2 | HDPE | 密度(g/cm3) | - | 0.956 | - | ||
MFR2(g/10min) | - | 0.4 | - | ||||
LLDPE | 密度(g/cm3) | - | 0.922 | - | |||
MFR3(g/10min) | - | 25 | - | ||||
HDPE/LLDPE重量 | - | 57/43 | - | ||||
密度(g/cm3) | 0.956 | 0.941 | 0.956 | ||||
MFR3(g/10min) | 7.0 | 6.4 | 7.0 | ||||
拉伸强度(MPa) | 25.2 | 22.1 | 25.2 | ||||
含量(重量份数) | 12 | 74 | 12 | ||||
组分B | 偶氮二甲酰胺(重量份数) | 0.6 | 1.6 | 1.0 | |||
硬脂酸锌(重量份数) | - | - | 0.8 | ||||
氧化锌(重量份数) | - | 0.5 | - | ||||
组分C | 过氧化二异丙苯 | - | - | - | |||
组分D | 四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯 | - | 0.1 | - | |||
亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯 | - | 0.1 | - | ||||
组分E | N,N′-二苯基草酰胺 | - | 0.2 | - | |||
1,2-双[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基)丙基酰]肼 | - | - | 0.1 | ||||
组合物性能 | 密度(g/cm3) | 0.945 | 0.942 | 0.945 | |||
MFR2(g/10min) | 0.81 | 0.77 | 0.81 | ||||
熔流比MFR20/MFR2 | 128 | 95 | 128 | ||||
拉伸强度(MPa) | 25.5 | 23.1 | 25.5 | ||||
断裂伸长率(%) | 625 | 680 | 625 | ||||
ESCR F20(h) | >200 | >200 | >200 | ||||
共聚单体的总平均含量(%,摩尔比) | 0.42 | 0.36 | 0.42 | ||||
出口膨胀比R | 1.42 | 1.33 | 1.42 | ||||
加工性能和芯线质量 | 绝缘芯线加工速度(n/min) | 2000 | 1800 | 1900 | |||
绝缘芯线表面质量 | 光滑 | 光滑 | 光滑 | ||||
绝缘芯线发泡度(%) | 45 | 55 | 55 |
表2.实施例组合物的制备工艺
表3.比较例组合物的制备工艺
Claims (18)
1.一种通信电缆用聚乙烯泡沫绝缘组合物,包括:
组分A:HDPE,重量份数100;
组分B:化学发泡剂,重量份数为0.1~4.5;
组合物性能:密度≥0.940g/cm3,熔体流动速率:0.4g/10min≤MFR2≤1.5g/10min,熔流比:38≤MFR20/MFR2≤135,拉伸强度≥18MPa,断裂伸长率≥500%,ESCR试验中F20≥48h,核磁共振仪测试的组合物中共聚单体的总平均含量≥0.35%,HAAKE流变仪测试的组合物在175℃、1000s-1条件下的出口膨胀比R≤1.6。
2.如权利要求1所述之组合物,其特征是组分A为HDPE共聚物,共聚单体为α-烯烃。
3.如权利要求1所述之组合物,其特征是组分A为HDPE1与HDPE2的共混物,HDPE1,密度≥0.940g/cm3,MFR2≤1.0g/10min,拉伸强度≥18MPa;HDPE2,密度≥0.940g/cm3,MFR2为0.2~15g/10min,拉伸强度≥18MPa;
HDPE1重量份数为25~90份,HDPE2重量份数为10~75份。
4.如权利要求3所述之组合物,其特征是HDPE1是共聚物,共聚单体为α-烯烃,HDPE1的MFR2为0.1~0.9g/10min,HDPE2的MFR2为5~10g/10min。
5.如权利要求3所述之组合物,其特征是HDPE1是由两种及以上PE树脂共混而得,其中至少一种是共聚单体为α-烯烃的共聚物,共聚物在HDPE1中重量百分比大于50%。
6.如权利要求3所述之组合物,其特征是HDPE2是由两种及以上聚乙烯树脂共混而得。
7.如权利要求1所述之组合物,其特征是组分B是偶氮二甲酰胺,在PE中的分解温度介于170~220℃之间,发气量介于150~400ml/g之间。
8.如权利要求1所述之组合物,其特征是组分B为加入了发泡助剂的复合化学发泡剂体系,发泡助剂选自金属脂肪酸盐或金属氧化物,发泡助剂加入重量份数为0.001~1.5。
9.如权利要求8所述之组合物,其特征是组分B中发泡剂为偶氮二甲酰胺,发泡助剂选自硬脂酸锌、氧化锌。
10.如权利要求1所述之组合物,其特征是组合物中含有组分C:交联剂,组分C在组合物中的重量份数为0.001~0.5份。
11.如权利要求10所述之组合物,其特征是组分C为过氧化二异丙苯。
12.如权利要求1所述之组合物,其特征是组合物中含有组分D:抗氧剂,选自受阻酚、受阻胺、亚磷酸脂或硫酯类抗氧剂,组分D在组合物中的重量份数为0.001~0.5份。
13.如权利要求12所述之组合物,其特征是组分D选自四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戊四醇酯、2,6-二叔丁基对甲苯酚,亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯、硫代二丙酸二月桂酯。
14.如权利要求1所述之组合物,其特征是组合物中含有组分E:抗铜剂,选自酰胺或酰肼类抗铜剂,组分E在组合物中的重量份数为0.001~0.5份。
15.如权利要求14所述之组合物,其特征是组分E选自N,N′-二苯基草酰胺、1,2-双[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基)丙基酰]肼、N-水扬酰胺基邻苯二酰亚胺。
16.如权利要求1所述之组合物的制备方法,包括将组合物各组分按比例加入高速搅拌机中,搅拌3~10分钟,然后加入到挤出机中挤出造粒,挤出机螺杆长径比介于10∶1~36∶1,温度控制范围是100~170℃,挤出机的螺杆转速控制在30~200转/分。
17.如权利要求16所述之组合物的制备方法,其特征是挤出机是单螺杆挤出机,挤出机螺杆长径比介于18∶1~32∶1,温度控制范围是100~160℃,挤出机的螺杆转速控制在75~150转/分。
18.如权利要求16所述之组合物的制备方法,其特征是挤出机是双螺杆挤出机,挤出机螺杆长径比介于18∶1~32∶1,温度控制范围是100~160℃,挤出机的螺杆转速控制在75~150转/分。
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