CN1234515A - 高密度聚乙烯通信电缆、光缆护套料 - Google Patents

高密度聚乙烯通信电缆、光缆护套料 Download PDF

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Abstract

本发明是一种HDPE通信电缆、光缆外层护套专用材料,其主要组份是高密度聚乙烯(HDPE)和少量的碳黑,以及用于改进其加工性能的熔体粘度改性剂,低分子量聚乙烯加工助剂,高级脂肪酸皂加工助剂,另外还含有极少量的抗氧剂。本发明制得的护套专用材料,其耐环境应力开裂寿命达1000小时以上,柔韧性好,能满足电缆、光缆寿命30年的设计要求,既可用于通信电缆又可用于通信光缆外层护套,且工艺简单,容易掌握,可取代现行的低密度或线性低密度聚乙烯护套料。

Description

高密度聚乙烯通信电缆、光缆护套料
本发明涉及通信电缆、光缆外层护套专用材料，特别涉及以高密度聚乙烯(简称HDPE)为主要成份的通信电缆、光缆外层护套专用材料。
通信电缆、光缆外层护套专用材料主要有三大类，分别是以高密度聚乙烯(HDPE)、低密度聚乙烯(LDPE)和线性低密度聚乙烯(LLDPE)为主要成份。在通信电缆、光缆外层护套专用材料技术领域，早就对以HDPE为主要成份的护套料进行了深入研究。现有技术的HDPE护套专用料，其优点是制造加工出来外层护套耐环境应力开裂性能好，寿命长，耐磨损。但其存在的问题，一是加工温度高，用其制造通信电缆外层护套时，易烧伤损坏通信电缆绝缘芯线，因此，不能用作通信电缆外层护套专用材料，只能用于制造加工光缆护套。并且加工温度范围很窄，不易操作控制，工业生产困难。另一个问题是用这种护套料加工出的外层护套，硬度高，柔韧性差，不易弯曲成缆，特别是大直径的电缆、光缆外层护套，更难以弯曲成缆，生产施工困难，因此限制了这种护套料的使用。这些问题经长期探索仍没有得到解决，人们不得不另劈途径，研究别的外套专用材料。
人们相继研究开发出的，也是目前广泛使用的以LDPE和LLDP为主要成份的通信电缆、光缆外层护套专用材料，与以HDPE为主要成份的护套专用材料相比，加工温度低，用其加工电缆外层护套时不会烧伤损坏通信电缆绝缘芯线，既可用于制造加工通信电缆外层护套，也可用于制造加工光缆护套。另一个优点是制造加工出的外层护套柔韧性好，易弯曲成缆，便于生产施工。但其不足的地方是，制造加工出的护套力学性能差，耐环境应力开裂寿命短，很难大于500小时，硬度低，不耐磨损，在拖拉铺设电缆、光缆时，护套易磨损破坏，损伤缆芯线。
本发明的目的在于避免已有技术的小足之处，而提供一种加工温度低，加工性能好、成缆性好、耐环境应力开裂寿命长和耐磨损的，以高密度聚乙烯为主要成份的通信电缆、光缆外层护套专用材料。
本发明的目的可以通过以下技术方案得以实现：
HDPE通信电缆、光缆外层护套专用材料的成份含有高密度聚乙烯、熔体粘度改性剂，高级脂肪酸皂加工助剂和碳黑母料，各成份的重量百分比为：
高密度聚乙烯                  86～94％
熔体粘度改性剂                1.0～5.0％
高级脂肪酸皂加工助剂          0.1～1.0％
炭黑母粒                      4.0～8.0％
成核剂                        0.1～0.2％。
其中炭黑母粒既可以是母粒形式，也可以不是母粒形式，即直接以炭黑为原材料。当不采用母粒形式时，其成份重量百分比要相应地降低。
为了更有利于本发明目的的实现，本发明还采取了以下技术措施。这些技术措施可以单项采取，也可多项或一并采取。
可在护套专用材料中加入重量百分比为0.50～5.00％的低分子量聚乙烯。
可在护套专用材料中加入重量百分比为0.05～0.20％的抗氧剂。抗氧剂可以采用四[β-(3,5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戍四醇酯，硫代二丙酸二月桂酯等抗氧剂，不同的抗氧剂可以单独加入，也可一并加入。对于上述两种抗氧剂，不论是单独加入，还是一并加入，它们的重量百分比应分别在0.075～0.100％和0.050～0.100％范围。
高密度聚乙烯最好采用密度在0.958～0.98g/cm3，熔体指数在0.4～0.5g/10min范围内的。
低分子量聚乙烯最好采用平均分子量在1500～5000，软化点温度在101～110℃范围内的。
炭黑母粒最好采用粒径在20～60nm，炭黑重量含量在30～50％，黑色色度值≥94范围内的。
用于促进结晶的成核剂可以采用有机类成核剂，如甲基红，酚酞等；也可采用无机类成核剂，如Al(OH))3等；还可采用高分子成核剂，如地蜡等。但最好采用有机类成核剂。
作为HDPE通信电缆、光缆护套专用材料原料的高密度聚乙烯，各项技术性能优良，特别是耐环境应力开裂，及耐磨损性能极好，只是加工温度较高，温度范围较窄，加工性能差。为了改进其加工性能，使其加工温度降低，加工温度变宽，满足通信电缆的加工要求，本发明中添加了熔体粘度改性剂，成核剂，以解决上述问题。熔体粘度改性剂为乙烯-羧酸乙烯酯类共聚物。
由于加入了熔体粘度改性剂，成核剂等助剂后，护套料在融熔挤出时，挤出物表面不光滑，因而还不能直接用作通信电缆、光缆护套料。本发明的另一个关键性技术措施是添加了高级脂肪酸皂加工助剂，以改善本发明的护套料的加工性能，并且十分有效。低分子量聚乙烯对改善本发明护套料的加工性能也有良好的作用，也是一种很好的加工助剂。同时加入高级脂肪酸皂加工助剂和低分子量聚乙烯，对本发明的护套专用材料加工性能的改善将会更好。本发明在高密度聚乙烯体系中加入上述加工助剂，十分有效地改善了本发明护套料挤出加工性能，即消除了挤出程中的熔体破碎现象，以及挤出口模积粒现象，降低了加工温度和机头挤出压力，提高了挤出速率和挤出物表面光洁度，解决了本发明期望要解决的加工性能改进问题。
本发明所用的原材料，除高级脂肪酸皂类加工助剂和熔体粘度改性剂为四川联合大学高分子研究所开发生产的外，其他材料生产销售的厂家很多。
本发明的公开，解决了通信电缆、光缆外层护套专用材料技术领域长期存在而又渴望解决的问题，即现有技术的护套料物理机械性能不好难题。本发明完全解决了这一难题。按本发明制得的HDPE通信电缆、光缆外层护套专用材料，其技术性能和应用加工性能均十分优异。本发明的公开将通信电缆、光缆外层护套技术向前推进了一大步。
附表1是本发明的护套料与国家现行标准的比较。表1中的测量数据充分表明了本发明的高密度聚乙烯护套料所具有的优异性能。本发明不但耐环境应力开裂性能特别优异(本发明的耐环境应力开裂寿命达1000小时，现有技术的护套料耐环境应力开裂寿命很难高于500小时)，其他技术指标，如拉伸强度、断裂伸长等主要技术指标也远远好于现行标准和现有技术。
附表2是本发明的加工性能与现有技术的线性低密度聚乙烯、高密度聚乙烯护套料的加工性能对比。表2充分表明了本发明的护套料较之现有技术的HDPE/LLPE护套料所具有的良好加工性能，即具有较宽的加工温度范围和较低的加工温度。
本发明公开的HDPE通信电缆、光缆外层护套专用材料，是采用共混改性、熔融挤出方法制备，设备投资少，占地面积小，生产成本低，且工艺简单，容易掌握，很适合在国内推广应用。由于本发明具有诸多方面的优点，可以预见，今后将取代现有技术的LLDPE、HDPE护套料，为我国通信事业的发展做出贡献。
下面给出本发明的实施例。
实施例1
高密度聚乙烯                   86.8％
成核剂                         0.1％
熔体粘度改性剂                 5％
高级脂肪酸皂加工助剂           0.5％
低分子量聚乙烯                 2.5％
炭黑母粒(50％含量)             5％
[β-(3，5-二叔丁基-4-羟
基苯基)丙酸]季戍四醇酯         0.1％
其中：
高密度聚乙烯为，密度：0.953g/cm3，熔体指数：0.4g/10min，拉伸强度21MPa，耐环境应力开裂＞500hr，断裂伸长率：800％以上。
低分子量聚乙烯为，密度：0.9g/cm3，软化点：101℃，平均分子量2000。
炭黑母料为：密度：1.3g/cm3，炭黑平均粒径：20nm，炭黑重量含量：40％，黑色色度值：94。
实施例2
高密度聚乙烯                   88.5％
成核剂                         0.1％
熔体粘度改性剂                 3％
高级脂肪酸皂加工助剂           0.3％
低分子量聚乙烯                 3.0％
炭黑母粒(50％含量)             5％
硫代二丙酸二月桂酸酯           0.1％
其中：
高密度聚乙烯为，密度：0.953g/cm3，熔体指数：0.4g/10min，拉伸强度21MPa，耐环境应力开裂＞500hr，断裂伸长率：≥800％。
低分子量聚乙烯为，密度：0.9g/cm3，软化点：101℃，平均分子量2000。
炭黑母料为：密度：1.3g/cm3，炭黑平均粒径：20nm，炭黑含量：40％，黑色色度值：94。
实施例3
高密度聚乙烯                   88％
成核剂                         0.45％
熔体粘度改性剂                 3.0％
高级脂肪酸皂加工助剂           0.4％
低分子量聚乙烯                 3.0％
炭黑母粒(50％含量)             5.0％
[β-(3,5-二叔丁基-4-羟
基苯基)丙酸]季戍四醇酯         0.08％
硫代二丙酸二月桂酸酯           0.07％
其中：
高密度聚乙烯为，密度：0.953g/cm3，熔体指数：0.4g/10min，拉伸强度21MPa，耐环境应力开裂＞500hr，断裂伸长率：800％以上
低分子量聚乙烯为，密度：0.9g/cm3，软化点：101℃，平均分子量2000
炭黑母料为：密度：1.3g/cm3，炭黑平均粒径：20nm，炭黑含量：40％，黑色色度值：94。
附表1
序号 项    目 GB15065-94指标(GH) 本发明HDPE护套料
 1234567891011 熔体指数g/10min密度，g/cm3拉伸强度，MPa断裂伸长率，％低温脆化温度，℃耐环境应力开裂，FO,h200℃氧化诱导期，min炭黑含量炭黑分散度，分炭黑吸收系数介电常数 ≤0.50.950～0.978≥20≥650≤-76≥500≥302.60±0.25≥6≥400≤2.80     0.480.95820.6800≤-761000352.60±0.2564382.65
附表2
Figure A9811197700081

Claims (7)

1．一种高密度聚乙烯通信电缆、光缆护套料，其特征包括有高密度聚乙烯、熔体粘度改性剂、高级脂肪酸皂加工助剂，碳黑母粒和成核剂，重量百分比为：
高密度聚乙烯                  86～94％
熔体粘度改性剂                1.0～5.0％
高级脂肪酸皂加工助剂           0.1～1.0％
炭黑母粒                      4.0～8.0％
成核剂                        0.1～0.5％。
2．根据权利要求1所述的高密度聚乙烯通信电缆、光缆护套料，其特征是还含有重量百分比为0.5～5.0％的低分子量聚乙烯。
3．根据权利要求1或2所述的高密度聚乙烯通信电缆、光缆护套料，其特征是还含有重量百分比为0.05～0.20％的抗氧剂。
4．根据权利要求3所述的高密度聚乙烯通信电缆、光缆护套料，其特征是高密度聚乙烯的密度为0.95～0.98g/cm3，熔体指数为0.4～0.5g/10min。
5．根据权利要求3所述的高密度聚乙烯通信电缆、光缆护套料，其特征是低分子量聚乙烯的平均分子量为1500～5000，软化点温度为101～110℃。
6．根据权利要求3所述的高密度聚乙烯通信电缆、光缆护套料，其特征是炭黑母粒的粒径为20～60nm，炭黑重量含量百分比为30～50％，黑色色度值≥94。
7．根据权利要求3所述的高密度聚乙烯通信电缆，光缆护套料，其特征是成核剂为有机类成核剂。
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